WO2024047885A1 - 通信制御装置及び通信システム - Google Patents

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WO2024047885A1
WO2024047885A1 PCT/JP2023/000196 JP2023000196W WO2024047885A1 WO 2024047885 A1 WO2024047885 A1 WO 2024047885A1 JP 2023000196 W JP2023000196 W JP 2023000196W WO 2024047885 A1 WO2024047885 A1 WO 2024047885A1
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WO
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communication
user terminal
communication quality
access point
processor
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/000196
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English (en)
French (fr)
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充 上杉
弘明 浅野
剛 上野
裕司 大植
Original Assignee
パナソニックコネクト株式会社
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/04—Reselecting a cell layer in multi-layered cells
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/08—Reselecting an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
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    • H04W36/30—Reselection being triggered by specific parameters by measured or perceived connection quality data
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    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/34—Reselection control
    • H04W36/38—Reselection control by fixed network equipment

Definitions

  • the present disclosure relates to a communication control device and a communication system for switching a communication destination with which a user terminal should communicate.
  • 5G farth generation mobile communication system
  • 5G has the advantage of being able to transmit and receive data at high speed and in a large capacity.
  • 5G Using 5G, if a large amount of data is sent to a single server for processing, a load will be placed on that server, making it impossible to take advantage of the benefits of 5G. Therefore, it is being considered to construct a so-called local production for local consumption type network in which the generation and use of data and information as well as their transmission and reception are completed only within a specific area.
  • the access point is frequently changed depending on the location of the user terminal, and, for example, it is also necessary to change the communication route for multi-hop communication by wireless communication between multiple base stations. Therefore, a network control device that can appropriately construct a wireless communication path used for communication between an edge server and a user terminal in a network in which edge servers are arranged has been developed (for example, Patent Document 1).
  • a wireless communication system that performs channel switching during a call using location and movement direction information of a mobile station (for example, Patent Document 2).
  • a switching operation to the next base station is started by comparing the location information of the mobile station with a geographically set location in advance.
  • the higher the frequency used the smaller the service area that an access point can cover. Furthermore, the range in which good communication quality can be obtained has a complicated shape, depending on the shape of the antenna provided at the access point and its directivity. Therefore, it is desired to develop a technology that can switch the communication destination at an appropriate timing depending on the location of the user terminal while ensuring good communication quality with the user terminal.
  • the main purpose of the present disclosure is to provide a communication control device and a communication system that can switch communication destinations while ensuring good communication quality with a user terminal.
  • a communication control device of the present disclosure is a communication control device that instructs switching of a communication destination of a user terminal, and includes a processor and a memory that holds a communication quality map indicating communication quality between the user terminal and the communication destination.
  • the apparatus is configured such that the processor instructs the user terminal to switch the communication destination based on the location of the user terminal and the communication quality map held in the storage device.
  • a communication system of the present disclosure is a communication system including a plurality of the above-mentioned communication control devices, wherein the processor uses the communication quality map stored in the storage device and the communication quality acquired from the other communication control devices. This configuration uses a map to instruct switching of the communication destination.
  • a communication system of the present disclosure is a communication system including the user terminal and the communication control device described above, and the user terminal, when receiving an instruction to switch the communication destination, determines the communication quality of the switching destination. If the communication quality is lower than the communication quality before switching, the access point is not switched.
  • a first invention made to solve the above problem is a communication control device that instructs switching of a communication destination of a user terminal, the communication control device indicating communication quality between a processor and the user terminal and the communication destination.
  • a storage device holding a communication quality map the processor switching the communication destination to the user terminal based on the location of the user terminal and the communication quality map held in the storage device.
  • the configuration is configured to instruct.
  • the processor acquires communication quality at the location of the user terminal from the communication quality map, and switches the communication destination based on the acquired communication quality at the location of the user terminal. It is configured to give instructions.
  • the processor acquires a predicted position of the user terminal after a predetermined predicted time has elapsed, acquires communication quality at the predicted position from the communication quality map, and controls the acquired predicted position.
  • the configuration is such that an instruction is given to switch the communication destination based on the communication quality.
  • the processor is configured to set the predicted time based on the speed of the user terminal.
  • the fifth invention includes an access point capable of communicating with the user terminal as the communication destination, and the processor acquires peripheral information related to the vicinity of the access point, and based on the peripheral information, The configuration is such that the quality map is corrected.
  • the communication quality map is corrected according to the surrounding situation of the access point, so it becomes possible to switch access points according to the surrounding situation.
  • the processor acquires information regarding a blocking area where radio waves from the access point are blocked based on the surrounding information, and based on the acquired information regarding the blocking area,
  • the communication quality map is configured to be corrected.
  • the user terminal is mounted on a mobile body moving on a road
  • each of the access points is a roadside device provided on the roadside of the road
  • the processor transmits the surrounding information to the The configuration is such that the information is acquired by a sensor installed on the roadside.
  • the processor determines whether communication between the access point and the user terminal can be secured by switching the access point, and if it is determined that communication cannot be secured,
  • the configuration is such that the user terminal is instructed to switch to wide area communication.
  • the user terminal when communication with the access point cannot be secured, the user terminal is instructed to switch to wide area communication, so it is possible to prevent the user terminal from being unable to secure communication to the outside. Become.
  • the processor repeatedly acquires the peripheral information as time passes, and repeatedly corrects the communication quality map as time passes based on the acquired peripheral information.
  • the communication quality map is repeatedly corrected as time passes, making it possible to switch access points according to changes in the surrounding situation.
  • the processor repeatedly acquires the peripheral information as time passes, and based on the acquired peripheral information, radio waves from the access point are blocked by objects around the access point.
  • the configuration is such that information related to the blocking area is repeatedly acquired as time passes, and the communication quality map is repeatedly corrected as time passes.
  • the communication quality map is corrected according to the change, making it possible to switch access points according to changes in the surrounding situation. becomes.
  • an eleventh invention is configured to acquire information related to communication quality from the user terminal and correct the communication quality map.
  • the communication quality map is corrected according to the radio wave condition of the user terminal, so it becomes possible to switch access points more in line with the actual radio wave strength.
  • a twelfth invention is a communication system including a plurality of the above-mentioned communication control devices, wherein the processor uses the communication quality map stored in the storage device and the communication quality map acquired from the other communication control devices.
  • the communication destination is configured to instruct switching of the communication destination using the quality map.
  • the processor may overlap an area where the communication quality is good in the communication quality map and an area where the communication quality is good in the communication quality map acquired from another communication control device.
  • the configuration is such that an instruction is given to switch the access point when the access point is present.
  • a fourteenth invention is a communication system including the user terminal and the communication control device, wherein the user terminal, when receiving an instruction to switch the communication destination, controls the communication of the switching destination. If the quality is lower than the communication quality before switching, the communication destination is not switched.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a communication system according to a first embodiment.
  • the communication system (abbreviated as system 1, also referred to as roadside device communication system) includes a macro cell base station 2, a small cell base station 3, an access point 4 (or base station), an edge server 5, and a network control server (NW control server). 6), and a user terminal 7.
  • system 1 also referred to as roadside device communication system
  • macro cell base station 2 a small cell base station 3
  • access point 4 or base station
  • edge server 5 an edge server
  • NW control server network control server
  • a small cell area 11 that is a communication area of a plurality of small cell base stations 3 is superimposed on a macro cell area 12 that is a communication area of a macro cell base station 2.
  • the macro cell base station 2 performs wireless communication using a frequency band in which it is easy to construct a larger cell, such as the UHF band (frequency: 300 MHz to 3 GHz) such as LTE (Long Term Evolution).
  • the macro cell base station 2 serves as a control plane (CPplane) base station for transmitting control signals.
  • the macro cell base station 2 may be used as a user plane (U-plane) base station for transmitting user data.
  • the small cell base station 3 performs wireless communication using a higher frequency than the macro cell base station 2, such as the low SHF band (frequency: 3 GHz to 6 GHz). Note that the small cell base station 3 may use a high SHF band (frequency: 6 GHz to 30 GHz band). The small cell base station 3 is used as a user plane base station.
  • the access point 4 (an example of a communication control device) performs, for example, relatively small-capacity wireless communication using Wi-Fi (registered trademark) or relatively large-capacity wireless LAN communication using WiGig (registered trademark). .
  • the communication area 13 of the access point 4 is superimposed on at least one of the small cell area 11 and the macro cell area 12.
  • the access point 4 may be a microcell base station that performs wireless communication using a higher frequency band than the small cell base station 3.
  • wireless communication by the access point 4 can be performed using a high SHF band or an EHF band (here, a 28 GHz band, a 40 GHz band, a 70 GHz band, etc.), which is NR (New Radio) of 5G.
  • the plurality of access points 4 may include both such microcell base stations and base stations that perform wireless LAN communication.
  • the communication area 13 corresponds to a microcell, which is the communication area of the microcell base station.
  • the macro cell base station 2, the small cell base station 3, and some of the access points 4 are connected by wire to a wire network consisting of a core network 15 and the Internet 16.
  • the core network 15 includes MME (Mobility Management Entity), S-GW (Serving Gateway), and P-GW (Packet data network Gateway) that constitute EPC (Evolved Packet Core), which corresponds to the LTE core network, and 5G.
  • MME Mobility Management Entity
  • S-GW Serving Gateway
  • P-GW Packet data network Gateway
  • EPC Evolved Packet Core
  • 5G 5G
  • AMF Access and Mobility Management Function
  • UPF User Plane Function
  • the edge server 5 executes various applications (programs) as services provided to the user terminal 7 at a location physically close to the moving user terminal 7. Although there are no particular restrictions on the arrangement of each edge server 5, it is connected to one of the access points 4 here.
  • the NW control server 6 (network control device) controls the communication path used for communication between the edge server 5 and the user terminal 7 in the network to which the system 1 is applied. NW control server 6 is connected to core network 15. However, the NW control server 6 may constitute a part of the core network 15 or may be connected to the Internet 16.
  • the user terminal 7 is an information device having a wireless communication function, such as a smartphone or a tablet terminal carried by each user (not shown).
  • the user terminal 7 can be wirelessly connected to the macro cell base station 2, the small cell base station 3, and the access point 4, respectively. Further, the user terminal 7 can utilize the application of the edge server 5 by communicating with the edge server 5 via the macro cell base station 2, small cell base station 3, and access point 4. Furthermore, the user terminal 7 can communicate with an arbitrary server (not shown) via a wired network consisting of the core network 15 and the Internet 16 to utilize applications of the server.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of control of the communication path between the user terminal 7 and the edge server 5 by the NW control server 6.
  • 2(A) is a conventional communication path (comparative example)
  • FIG. 2(B) is a communication path constructed by the NW control server 6.
  • a plurality of access points 4 are arranged in a tree shape or a mesh shape starting from the connection point 18 of the wired network.
  • Each access point 4 forms a backhaul by being interconnected through wireless communication.
  • symbols AP1 to AP12 are given to distinguish the access points 4 from each other.
  • FIG. 2A shows an example in which an access point is selected based on wireless quality in communication between the user terminal 7 and the edge server 5.
  • the user terminal 7 selects the nearby access point AP1 that can obtain the highest wireless quality as the connection destination, so as a result, it is necessary to communicate with the edge server 5 via more access points AP1 to AP9. occurs.
  • the communication path R1 between the user terminal 7 and the edge server 5 uses a backhaul for connecting each access point to the connection point 18 of the wired network.
  • a plurality of access points AP9 to AP12 including the access point AP9 to which the edge server 5 is connected are grouped (see the broken line circle in the figure).
  • the NW control server 6 forms wireless communication paths R2 and R3 using the grouped access points AP9-AP12.
  • the NW control server 6 determines the connection destination priority of the access line so as to preferentially use the wireless communication paths R2 and R3, and provides the priority to the user terminal 7. This allows the user terminal 7 to select the access point AP10 or AP11 as a connection destination and communicate with the edge server 5 using the wireless communication routes R2 and R3.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the access point 4.
  • the access point 4 constitutes a roadside machine installed on the side of the road (roadside) or at an intersection.
  • the access point 4 may substantially constitute a roadside machine, and may be composed of, for example, an existing roadside machine and a communication device that cooperates with it.
  • the access point 4 includes a directional communication section 21, a backhaul communication section 22, a wired communication section 23, a storage section 24, a sensing section 25, and a control section 26.
  • the directional communication unit 21 (an example of a communication device) includes a communication circuit for performing wireless communication with the user terminal 7. Further, the directional communication unit 21 includes a directional antenna 27 that can transmit and receive radio waves only in a specific direction. The directivity of the antenna 27 is determined based on the sensitivity in the direction of the road based on the position of the access point 4 in order to facilitate communication with a mobile object such as a car (communication device mounted on the mobile object) traveling on the road. is set to increase the The directional communication unit 21 can increase the radio wave intensity in a specific direction by forming a transmission beam based on beamforming technology, for example.
  • the directional communication unit 21 can also change the specific direction (that is, the direction of the transmission beam) according to the movement of the user terminal 7 (that is, the movement of a mobile object).
  • the directional communication unit 21 can function together with the control unit 26 as a communication device for performing wireless communication with the user terminal 7.
  • the backhaul communication unit 22 includes an antenna and a circuit for wireless communication with surrounding access points 4. As a result, multi-hop communication is performed by the plurality of access points 4, and a wireless communication path used for communication between the user terminal 7 and the edge server 5 is formed.
  • the wired communication unit 23 includes a communication circuit for performing wired communication with the core network 15. However, the wired communication unit 23 does not necessarily need to be provided at all access points 4, but may be provided at nearby access points 4 in the wired network as necessary.
  • the storage unit 24 stores information regarding the user terminal 7, information regarding the nearby macro cell base station 2, small cell base station 3, and other access points 4, and programs executed by the processor constituting the control unit 26. do. Further, the storage unit 24 can also store information regarding a mobile body equipped with the user terminal 7 and communication information regarding communication between the access point 4 and the user terminal 7.
  • the storage unit 24 further stores a communication quality map.
  • the communication quality map shows the quality of wireless communication with a communication partner (here, the user terminal 7) at each point within the communicable area of the access point 4.
  • the communication quality map may be, for example, a data group in which the strength of a wireless signal emitted from the access point 4 is associated with each three-dimensional point. Further, the communication quality map can be visualized as a heat map of the strength of wireless signals at each point.
  • the communication quality map is created by performing a three-dimensional electromagnetic field simulation and measuring the electromagnetic field strength before or immediately after the access point 4 is installed, in a situation where there are no objects (targets) around the access point 4. It may also be obtained by doing the following.
  • the sensing unit 25 (an example of a sensor) includes a sensor that generates measurement data (for example, the distance and direction to each measurement point on each object) by measuring a plurality of objects existing around the access point 4.
  • a sensor that generates measurement data (for example, the distance and direction to each measurement point on each object) by measuring a plurality of objects existing around the access point 4.
  • an optical sensor based on LIDAR (Light Detection and Ranging, or Laser Imaging Detection and Ranging) technology can be used.
  • the measurement data generated by the sensing unit 25 includes three-dimensional point group data corresponding to a plurality of measurement points on each object.
  • the sensor is not limited to a sensor based on LIDAR technology, and for example, a millimeter wave radar, a stereo camera, a sonar, or the like may be used alone or in combination.
  • the sensing unit 25 may be provided as a device (physical element) separately from other components in the access point 4.
  • the control unit 26 (an example of a control device) includes a wireless quality measurement unit 31, a position information acquisition unit 32, a route connection unit 33, a wireless control unit 34, a wired control unit 35, a distance measurement unit 36, a surrounding object identification unit 37, and a communication unit 36. It includes a quality map generation section 38 and a communication switching instruction section 40.
  • the wireless quality measuring unit 31 measures the quality of wireless communication with other nearby access points 4 based on known indicators such as received signal strength. Furthermore, the wireless quality measurement unit 31 generates wireless quality information based on the measurement results of wireless communication quality.
  • the location information acquisition unit 32 acquires the location information of the access point 4 where the location information acquisition unit 32 itself is installed.
  • the position information acquisition unit 32 can acquire position information by appropriately measuring the position of its own device, or can use position information stored in advance in the storage unit 24 or the like.
  • the route connection unit 33 establishes a communication route used for communication between the user terminal 7 and the edge server 5 based on the route establishment instruction received from the edge server 5. In establishing such a communication route, the route connecting unit 33 realizes multi-hop communication with the surrounding access points 4 by controlling the wireless communication by the backhaul communication unit 22.
  • the wireless control unit 34 controls wireless communication by the directional communication unit 21 with the user terminal 7.
  • the wireless control unit 34 performs processing for establishing and maintaining communication between the access point 4 and the user terminal 7. Furthermore, when establishing communication with the user terminal 7, the wireless control unit 34 can acquire communication information regarding communication with the user terminal 7.
  • the communication information includes information measured or acquired by the access point 4 through communication with the user terminal 7. Such information includes the received signal strength of radio waves from the user terminal 7, the terminal ID of the user terminal 7 (an example of identification information), the position information of the user terminal 7, the distance from the user terminal 7, the angle, etc. included. These pieces of information are used singly or in combination at the access point 4.
  • the wired control unit 35 controls communication by the wired communication unit 23. Further, the wired control unit 35 can exchange information regarding the connection destination of the user terminal 7, etc. through wired communication with a communication control device in a wired network, or with nearby macro cell base stations 2 and small cell base stations 3. .
  • the ranging unit 36 estimates the position of the user terminal 7 that communicates with the directional communication unit 21 (including the distance from the access point 4 to the user terminal 7 and the direction of the user terminal 7 from the access point 4). .
  • the distance measuring unit 36 can estimate the position of the user terminal 7, for example, based on the direction of the transmission beam of the access point 4 and the round-trip transfer time of the control signal with the user terminal 7. Thereby, the ranging unit 36 generates position information of the user terminal 7 based on the estimated position of the user terminal 7.
  • the position information of the user terminal 7 is updated as appropriate as the mobile object (that is, the user terminal 7 mounted on the mobile object) moves.
  • the distance measuring unit 36 acquires information on the received signal strength of radio waves from the user terminal 7 at other access points 4 located in the vicinity of the access point 4, thereby determining the position of each access point and the reception signal corresponding thereto.
  • the position of the user terminal 7 may be estimated based on the signal strength.
  • the location information of the user terminal 7 may be only information about the direction of the transmission beam of the access point 4, or only distance information measured based on the round-trip transfer time of the control signal to and from the user terminal 7. It may be.
  • the surrounding object identification unit 37 obtains the position and external shape of objects (targets) around the access point 4 based on the measurement data obtained by the sensing unit 25.
  • the surrounding object identification unit 37 uses the acquired position and external shape of the moving object (target) around the access point 4 as the movement history of the moving object (corresponding to the movement history of the user terminal 7 mounted on the moving object). The information is stored in the storage unit 24.
  • the surrounding object identification unit 37 further calculates the speed, acceleration, etc. of the moving body based on the movement history of the moving body stored in the storage unit 24, and calculates the movement around the access point 4 at each time up to a predetermined time.
  • the position of the body hereinafter referred to as estimated position
  • the external shape that is, the future route of each moving body
  • the communication quality map generation unit 38 corrects the communication quality map based on the position and outline of objects located around the access point 4 acquired by the surrounding object identification unit 37, thereby generating an updated communication quality map ( Hereinafter, an updated communication quality map) is generated. Further, in this embodiment, a future communication quality map can be generated as updated communication quality based on the position and outline of the object estimated by the surrounding object identification unit 37.
  • the communication quality map generation unit 38 creates a shielding area Z( (see FIGS. 8 and 9).
  • the communication quality map generation unit 38 preferably generates each updated communication quality map by reducing the wireless quality of a portion of each communication quality map that corresponds to the shielding area Z.
  • the initial communication quality map is a three-dimensional map showing the communication quality between the access point 4 and the user terminal 7.
  • the influence of objects (at least moving objects) existing around the access point 4 is not taken into account. Therefore, the initial communication quality map is obtained when the access point 4 is installed.
  • the updated communication quality map corrects the portion corresponding to the shielding area Z based on the position and outline of objects located around the access point 4. This is a three-dimensional map that shows the communication quality obtained by doing this, and it changes as the object moves.
  • the communication quality map generation unit 38 determines whether each object in the future will be A time-updated communication quality map can be generated.
  • the communication quality map generation unit 38 can cause the storage unit 24 to store an updated communication quality map at each time in the future.
  • the communication switching instruction unit 40 predicts the future route of the user terminal 7 (including a plurality of arrival points corresponding to a plurality of predetermined predicted times), and uses the communication quality between the access point 4 and the user terminal 7 to It is determined whether the user terminal 7 will reach a position where the access point 4 is better. If it is predicted that the user terminal 7 will reach a position where the access point 4 is better, the user terminal 7 On the other hand, it instructs switching of the communication destination (that is, handover to another access point 4) along with the predicted arrival time (or a time slightly earlier than that time).
  • This switching instruction preferably includes information regarding the access point 4 with the best communication quality (for example, access point ID).
  • the communication switching instruction unit 40 considers the communication quality with the access point 4 that is currently connected at each predicted time, as well as the communication quality with neighboring access points 4 that are candidates for communication destination (handover destination), If it is estimated that the future route of the user terminal 7 will reach a position where it is no longer good, the user terminal 7 is notified of the predicted arrival time (or a time slightly earlier than that time) and the switch to wide area communication ( That is, it instructs communication connection to macro cell base station 2 or small cell base station 3).
  • the communication switching instruction unit 40 sets the predicted time by adding a predetermined time (hereinafter referred to as predicted time) from the current time. That is, the difference in predicted times for setting a future route corresponds to the predicted time.
  • the communication switching instruction unit 40 sets the predicted time according to the moving speed of the user terminal 7. Specifically, the communication switching instruction unit 40 sets the predicted time so that it becomes shorter as the moving speed of the user terminal 7 becomes higher.
  • the communication switching instruction unit 40 uses the updated communication quality map to connect the user terminal 7 at the estimated position (all positions on the estimated route) of the mobile object identified by the surrounding object identification unit 37 and the communication switching instruction unit.
  • the strength of radio waves (communication quality) used in communication with access points 4 including 40 is estimated.
  • the communication switching instruction unit 40 determines that the user terminal 7 is at an estimated position with good communication quality when the estimated radio wave strength is equal to or greater than a predetermined threshold (described as the communication quality is equal to or greater than the communication threshold). Can be done.
  • the communication switching instruction unit 40 determines whether the user terminal 7 reaches a position where the communication quality is no longer good, based on the strength of radio waves used for communication between the user terminal 7 and the access point 4 where the communication quality is the best. The determination may be made based on whether or not the value is less than or equal to a predetermined radio wave threshold.
  • the communication switching instruction unit 40 can appropriately acquire an updated communication quality map of another access point 4 adjacent to the other access point 4 (peripheral access point 4 having a similar function). To obtain the updated communication quality map of the adjacent access point 4, the communication switching instruction unit 40 sends the updated communication quality map corresponding to the future route (each predicted time) of the user terminal 7 to the adjacent access point 4. This may be done by requesting and the neighboring access points 4 transmitting corresponding updated communication quality maps. Further, to acquire the updated communication quality map of another adjacent access point 4, the other access point 4 periodically transmits the updated communication quality map acquired at predetermined time intervals to the communication switching instruction unit 40. It may be done by That is, the updated communication quality map may be acquired by mutually transmitting (exchanging) the updated communication quality map between adjacent access points 4.
  • the communication switching instruction unit 40 Based on the position of the user terminal 7 at each time until after a predetermined time, the updated communication quality map of the access point 4 as its own device, and the updated communication quality map of the adjacent access point 4, the communication switching instruction unit 40 The access point 4 with the best communication quality with the user terminal 7 at each predicted time is extracted as a candidate for the communication destination (handover destination). However, if the communication quality of the access point 4 as its own device is the best, communication continues until the predetermined time elapses.
  • each section in the control section 26 described above can be realized by one or more processors executing a predetermined control program.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the edge server 5.
  • the edge server 5 includes a communication section 41, a storage section 42, and a control section 43.
  • the communication unit 41 includes a communication circuit for communicating with the access point 4 to which the own device is connected.
  • the storage unit 42 stores information regarding the user terminal 7, information regarding the nearby macro cell base station 2, small cell base station 3, and access point 4, and programs executed by the processor forming the control unit 43.
  • the control unit 43 includes a route establishment instruction unit 45 , a traffic information collection unit 46 , an access point operation instruction unit 47 , a communication control unit 48 , and an application unit 49 .
  • the route establishment instruction unit 45 transmits a route establishment instruction for establishing a communication route to the access point 4.
  • the traffic information collection unit 46 collects information on traffic between each access point 4 forming a wireless communication path regarding communication between the user terminal 7 and the edge server 5. Note that the traffic information collection unit 46 may be omitted as appropriate.
  • the access point operation instruction unit 47 transmits an operation instruction to the access point 4 based on the information received from the NW control server 6. Such operation instructions include instructions to start or stop the access point 4. Note that the access point operation instruction section 47 may be omitted as appropriate.
  • the communication control unit 48 controls communication by the communication unit 41. Further, the communication control unit 48 exchanges necessary information with nearby access points 4 and user terminals 7.
  • the application unit 49 executes various applications depending on the content of the service provided to the user terminal 7. Processing by the application includes, for example, storing or providing outputs (detection results) of sensors installed in smart factories, storing or providing detection information such as traffic images of intersections, etc.
  • each part of the control unit 43 described above can be realized by one or more processors executing a predetermined control program.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the NW control server 6.
  • the NW control server 6 includes a communication section 51, a storage section 52, and a control section 53.
  • the communication unit 51 includes a communication circuit for communicating with the edge server 5 and the user terminal 7 via the core network 15.
  • the storage unit 52 stores information regarding the user terminal 7, information regarding the nearby macro cell base station 2, small cell base station 3, and access point 4, and programs executed by the processor forming the control unit 53.
  • the control unit 53 includes an information collection unit 61, a grouping unit 62, a route setting unit 63, a traffic analysis unit 64, a connection destination priority setting unit 65, a service area setting unit 66, an edge server operation control unit 67, and an access point operation control unit. section 68 and a communication control section 69.
  • the information collection unit 61 collects peripheral device information from each access point 4.
  • This peripheral device information includes wireless quality information regarding the quality of wireless communication between each access point 4, location information of each access point 4, and edge server information regarding the presence or absence of an edge server 5 connected to each access point 4. It will be done.
  • the grouping unit 62 Based on the collected peripheral device information, the grouping unit 62 extracts access points 4 that constitute a network in a specific area from a plurality of access points 4 under management, and groups them. As a result, at least one group of access points 4 is generated.
  • the "specific area" includes, for example, the inside of a smart factory and a predetermined area including an intersection. Note that at least some of the groups of access points 4 may be set by the operator. Further, the grouping unit 62 can reconfigure the existing groups of access points 4 based on the traffic analysis results by the traffic analysis unit 64, which will be described later. Note that in this embodiment, each access point 4 may constitute a corresponding roadside device.
  • the route setting unit 63 sets one or more wireless communication routes used for communication between the user terminal 7 and the edge server 5.
  • Such a wireless communication path is formed by multi-hop communication of grouped access points 4. Note that at least a portion of such a wireless communication path may be set by an operator.
  • the traffic analysis unit 64 sequentially acquires traffic information on the wireless communication path used for communication between the user terminal 7 and the edge server 5 from the edge server 5.
  • the acquired traffic information is stored in the storage unit 52.
  • the traffic analysis unit 64 also performs traffic analysis, such as predicting the traffic distribution of the wireless communication route set by the route setting unit 63, based on the accumulated traffic information.
  • the traffic analysis unit 64 can also detect a detour route using an access point 4 outside the group that is not included in the target group.
  • the connection destination priority setting unit 65 sets the priority of the connection destination candidates of the user terminal 7 according to the type of service of the edge server 5 used by the user terminal 7. Further, the connection destination priority setting unit 65 generates connection destination priority information based on the set priorities of the connection destination candidates.
  • the candidate for the connection destination of the user terminal 7 is usually one of the access points 4, but the macro cell base station 2 or the small cell base station 3 can be a candidate for the connection destination as necessary.
  • the connection destination priority information includes the priority order of connection destination candidates. However, the connection destination priority information may include, for example, information regarding criteria (rules) for determining the priority order of connection destination candidates.
  • the service area setting unit 66 sets their service areas (communication area ranges) based on peripheral device information from each access point 4. Such a service area is set according to the type of service of the edge server 5 used by the user terminal 7.
  • the service area setting unit 66 also generates service area information regarding the range of the set service area. Note that at least part of the service area information may be set by the operator.
  • the edge server operation control unit 67 controls the operation of the edge server 5, including the activation of applications on the edge server 5.
  • the access point operation control unit 68 controls the operation of the access point 4 including starting and stopping the access point 4.
  • the communication control unit 69 controls communication by the communication unit 51. Furthermore, the communication control unit 69 can exchange necessary information with nearby access points 4, edge servers 5, and user terminals 7.
  • each section in the control section 53 described above can be realized by one or more processors executing a predetermined control program.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the user terminal 7.
  • the user terminal 7 is a terminal device mounted on a mobile object (here, a car).
  • the user terminal 7 may be configured by, for example, an on-vehicle device installed in a car. Further, the user terminal 7 may be a portable computer carried by the user (driver or passenger) of the automobile.
  • the user terminal 7 includes a wireless communication section 71, a storage section 72, and a control section 74.
  • the wireless communication unit 71 includes an antenna and a communication circuit for performing wireless communication with the access point 4. Furthermore, the wireless communication unit 71 includes an antenna and a communication circuit for performing wireless communication with the macro cell base station 2 and the small cell base station 3.
  • the storage unit 72 stores information regarding the own device, information regarding the nearby macro cell base station 2, small cell base station 3, and access point 4, and programs executed by the processor that constitutes the control unit 74.
  • the control unit 74 includes a connection destination selection unit 81, an application unit 82, and a wireless control unit 83.
  • connection destination selection unit 81 selects a connection destination such as the access point 4 based on the grouping information, connection destination priority information, and service area information received from the NW control server 6. Thereby, the user terminal 7 can communicate with the edge server 5 via the selected connection destination and the wireless communication path including the selected connection destination.
  • the application unit 82 executes processing according to the content of the application executed on the user terminal 7 and transmits and receives application data to and from the edge server 5 via the wireless communication unit 71.
  • the radio control section 83 controls radio communication by the radio communication section 71 with the access point 4 and radio communication with the macro cell base station 2 and the small cell base station 3.
  • each section in the control section 74 described above can be realized by one or more processors executing a predetermined control program.
  • FIG. 7 is a flow diagram showing the flow of communication switching processing according to the first embodiment.
  • the communication destination of the user terminal 7 is switched according to an instruction from the access point 4a.
  • the switching process is realized by the control unit 26 (processor) executing a predetermined program (switching program).
  • FIG. 8(A) is an example of a horizontal cross-sectional view of a communication quality map.
  • FIG. 8(B) shows the position and outline of the object acquired by the sensing unit 25.
  • FIG. 8(C) is an example of a horizontal cross-sectional view of the latest communication quality map obtained by correcting the communication quality map of FIG. 8(A) in consideration of the measurement results of the sensing unit 25.
  • FIG. 8(A) is an example of a horizontal cross-sectional view of the latest communication quality map obtained by correcting the communication quality map of FIG. 8(A) in consideration of the measurement results of the sensing unit 25.
  • FIG. 9A is an example of a vertical cross-sectional view of a communication quality map.
  • FIG. 9B shows the position and outline of the object acquired by the sensing unit 25.
  • FIG. 9(C) is an example of a vertical cross-sectional view of an updated communication quality map obtained by correcting the communication quality map of FIG. 9(A) in consideration of the measurement results of the sensing unit 25.
  • the user terminal 7 transmits a connection request to the access point 4 (ST100).
  • the access point 4a receives a connection request from the user terminal 7, and establishes a communication connection with the user terminal 7 (ST101).
  • the access point 4 can acquire the ID of the user terminal 7 that sent the connection request.
  • FIG. 7 a case will be explained in which there is an access point 4a that executes the switching process (that is, that is currently connected) and one access point 4b that is adjacent to it (that is, that is a candidate for communication with the user terminal 7). do.
  • other adjacent access points 4 may further exist around the access point 4a.
  • the control unit 26 acquires the communication quality map stored in the storage unit 24 (ST102).
  • This communication quality map includes information that becomes the basis for generating an updated communication quality map corresponding to the future route of the user terminal 7 (that is, each predicted time).
  • this communication quality map also includes an updated communication quality map acquired from another adjacent access point 4b.
  • FIGS. 8A and 9A show examples of communication quality maps of the access point 4a that executes the switching process (that is, the access point 4 as its own device).
  • the communication quality map is shown as a heat map whose color becomes darker as the communication quality becomes higher. Note that the updated communication quality map of the other access point 4b is also set in the same way as the access point 4a.
  • control unit 26 performs sensing by the sensing unit 25 to detect objects around the access point 4a (ST103).
  • cars V1 to V3 and a building B1 are shown as objects existing around the access point 4a installed on the side of the road.
  • the measurable area (measurable space) of the sensing unit 25 is set to cover the communicable area (communicable space) of the directional communication unit 21.
  • the control unit 26 acquires the representative position and outer shape of each object by analyzing the detection results (for example, point cloud data) by the sensing unit 25 using a known method.
  • FIGS. 8(B) and 9(B) the outer shape Y of the object around the access point 4a identified by the sensing unit 25 is shown by a square frame.
  • control unit 26 uses the acquired external shape of the object based on the position, direction, and directivity of the antenna 27 of the access point 4a to create a shadow that is blocked by the object and radio waves from the access point 4a cannot reach. Obtain the shielding area Z. Thereafter, the control unit 26 corrects the communication quality maps (FIGS. 8(A) and 9(A)) using the information related to the shielding area Z, thereby updating the communication quality maps (FIGS. 8(C) and 9(A)). FIG. 9(C)) is generated (ST104).
  • the control unit 26 considers the shielding of radio waves transmitted from the access point 4a by an object in the communication quality map (specifically, within the shielding area Z and inside the outer shape Y of the object, (degrading the communication quality) to obtain an updated communication quality map.
  • the updated communication quality map is constructed by correcting the communication quality map based on the measurement results (obtained measurement data) by the sensing unit 25, it is possible to obtain wireless quality that matches the surrounding situation using a simple method. Can be done.
  • step ST105 the control unit 26 determines the location of the vehicles V1 to V3 (that is, the user terminals 7 mounted on each of the vehicles V1 to V3) based on the representative positions and external shapes of each body acquired by the sensing unit 25. Identify your current location.
  • the specified current position is stored in the storage unit 24 together with the previously specified positions as a movement history of the automobiles V1 to V3.
  • the control unit 26 estimates the route that the vehicles V1-V3 are likely to take in the future based on the movement history of the vehicles V1-V3.
  • step ST106 the control unit 26 uses the updated quality map to determine the access points 4a, 4b and all positions (that is, each predicted time) of each vehicle V1 to V3 on the estimated route. It is determined whether good communication quality can be obtained between (ST106).
  • step ST106 the cars V2 and V3 (that is, the user terminals 7 mounted on the cars V2 and V3, respectively) are currently in a position where good communication quality can be obtained with the access point 4a, but the Since it is predicted that the communication quality will later enter a region where the communication quality is not good, the time when good communication quality will no longer be obtained is predicted, and that time (or a time slightly earlier than that) is set as the switching time.
  • the area where good communication quality can be obtained is configured to overlap between two adjacent access points 4a and 4b.
  • the control unit 26 controls the control unit 26 when the area where the communication quality is good in the communication quality map of the access point 4a overlaps with the area where the communication quality is good in the communication quality map acquired from another access point 4b. , instructs to switch the access points 4a and 4b. Therefore, it is possible to smoothly transfer communication between the access points 4a and 4b without interruption.
  • the control unit 26 acquires all positions of each user terminal 7 on the estimated route in step ST106, and at those positions, the user terminal 7 communicates with the access point 4a to which it is connected, and Regarding at least one of the user terminal's communications with another adjacent access point 4b, when the communication quality in the updated communication quality map is equal to or higher than the communication threshold, the user terminal 7 is located at a position where good communication quality can be obtained ( (Yes in ST106).
  • the control unit 26 controls the vehicle V3 at each point on the estimated future route (see the two-dot chain line in FIG. 10(A)).
  • control unit 26 determines that the communication quality with the currently connected access point 4a is higher than that of the other access points 4b on the entire estimated route of the user terminal 7 to be determined (that is, at each predicted time). It is determined whether the condition is good or not (ST107). Therefore, if the communication quality with the connected access point 4a is better (Yes in ST107), the process returns to step ST102 again and the same process as in the above case is executed.
  • step ST107 the user terminal 7 to be determined is located at a position where good communication quality cannot be obtained on the estimated route, or the communication quality of another access point 4b becomes better, and switching to the access point 4b is recommended. If the access point 4a is estimated to have reached the position (recommended switching position) (No in ST107), the access point 4a transfers the access point to the user terminal 7 (in FIG. 10, the user terminal 7 mounted on the car V3). 4b (an example of a communication destination switching command) is transmitted (ST108).
  • the control unit 26 determines that the communication quality of the vehicle V3 (user terminal 7 to be determined) is better than that of the other access point 4b in the process of step ST107 at a predetermined time. It is estimated that the position (point P2) where it is no longer possible to be obtained is reached.
  • step ST108 the control unit 26 sends the user terminal 7 mounted on the vehicle V3 at a time slightly before the predicted time (here, corresponding to the time when the vehicle V3 is located at the point P1). A signal instructing switching to access point 4b can be transmitted.
  • the access point 4b receives a handover request (connection request) from the user terminal 7, and establishes a communication connection with the user terminal 7 (ST112). After that, the access point 4b executes the same process as the above-described series of processes performed by the access point 4a.
  • step ST106 the access point 4a reaches a position (switching recommended position) where good communication quality is not obtained in communication between the connected access point 4a and the user terminal 7 to be determined on the estimated route. If it is determined that this is the case, and the communication quality at the recommended switching position is not good even with other adjacent access points 4b, the switching to wide area communication (RAT switching) is performed for that user terminal 7 at the switching time. ) (an example of a communication destination switching command) is transmitted (ST109).
  • the user terminal 7, which has received the signal instructing the switching makes preparations for switching the access point until the specified switching time, and at the specified switching time, the user terminal 7 receives the communication from the currently connected access point 4a.
  • the destination is switched to macro cell base station 2 or small cell base station 3 (ST110).
  • ST110 small cell base station 3
  • the user terminal 7 Since the instruction to switch to wide area communication is given, it is possible to prevent the user terminal 7 from being unable to secure communication to the outside without causing a momentary interruption.
  • the communication quality of the access point 4a becomes below the communication threshold, so if there are no access points in the vicinity that can be switched to, it is necessary to switch to wide area communication in advance. becomes.
  • the user terminal 7 since switching to the access point 4b is performed, the user terminal 7 can continue communication using a higher frequency band via the access point 4b without switching to wide area communication. .
  • the access point 4b After the user terminal 7 switches the communication destination to the access point 4b, the access point 4b reaches the switching recommended position at point Q in the communication between the connected access point 4a and the user terminal 7 to be determined. It is determined that the communication quality of the user terminal 7 at the recommended switching position is not good even with other adjacent access points (here, there are no other access points). At a time slightly before reaching , a signal instructing switching to wide area communication is transmitted to the user terminal 7 together with the switching time.
  • control unit 26 uses the corrected updated communication quality map to determine whether communication switching is necessary based on the surrounding situation of the access point 4a. Even in a situation where an object exists around the access point 4a and the area where radio signals are blocked changes dynamically, communications can be switched in accordance with the situation.
  • FIGS. 8(A) and 9(A) when the access point 4 is provided with a directional antenna 27, an area where communication quality is good along the axis L extending in the radio wave irradiation direction E1 and E2 are formed. Therefore, as shown in FIGS. 8(A) and 9(A), when the access point 4 is provided on the roadside and the user terminal 7 is provided in the cars V1 to V3 traveling on the nearby road, the user terminal The communication quality obtained in 7 increases once as the vehicles V1 to V3 approach the axis L, and decreases as the vehicles V1 to V3 move away from the axis L. As can be understood from FIGS.
  • control unit 26 uses the communication quality map to instruct the switching of the communication destination, so even if the areas E1 and E2 where the communication quality is good have a complicated shape, the control unit 26 uses the communication quality map to instruct the switching of the communication destination. An instruction to switch the communication destination is given.
  • FIGS. 8 and 9 show the case where the antenna 27 provided at the access point 4 has directivity in the front direction
  • the antenna 27 provided in the access point 4 is configured to be able to change its pointing direction left and right or up and down with the front as the center, and the antenna 27 has a function of sweeping the pointing direction in either the left or right or up and down direction. Good too.
  • the communication switching instruction unit 40 sets the predicted time to be shorter as the moving speed of the user terminal 7 is faster. Therefore, even if the moving speed of the user terminal 7 is high, the communication quality is evaluated within the region E1 where the communication quality is good. Therefore, it is possible to prevent the user terminal 7 from passing through the region E1 where the communication quality is good without switching the communication to be performed.
  • control unit 26 repeatedly executes ST102 to ST107 in FIG.
  • the control unit 26 repeatedly obtains surrounding information as time passes (ST103), and repeatedly obtains information regarding the blocked area based on the surrounding information as time passes.
  • the control unit 26 repeatedly corrects the communication quality map as time passes, and repeatedly generates an updated communication quality map as time passes (ST104).
  • ST103 surrounding information as time passes
  • ST104 updated communication quality map
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the user terminal 7 in the system 1 according to the second embodiment.
  • the configurations of the access point 4, the edge server 5, the NW control server 6, and other matters not specifically mentioned are the same as in the first embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as the respective components of the system 1 according to the first embodiment.
  • an instruction to switch the access point 4 is given to the user terminal 7 based on the updated communication quality map corrected based on the detection result (acquired data) by the sensing unit 25.
  • the sensing unit 25 may be a discrepancy between the communication quality predicted by the updated communication quality map and the communication quality between the user terminal 7 and the access point 4. may occur.
  • control unit 74 of the user terminal 7 includes a communication quality measurement unit 84.
  • the communication quality measurement unit 84 measures the communication quality between the user terminal 7 and the access point 4 in which it is provided.
  • the communication quality measuring unit 84 is configured to be able to measure the communication quality when wide area communication is performed by the user terminal 7 to which it is provided.
  • FIG. 12 is a flow diagram showing the flow of communication switching processing by the system 1 according to the second embodiment.
  • the control unit 74 (processor) of the user terminal 7 determines the communication quality of the switching destination and the communication quality before switching (that is, the communication quality of the user terminal 7).
  • the communication quality of the access point 4 with which it is communicating is compared (ST301).
  • control unit 74 performs switching according to the instruction (ST302).
  • the control unit 74 does not switch the communication. Thereby, it is possible to prevent communication quality from deteriorating due to switching of the access point 4.
  • control unit 74 If the communication quality between the access points 4 that are currently communicating is better than the communication quality of the switching destination, the control unit 74 does not perform communication switching and switches the access point 4 that is currently communicating. Continue communication between point 4. This makes it possible to ensure good communication quality even when the communication quality predicted by the updated communication quality map deviates from reality.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the user terminal 7 in the system 1 according to the third embodiment.
  • the configurations of the access point 4, the edge server 5, the NW control server 6, and other matters not specifically mentioned are the same as in the first embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as the respective components of the system 1 according to the first embodiment.
  • an updated communication quality map is obtained by correcting the communication quality map in consideration of the shielding area Z.
  • the updated communication quality map may not reflect the actual communication quality situation.
  • the control unit 74 of the user terminal 7 includes a communication quality notification unit 85 in addition to the communication quality measurement unit 84 similar to the second embodiment.
  • the communication quality notification unit 85 receives a request signal requesting transmission of communication quality from the access point 4, the communication quality notification unit 85 transmits data indicating the relationship with the communication quality acquired by the communication quality measurement unit 84 (hereinafter referred to as actual communication quality data). For example, it is transmitted to the access point 4 as table-format data.
  • FIG. 14 is a flow diagram showing the flow of communication switching processing by the system according to the third embodiment. As shown in FIG. 14, after acquiring the position and outline of an object located around the access point 4 based on the detection result of the sensing unit 25 (ST103), a request is made to the user terminal 7 to request communication quality transmission. A signal is transmitted and actual communication quality data is acquired from the user terminal 7 (ST501).
  • control unit 26 updates the communication quality map by correcting the communication quality map based on the position and external shape of objects located around the access point 4, the position of the user terminal 7, and the actual communication quality data. is generated (ST502).
  • the control unit 26 acquires the position of the user terminal 7 and estimates its route, similarly to the first embodiment. Thereafter, similarly to the first embodiment, when the user terminal 7 communicates using any of the access points 4 on the estimated route based on the generated updated communication quality map, the control unit 26 It is determined whether good communication quality can be obtained (ST106). When it is determined that the access point 4 can be obtained, similarly to the first embodiment, the control unit 26 determines whether communication with the main access point 4 is good, and if not, instructs the user terminal 7 to switch the access point 4. (ST108). When it is determined that good communication quality can be obtained with any of the access points 4, the user terminal 7 is instructed to switch to wide area communication (ST109).
  • control unit 26 of the access point 4 generates an updated communication quality map based on the actual communication quality data acquired by the user terminal 7. Therefore, the communication quality map is corrected according to the radio wave condition of the user terminal 7, and it becomes possible to switch communication more in line with the actual radio wave strength.
  • communication between the user terminal 7 and the edge server 5 is realized by a wireless communication path based on wireless communication between the access points 4 as described above, but in the present disclosure, communication between the user terminal 7 and the edge server 5 is realized using a wireless communication path based on wireless communication between the access points 4. It is not excluded that wired communication may be used as part of the communication path.
  • the control unit 26 determines whether or not good communication quality can be obtained based on the communication quality map and the position of the user terminal 7. In consideration of the communication quality map and the reception quality map of the user terminal 7, it is determined whether good communication quality can be obtained based on the position of the user terminal 7 and the direction of the user terminal 7. Good too.
  • the control unit 26 is preferably configured to acquire information related to the posture and a reception quality map of the user terminal 7 from the user terminal 7 .
  • the control unit 26 estimates the turning direction of the vehicle in which the user terminal 7 is installed, and rotates the reception quality map to match the turning direction. It is preferable that the system is configured to correct the
  • the mobile body on which the user terminal 7 is mounted is a car, but the present invention is not limited to this embodiment, and the mobile body on which the user terminal 7 is mounted may be any type of vehicle that may cause communication blockage. It may be a moving object.
  • the moving objects on which the user terminal 7 is mounted include vehicles such as four-wheeled vehicles, two-wheeled vehicles such as motorcycles and bicycles, pedestrians, various machines such as tractors and cultivators, and robots equipped with traveling devices, etc. It may be any moving object that moves.
  • the mobile body on which the user terminal 7 is mounted may be a ship, an aircraft, a helicopter, a drone, or the like.
  • a communication control device has the effect of ensuring good communication quality with a user terminal in a network equipped with an access point that can communicate with a user terminal, and has a communication control device that can switch access points. It is useful as a device, etc.
  • Communication system 2 Macro cell base station 3: Small cell base station 4: Access point (communication control device) 4a: Access point 5: Edge server 6: NW control server 7: User terminal 11: Small cell area 12: Macro cell area 13: Communication area 15: Core network 16: Internet 18: Connection point 21: Directional communication unit 22: Back Hall communication section 23: Wired communication section 24: Storage section (storage device) 25: Sensing unit 26: Control unit (processor) 27: Antenna 31: Wireless quality measurement section 32: Location information acquisition section 33: Route connection section 34: Wireless control section 35: Wired control section 36: Distance measurement section 37: Surrounding object identification section 38: Communication quality map generation section 40: Communication switching instruction unit 41 : Communication unit 42 : Storage unit 43 : Control unit 45 : Route establishment instruction unit 46 : Traffic information collection unit 47 : Access point operation instruction unit 48 : Communication control unit 49 : Application unit 51 : Communication unit 52 : Storage unit 53: Control unit 61: Information collection unit 62: Grouping unit 63: Route setting unit 64: Traffic analysis

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Abstract

【課題】ユーザ端末との良好な通信品質を確保しながら、通信先の切り替えを行うことのできる通信制御装置及び通信システムを提供する。 【解決手段】ユーザ端末７の通信先の切り替えを指示する通信制御装置４であって、プロセッサ２６と、ユーザ端末と通信先との間の通信品質を示す通信品質マップを保持する記憶装置２４と、を備え、プロセッサは、ユーザ端末の位置と、記憶装置に保持された通信品質マップと、に基づいて、ユーザ端末に通信先の切り替えを指示する構成とする。

Description

通信制御装置及び通信システム
　本開示は、ユーザ端末が通信するべき通信先の切り替えを行うための通信制御装置、及び、通信システムに関する。
　モバイルネットワークの分野では、５Ｇ（第５世代移動体通信システム）が商用化の段階にある。５Ｇは、高速かつ大容量にデータの送受信を行うことができるという利点を備えている。
　５Ｇを用いて、大容量にデータを一つのサーバに送信して処理を行うように構成すると、そのサーバに負荷がかかり、５Ｇの利点を生かすことができなくなる。そのため、データや情報の生成および利用ならびにそれらの送受信が特定のエリア内のみで完結するようないわゆる地産地消型のネットワークを構成することが考えられている。
　高速かつ大容量の通信を実現するため、５Ｇでは、従来利用されている周波数帯に比べてより高い周波数帯（例えば、４０ＧＨｚ帯、７０ＧＨｚ帯）の利用が検討されている。しかしながら、利用される周波数が高くなると、電波伝搬特性によって電波の減衰が大きくなる。そのため、１つの基地局（または、アクセスポイント）によってカバーできるサービスエリアがより小さくなるという問題がある。
　そのため、ユーザ端末の位置に応じたアクセスポイントの変更が頻繁に行われることになり、例えば、複数の基地局間の無線通信によるマルチホップ通信の通信経路もまた変更する必要がある。そこで、エッジサーバを配置したネットワークにおいて、エッジサーバとユーザ端末との通信に用いられる無線通信経路を適切に構築することができるネットワーク制御装置が開発されている（例えば、特許文献１）。
　同様に、移動局の位置及び移動方向情報を用いて通話中チャネル切り替えを行う無線通信システムが公知である（例えば、特許文献２）。特許文献２の無線通信システムでは、移動局の位置情報と予め地理的に設定される位置との比較により次の基地局への切り替え動作を開始する。
特開２０２１－５７７３８号公報 特開平１１－６９４１１号公報
　５Ｇでは、利用される周波数が高くなると、アクセスポイントがカバーできるサービスエリアが小さくなる。また、アクセスポイントに設けられるアンテナの形状やその指向性などによって、良好な通信品質が得られる範囲は複雑な形状をなす。そのため、ユーザ端末との良好な通信品質を確保しつつ、ユーザ端末の位置に応じた適切なタイミングで、通信先を切り替えることのできる技術の開発が望まれている。
　そこで、本開示は、ユーザ端末との良好な通信品質を確保しながら、通信先の切り替えを行うことのできる通信制御装置及び通信システムを提供することを主な目的とする。
　本開示の通信制御装置は、ユーザ端末の通信先の切り替えを指示する通信制御装置であって、プロセッサと、前記ユーザ端末と前記通信先との間の通信品質を示す通信品質マップを保持する記憶装置と、を備え、前記プロセッサは、前記ユーザ端末の位置と、前記記憶装置に保持された前記通信品質マップと、に基づいて、前記ユーザ端末に前記通信先の切り替えを指示する構成とする。
　本開示の通信システムは、上記の通信制御装置を複数含む通信システムであって、前記プロセッサは、前記記憶装置に記憶された前記通信品質マップと、他の前記通信制御装置から取得した前記通信品質マップとを用いて、前記通信先の切り替えを指示する構成とする。
　本開示の通信システムは、前記ユーザ端末と、上記の前記通信制御装置とを含む通信システムであって、前記ユーザ端末は、前記通信先の切り替えの指示を受け付けたときに、切替先の通信品質が、切替前の通信品質よりも低い場合には、前記アクセスポイントの切り替えを実施しない構成とする。
　本開示によれば、ユーザ端末との良好な通信品質を確保できるように、通信先の切り替えを行うことのできる通信制御装置を提供することができる。
第１実施形態に係る路側機通信システムの全体構成図 ＮＷ制御サーバによるユーザ端末とエッジサーバとの通信経路の制御の一例を示す説明図 アクセスポイントの概略構成を示すブロック図 エッジサーバの概略構成を示すブロック図 ＮＷ制御サーバの概略構成を示すブロック図 ユーザ端末の概略構成を示すブロック図 第１実施形態に係る通信の切替処理の流れを示すフロー図 通信品質マップの水平方向断面を示す説明図 通信品質マップの鉛直方向断面を示す説明図 ２つのアクセスポイントに関する通信品質マップおよび通信品質の関係を示す説明図 第２実施形態に係るユーザ端末の概略構成を示すブロック図 第２実施形態に係る通信の切替処理を示すフロー図 第３実施形態に係るユーザ端末の概略構成を示すブロック図 第３実施形態に係る通信の切替処理の流れを示すフロー図
　前記課題を解決するためになされた第１の発明は、ユーザ端末の通信先の切り替えを指示する通信制御装置であって、プロセッサと、前記ユーザ端末と前記通信先との間の通信品質を示す通信品質マップを保持する記憶装置と、を備え、前記プロセッサは、前記ユーザ端末の位置と、前記記憶装置に保持された前記通信品質マップと、に基づいて、前記ユーザ端末に前記通信先の切り替えを指示する構成とする。
　これによると、通信品質マップを利用することにより、良好な通信品質を確保できるように、通信先の切り替えを行うことが可能となる。
　また、第２の発明は、前記プロセッサは、前記通信品質マップから、前記ユーザ端末の位置における通信品質を取得し、取得した前記ユーザ端末の位置における通信品質に基づいて、前記通信先の切り替えを指示する構成とする。
　これによると、ユーザ端末の位置に基づいて通信先の切り替えを適切に行うことが可能となる。
　また、第３の発明は、前記プロセッサは、所定の予測時間の経過後の前記ユーザ端末の予測位置を取得し、前記通信品質マップから前記予測位置における通信品質を取得し、取得した前記予測位置における通信品質に基づいて、前記通信先の切り替えを指示する構成とする。
　これによると、ユーザ端末が移動する場合でも、ユーザ端末の予測位置に基づいて、通信先を切り替えることが可能となる。
　また、第４の発明は、前記プロセッサは、前記ユーザ端末の速度に基づいて、前記予測時間を設定する構成とする。
　これによると、ユーザ端末の速度に応じて、予測時間を適切に設定することが可能となる。
　また、第５の発明は、前記通信先として前記ユーザ端末と通信可能なアクセスポイントを含み、前記プロセッサは、前記アクセスポイントの周辺に係る周辺情報を取得し、前記周辺情報に基づいて、前記通信品質マップを補正する構成とする。
　これによると、アクセスポイントの周辺状況に応じて通信品質マップが補正されるため、周辺状況に応じたアクセスポイントの切り替えが可能となる。
　また、第６の発明は、前記プロセッサは、前記周辺情報に基づいて、前記アクセスポイントからの電波が遮られる遮断領域に係る情報を取得し、取得した前記遮断領域に係る前記情報に基づいて、前記通信品質マップを補正する構成とする。
　これによると、アクセスポイントからの電波の遮断される場合においても、周辺状況に応じたアクセスポイントの切り替えが可能となる。
　また、第７の発明は、前記ユーザ端末は道路を移動する移動体に搭載され、前記アクセスポイントはそれぞれ前記道路の路側に設けられた路側機であり、前記プロセッサは、前記周辺情報を、前記路側に設けられたセンサによって取得する構成とする。
　これによると、アクセスポイントの周辺情報を適切に取得することが可能となる。
　また、第８の発明は、前記プロセッサは、前記アクセスポイントを切り替えることによって、前記アクセスポイントと前記ユーザ端末との間の通信が確保できるか否かを判定し、できないと判定した場合には、前記ユーザ端末に広域通信へ切り替えることを指示する構成とする。
　これによると、アクセスポイントとの通信が確保できなくなる場合に、ユーザ端末への広域通信への切り替え指示が行われるため、ユーザ端末の外部への通信が確保できなくなることを防止することが可能となる。
　また、第９の発明は、前前記プロセッサは、前記周辺情報を時刻の経過とともに繰り返し取得し、取得した前記周辺情報に基づいて、前記通信品質マップを時刻の経過とともに繰り返し補正する構成とする。
　これによると、アクセスポイントの周辺状況が時刻の経過とともに変化する場合においても、通信品質マップが時刻の経過とともに繰り返し補正されるため、周辺状況の変化に応じたアクセスポイントの切り替えが可能となる。
　また、第１０の発明は、前記プロセッサは、前記周辺情報を時刻の経過とともに繰り返し取得し、取得した前記周辺情報に基づいて前記アクセスポイントからの電波が、前記アクセスポイントの周辺の物体によって遮られる遮断領域に係る情報を時刻の経過とともに繰り返し取得し、前記通信品質マップを時刻の経過とともに繰り返し補正する構成とする。
　これによると、アクセスポイントからの電波の遮断状況が時刻の経過とともに変化する場合においても、その変化に応じて通信品質マップが補正されるため、周辺状況の変化に応じたアクセスポイントの切り替えが可能となる。
　また、第１１の発明は、前記ユーザ端末から通信品質に係る情報を取得して、前記通信品質マップを補正する構成とする。
　これによると、ユーザ端末の電波状況に応じて、通信品質マップが補正されるため、より現実の電波強度に即したアクセスポイントの切り替えが可能となる。
　また、第１２の発明は、上記の通信制御装置を複数含む通信システムであって、前記プロセッサは、前記記憶装置に記憶された前記通信品質マップと、他の前記通信制御装置から取得した前記通信品質マップとを用いて、前記通信先の切り替えを指示する構成とする。
　これによると、通信先の通信品質を考慮した通信先の切り替えが可能となる。
　また、第１３の発明は、前記プロセッサは、前記通信品質マップにおいて通信品質が良好となる領域と、他の前記通信制御装置から取得した前記通信品質マップの通信品質が良好となる領域とが重なっている場合に、前記アクセスポイントの切り替えを指示する構成とする。
　これによると、アクセスポイント間の通信の切り替えを良好に行うことが可能となる。
　また、第１４の発明は、前記ユーザ端末と、上記の前記通信制御装置とを含む通信システムであって、前記ユーザ端末は、前記通信先の切り替えの指示を受け付けたときに、切替先の通信品質が、切替前の通信品質よりも低い場合には、前記通信先の切り替えを実施しない構成とする。
　これによると、通信先の切り替えによる通信品質の低下を防止することが可能となる。
　以下、本開示の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る通信システムの全体構成図である。
　通信システム（システム１と略称する。路側機通信システムともいう。）は、マクロセル基地局２、スモールセル基地局３、アクセスポイント４（又は基地局）、エッジサーバ５、ネットワーク制御サーバ（ＮＷ制御サーバ６と略称する。）、及びユーザ端末７を備える。
　システム１が適用されるネットワークでは、複数のスモールセル基地局３の通信エリアであるスモールセルエリア１１が、マクロセル基地局２の通信エリアであるマクロセルエリア１２上にそれぞれ重畳される。
　マクロセル基地局２は、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）などのＵＨＦ帯（周波数：３００ＭＨｚ～３ＧＨｚ）を代表とするより大きなセルを構築しやすい周波数帯を利用して無線通信を行うものである。マクロセル基地局２は、制御信号を伝送するための制御プレーン（ＣＰｌａｎｅ）の基地局となる。また、マクロセル基地局２は、ユーザデータを伝送するためのユーザプレーン（Ｕ－Ｐｌａｎｅ）の基地局として使用される場合もある。
　スモールセル基地局３は、例えば低ＳＨＦ帯（周波数：３ＧＨｚ～６ＧＨｚ）などのマクロセル基地局２よりも高い周波数を利用して無線通信を行うものである。なお、スモールセル基地局３は、高ＳＨＦ帯（周波数：６ＧＨｚ～３０ＧＨｚ帯）を利用するものであってもよい。スモールセル基地局３は、ユーザプレーンの基地局として使用される。
　アクセスポイント４（通信制御装置の一例）は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）による比較的小容量の無線通信や、ＷｉＧｉｇ（登録商標）による比較的大容量の無線ＬＡＮ通信を行うものである。アクセスポイント４の通信エリア１３は、スモールセルエリア１１及びマクロセルエリア１２の少なくとも一方に重畳される。
　ただし、アクセスポイント４は、スモールセル基地局３よりも高い周波数帯を利用して無線通信を行うマイクロセル基地局であってもよい。その場合、アクセスポイント４による無線通信は、５ＧのＮＲ（New Radio）となる高ＳＨＦ帯またはＥＨＦ帯（ここでは、２８ＧＨｚ帯、４０ＧＨｚ帯、及び７０ＧＨｚ帯など）を利用して行うことができる。また、複数のアクセスポイント４には、そのようなマイクロセル基地局と、無線ＬＡＮ通信を行う基地局とがともに含まれてもよい。アクセスポイント４としてマイクロセル基地局が用いられる場合、通信エリア１３は、マイクロセル基地局の通信エリアであるマイクロセルに相当する。
　システム１では、複数のＲＡＴ（無線通信方式）が混在する通信環境、いわゆるヘテロジーニアスネットワークが構成される。マクロセル基地局２、スモールセル基地局３、及び一部のアクセスポイント４は、コアネットワーク１５及びインターネット１６からなる有線ネットワークに有線接続されている。コアネットワーク１５には、ＬＴＥのコアネットワークに相当するＥＰＣ（Evolved Packet Core）を構成するＭＭＥ（Mobility Management Entity）、Ｓ－ＧＷ（Serving Gateway）、及びＰ－ＧＷ（Packet data network Gateway）や５Ｇのコアネットワークに相当する５ＧＣ(5G Core network)を構成するＡＭＦ（Access and Mobility Management Function）、及びＵＰＦ（User Plane Function）などが含まれる。また、システム１において、マクロセル基地局２、スモールセル基地局３、アクセスポイント４、エッジサーバ５、ＮＷ制御サーバ６、及びユーザ端末７の数や配置は適宜変更することが可能である。
　エッジサーバ５は、移動するユーザ端末７と物理的に近い位置において、ユーザ端末７に提供するサービスとして種々のアプリケーション（プログラム）を実行する。各エッジサーバ５の配置には、特に制限はないが、ここではアクセスポイント４のいずれかに接続される。
　ＮＷ制御サーバ６（ネットワーク制御装置）は、システム１が適用されたネットワークにおけるエッジサーバ５とユーザ端末７との通信に用いられる通信経路を制御する。ＮＷ制御サーバ６は、コアネットワーク１５に接続される。ただし、ＮＷ制御サーバ６は、コアネットワーク１５の一部を構成してもよいし、インターネット１６に接続されてもよい。
　ユーザ端末７は、各ユーザ（図示せず）によって携帯されるスマートフォンやタブレット端末などの無線通信機能を有する情報機器である。ユーザ端末７は、マクロセル基地局２、スモールセル基地局３、及びアクセスポイント４にそれぞれ無線接続することができる。また、ユーザ端末７は、それらマクロセル基地局２、スモールセル基地局３、及びアクセスポイント４を介してエッジサーバ５と通信することにより、エッジサーバ５のアプリケーションを利用することができる。また、ユーザ端末７は、コアネットワーク１５及びインターネット１６からなる有線ネットワークを介して任意のサーバ（図示せず）と通信することにより、当該サーバのアプリケーションを利用することもできる。
　図２は、ＮＷ制御サーバ６によるユーザ端末７とエッジサーバ５との通信経路の制御の一例を示す説明図である。図２（Ａ）は、従来の通信経路（比較例）であり、図２（Ｂ）は、ＮＷ制御サーバ６によって構築された通信経路である。
　図２では、有線ネットワークの接続点１８を起点としてツリー状またはメッシュ状に複数のアクセスポイント４が配置されている。各アクセスポイント４は、無線通信によって相互に接続されることにより、バックホールを形成する。なお、図２では、アクセスポイント４を相互に区別するために符号ＡＰ１－ＡＰ１２が付されている。
　図２（Ａ）では、ユーザ端末７とエッジサーバ５との通信において、無線品質を基準にアクセスポイントが選択される例が示されている。この場合、ユーザ端末７は、最も高い無線品質を得られる近隣のアクセスポイントＡＰ１を接続先として選択するため、結果として、より多くのアクセスポイントＡＰ１－ＡＰ９を介してエッジサーバ５と通信を行う必要が生じる。図２（Ａ）では、ユーザ端末７とエッジサーバ５との通信経路Ｒ１には、各アクセスポイントを有線ネットワークの接続点１８に接続するためのバックホールを利用することになる。
　これに対し、図２（Ｂ）では、エッジサーバ５が接続されたアクセスポイントＡＰ９を含む複数のアクセスポイントＡＰ９－ＡＰ１２がグループ化される（図中の破線の円を参照）。また、ＮＷ制御サーバ６は、それらグループ化されたアクセスポイントＡＰ９－ＡＰ１２によって無線通信経路Ｒ２、Ｒ３を形成する。更に、ＮＷ制御サーバ６は無線通信経路Ｒ２、Ｒ３を優先的に利用するようアクセス回線の接続先優先度を決定しユーザ端末７に提供する。これにより、ユーザ端末７は、アクセスポイントＡＰ１０またはＡＰ１１を接続先として選択し、無線通信経路Ｒ２、Ｒ３を利用してエッジサーバ５と通信することが可能となる。
　図３は、アクセスポイント４の概略構成を示すブロック図である。
　本実施形態では、アクセスポイント４は道路のわき（路側）や交差点に設置された路側機を構成する。だたし、アクセスポイント４は実質的に路側機を構成すればよく、例えば、既設の路側機およびそれと協働する通信装置から構成されてもよい。
　アクセスポイント４は、指向性通信部２１、バックホール通信部２２、有線通信部２３、記憶部２４、センシング部２５、及び制御部２６を備える。
　指向性通信部２１（通信装置の一例）は、ユーザ端末７と無線通信を行うための通信回路を備える。また、指向性通信部２１は、特定方向のみの電波を送受信可能な指向性のアンテナ２７を備える。アンテナ２７の指向性は、道路を走行する自動車等の移動体（移動体に搭載された通信装置）との通信を容易とするべく、アクセスポイント４の位置を基点として道路が存在する方向の感度を高めるように設定される。指向性通信部２１は、例えば、ビームフォーミング技術に基づき送信ビームを形成することにより特定方向の電波強度を高めることができる。なお、指向性通信部２１は、ユーザ端末７の移動（すなわち、移動体の移動）に応じて、特定方向（すなわち、送信ビームの方向）を変更することもできる。指向性通信部２１は、制御部２６とともにユーザ端末７と無線通信を行うための通信装置として機能し得る。
　バックホール通信部２２は、周辺のアクセスポイント４と無線通信を行うためのアンテナや回路を備える。これにより、複数のアクセスポイント４によるマルチホップ通信が行われ、ユーザ端末７とエッジサーバ５との通信に用いられる無線通信経路が形成される。
　有線通信部２３は、コアネットワーク１５との有線通信を行うための通信回路を備える。ただし、有線通信部２３は、必ずしも全てのアクセスポイント４に設けられる必要はなく、有線ネットワークの近隣のアクセスポイント４に必要に応じて設けられる。
　記憶部２４は、ユーザ端末７に関する情報、周辺にあるマクロセル基地局２、スモールセル基地局３、及び他のアクセスポイント４に関する情報、並びに制御部２６を構成するプロセッサで実行されるプログラムなどを記憶する。また、記憶部２４は、ユーザ端末７が搭載された移動体に関する情報や、アクセスポイント４とユーザ端末７との通信に関する通信情報を記憶することもできる。
　記憶部２４は更に、通信品質マップを記憶している。通信品質マップは、アクセスポイント４の通信可能領域内の各地点における通信相手（ここでは、ユーザ端末７）との無線通信の品質を示す。通信品質マップは、例えば、３次元上の各地点に対して、アクセスポイント４から放出される無線信号の強度が対応づけられたデータ群であってよい。また、通信品質マップは、各地点における無線信号の強度のヒートマップとして可視化され得る。通信品質マップは、アクセスポイント４の設置前や、アクセスポイント４の設置直後に、アクセスポイント４の周辺に物体（物標）がない状況下で、３次元の電磁界シミュレーションや、電磁波強度の測定などを行うことによって得られたものでもよい。
　センシング部２５（センサの一例）は、アクセスポイント４の周辺に存在する複数の物体を計測することにより計測データ（例えば、各物体における各計測点までの距離や方向）を生成するセンサを備える。センサとしては、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）技術に基づく光学式のセンサを用いることができる。センシング部２５によって生成される計測データには、各物体における複数の計測点に対応する３次元の点群データが含まれる。なお、センサとしては、ＬＩＤＡＲ技術に基づくセンサに限らず、例えばミリ波レーダや、ステレオカメラ、ソナーなどが単独または複数組み合わされて用いられてもよい。なお、センシング部２５は、装置（物理的要素）としては、アクセスポイント４における他の構成要素とは別体として設けられてもよい。
　制御部２６（制御装置の一例）は、無線品質測定部３１、位置情報取得部３２、経路接続部３３、無線制御部３４、有線制御部３５、測距部３６、周辺物体同定部３７、通信品質マップ生成部３８、及び通信切替指示部４０を備える。
　無線品質測定部３１は、他の周辺のアクセスポイント４との無線通信の品質を受信信号強度などの公知の指標に基づき測定する。また、無線品質測定部３１は、無線通信の品質の測定結果に基づき無線品質情報を生成する。
　位置情報取得部３２は、位置情報取得部３２自身が設けられたアクセスポイント４の位置情報を取得する。位置情報取得部３２は、自装置の位置を適宜測定することにより位置情報を取得するか、記憶部２４等に予め記憶された位置情報を用いることができる。
　経路接続部３３は、エッジサーバ５から受信する経路確立指示に基づき、ユーザ端末７とエッジサーバ５との通信に用いられる通信経路を確立する。経路接続部３３は、そのような通信経路の確立にあたり、バックホール通信部２２による無線通信を制御することにより、周辺のアクセスポイント４とのマルチホップ通信を実現する。
　無線制御部３４は、指向性通信部２１によるユーザ端末７との無線通信を制御する。無線制御部３４は、アクセスポイント４とユーザ端末７との間の通信を確立及び保持するための処理を行う。また、無線制御部３４は、ユーザ端末７との通信を確立する際に、ユーザ端末７との通信に関する通信情報を取得することができる。通信情報（ユーザ端末７に関する情報の一例）には、ユーザ端末７との通信によってアクセスポイント４で計測または取得した情報が含まれる。そのような情報には、ユーザ端末７からの電波の受信信号強度や、ユーザ端末７の端末ＩＤ（識別情報の一例）や、ユーザ端末７の位置情報、ユーザ端末７との距離、角度 など が含まれる。それらの情報は、アクセスポイント４において単独でまたは２以上が組み合わせて用いられる。
　有線制御部３５は、有線通信部２３による通信を制御する。また、有線制御部３５は、有線ネットワークにおける通信制御装置や、周辺にあるマクロセル基地局２やスモールセル基地局３との有線通信により、ユーザ端末７の接続先などに関する情報を交換することができる。
　測距部３６は、指向性通信部２１と通信するユーザ端末７の位置（アクセスポイント４からユーザ端末７までの距離や、アクセスポイント４を基点としたユーザ端末７の方向を含む）を推定する。測距部３６は、例えば、アクセスポイント４の送信ビームの方向とユーザ端末７との制御信号の往復転送時間に基づき、ユーザ端末７の位置を推定することができる。これにより、測距部３６は、その推定したユーザ端末７の位置に基づき、ユーザ端末７の位置情報を生成する。ユーザ端末７の位置情報は、移動体（すなわち、移動体に搭載されたユーザ端末７）の移動にともない適宜更新される。なお、測距部３６は、アクセスポイント４の周辺に位置する他のアクセスポイント４におけるユーザ端末７からの電波の受信信号強度の情報を取得することにより、各アクセスポイントの位置とそれに対応する受信信号強度とに基づきユーザ端末７の位置を推定してもよい。また、ユーザ端末７の位置情報としては、アクセスポイント４の送信ビームの方向のみの情報だけであってもよく、あるいはユーザ端末７との制御信号の往復転送時間に基づいて測定された距離情報だけであってもよい。
　周辺物体同定部３７は、センシング部２５によって取得された計測データに基づいて、アクセスポイント４周辺の物体（物標）の位置や外形を取得する。
　周辺物体同定部３７は、取得したアクセスポイント４周辺の移動体（物標）の位置や外形を、移動体の移動履歴（移動体に搭載されたユーザ端末７の移動履歴にも相当）として、記憶部２４に記憶する。
　周辺物体同定部３７は、更に、記憶部２４に記憶された移動体の移動履歴に基づき、移動体の速度、加速度等を算出し、所定時間先までの各時刻における、アクセスポイント４周辺の移動体の位置（以下、推定位置）や外形（すなわち、各移動体の将来の経路）を推定する。
　通信品質マップ生成部３８は、周辺物体同定部３７によって取得されたアクセスポイント４の周辺に位置する物体の位置や外形に基づいて、通信品質マップを補正することにより、更新された通信品質マップ（以下、更新通信品質マップ）を生成する。また、本実施形態では、更新通信品質として、周辺物体同定部３７によって推定される物体の位置や外形に基づき、将来における通信品質マップを生成可能に構成されている。
　例えば、通信品質マップ生成部３８は、周辺物体同定部３７によって同定された物体の位置と外形とに基づき、アクセスポイント４及びユーザ端末７の間で送受信される電波が遮蔽される遮蔽領域Ｚ（図８、図９を参照）を取得する。通信品質マップ生成部３８は、それぞれの通信品質マップのうち、遮蔽領域Ｚに対応する部分の無線品質を低下させて、それぞれの更新通信品質マップを生成するとよい。
　図８（Ａ）及び図９（Ａ）に示すように、初期の通信品質マップは、アクセスポイント４とユーザ端末７との通信品質を示す３次元のマップである。この初期の通信品質マップでは、アクセスポイント４の周辺に存在する物体（少なくとも移動体）の影響は考慮されていない。したがって、初期の通信品質マップは、アクセスポイント４が設置されたときに取得される。一方、図８（Ｃ）及び図９（Ｃ）に示すように、更新通信品質マップは、アクセスポイント４の周辺に位置する物体の位置や外形に基づいて、遮蔽領域Ｚに対応する部分を補正することにより得られる通信品質を示す３次元のマップであり、物体の移動に伴って変更される。
　本実施形態では、通信品質マップ生成部３８は、周辺物体同定部３７によって取得されたアクセスポイント４の周辺に位置する物体（特に、移動体）の将来の位置及びその外形に基づき、将来における各時刻の更新通信品質マップを生成することができる。通信品質マップ生成部３８は、将来における各時刻の更新通信品質マップを記憶部２４に記憶させることができる。
　通信切替指示部４０は、ユーザ端末７の将来の経路（所定の複数の予測時刻に対応する複数の到達地点を含む）を予測し、アクセスポイント４とユーザ端末７との通信品質より、他のアクセスポイント４の方が良好となる位置にユーザ端末７が到達するか否かを判定し、他のアクセスポイント４の方が良好となる位置に到達すると予測された場合には、ユーザ端末７に対して、到達予測時刻（あるいはその時刻より少し前の時刻）とともに通信先の切り替え（すなわち、他のアクセスポイント４へのハンドオーバ）を指示する。この切替指示には、通信品質が最も良好となるアクセスポイント４に係る情報（例えば、アクセスポイントID）が含まれているとよい。一方で、通信切替指示部４０は、各予測時刻における接続中のアクセスポイント４との通信品質に加え、通信先（ハンドオーバ先）の候補となる周辺のアクセスポイント４との通信品質を考慮し、ユーザ端末７の将来の経路が、良好でなくなる位置に到達すると推定された場合には、ユーザ端末７に対して、到達予測時刻（あるいはその時刻より少し前の時刻）とともに広域通信への切り替え（すなわち、マクロセル基地局２またはスモールセル基地局３への通信接続）を指示する。
　本実施形態では、通信切替指示部４０は、現在の時刻から所定時間（以下、予測時間）ずつ追加することによって予測時刻を設定する。すなわち、将来の経路を設定するための予測時刻の差が予測時間に対応する。通信切替指示部４０は、予測時間を、ユーザ端末７の移動速度に応じて設定する。詳細には、通信切替指示部４０は、予測時間を、ユーザ端末７の移動速度が高くなるにつれて短くなるように設定する。
　通信切替指示部４０は、例えば、更新通信品質マップを用いて、周辺物体同定部３７によって特定された移動体の推定位置（推定経路上の全ての位置）におけるユーザ端末７と、通信切替指示部４０を含むアクセスポイント４との通信で用いられる電波の強度（通信品質）を推定する。通信切替指示部４０は、推定された電波の強度が所定の閾値以上（通信品質が通信閾値以上と記載する）であるときには、ユーザ端末７は通信品質が良好な推定位置にあると判定することができる。通信切替指示部４０は、通信品質が良好でなくなる位置にユーザ端末７が到達するか否かを、ユーザ端末７と、通信品質が最も良好となるアクセスポイント４との通信で用いられる電波の強度が所定の電波閾値以下になるか否かに基づいて判定してもよい。
　通信切替指示部４０は、隣接する他のアクセスポイント４（同様の機能を有する周辺のアクセスポイント４）から当該他のアクセスポイント４の更新通信品質マップを適宜取得することができる。隣接するアクセスポイント４の更新通信品質マップの取得は、通信切替指示部４０が、隣接するアクセスポイント４に対して、ユーザ端末７の将来の経路（各予測時刻）に対応する更新通信品質マップを要求し、隣接するアクセスポイント４が対応する更新通信品質マップを送信することによって行われてもよい。また、隣接する他のアクセスポイント４の更新通信品質マップの取得は、他のアクセスポイント４が、所定時間ごとに取得した更新通信品質マップを、通信切替指示部４０に対して定期的に送信することによって行われてもよい。すなわち、更新通信品質マップの取得は、隣接するアクセスポイント４同士で、更新通信品質マップが相互に送信（交換）されることによって、行われてもよい。
　通信切替指示部４０は、所定時間後までの各時刻のユーザ端末７の位置と、自装置としてのアクセスポイント４の更新通信品質マップと、隣接するアクセスポイント４の更新通信品質マップとに基づき、各予測時刻におけるユーザ端末７との通信品質が最も良好となるアクセスポイント４を通信先（ハンドオーバ先）の候補として抽出する。ただし、自装置としてのアクセスポイント４の通信品質が最も良好となる場合には、所定時間が経過するまではそのまま通信が継続される。
　なお、上述の制御部２６における各部の機能の少なくとも一部は、１以上のプロセッサが所定の制御プログラムを実行することにより実現可能である。
　図４は、エッジサーバ５の概略構成を示すブロック図である。
　エッジサーバ５は、通信部４１、記憶部４２、及び制御部４３を備える。
　通信部４１は、自装置が接続されたアクセスポイント４と通信を行うための通信回路を備える。
　記憶部４２は、ユーザ端末７に関する情報、周辺にあるマクロセル基地局２、スモールセル基地局３、及びアクセスポイント４に関する情報、並びに制御部４３を構成するプロセッサで実行されるプログラムなどを記憶する。
　制御部４３は、経路確立指示部４５、トラフィック情報収集部４６、アクセスポイント動作指示部４７、通信制御部４８、及びアプリケーション部４９を備える。
　経路確立指示部４５は、ＮＷ制御サーバ６から受信する情報に基づき、アクセスポイント４に通信経路を確立させるための経路確立指示を送信する。
　トラフィック情報収集部４６は、ユーザ端末７とエッジサーバ５との通信に関し、無線通信経路を形成する各アクセスポイント４間のトラフィックの情報を収集する。なお、トラフィック情報収集部４６は、適宜省略されてもよい。
　アクセスポイント動作指示部４７は、ＮＷ制御サーバ６から受信する情報に基づき、アクセスポイント４に対して動作指示を送信する。そのような動作指示には、アクセスポイント４に対する起動または停止の指示が含まれる。なお、アクセスポイント動作指示部４７は、適宜省略されてもよい。
　通信制御部４８は、通信部４１による通信を制御する。また、通信制御部４８は、周辺のアクセスポイント４やユーザ端末７と必要な情報を交換する。
　アプリケーション部４９は、ユーザ端末７へのサービス内容に応じて種々のアプリケーションを実行する。アプリケーションによる処理には、例えば、スマート工場に設置されたセンサの出力（検出結果）の格納または提供や、交差点などの交通映像その他の検出情報の格納または提供などが含まれる。
　なお、上述の制御部４３における各部の機能の少なくとも一部は、１以上のプロセッサが所定の制御プログラムを実行することにより実現可能である。
　図５は、ＮＷ制御サーバ６の概略構成を示すブロック図である。
　ＮＷ制御サーバ６は、通信部５１、記憶部５２、及び制御部５３を備える。
　通信部５１は、コアネットワーク１５を介してエッジサーバ５やユーザ端末７と通信を行うための通信回路を備える。
　記憶部５２は、ユーザ端末７に関する情報、周辺にあるマクロセル基地局２、スモールセル基地局３、及びアクセスポイント４に関する情報、並びに制御部５３を構成するプロセッサで実行されるプログラムなどを記憶する。
　制御部５３は、情報収集部６１、グループ化部６２、経路設定部６３、トラフィック分析部６４、接続先優先度設定部６５、サービスエリア設定部６６、エッジサーバ動作制御部６７、アクセスポイント動作制御部６８、及び通信制御部６９を備える。
　情報収集部６１は、各アクセスポイント４から周辺機器情報を収集する。この周辺機器情報には、各アクセスポイント４間の無線通信の品質に関する無線品質情報、各アクセスポイント４の位置情報、及び各アクセスポイント４に接続されたエッジサーバ５の有無に関するエッジサーバ情報が含まれる。
　グループ化部６２は、収集された周辺機器情報に基づき、管理下にある複数のアクセスポイント４から、特定のエリアでネットワークを構成するアクセスポイント４を抽出し、それらをグループ化する。これにより、少なくとも１組以上のアクセスポイント４のグループが生成される。「特定のエリア」には、例えば、スマート工場内や、交差点を含む所定領域などが含まれる。なお、アクセスポイント４のグループの少なくとも一部は、オペレータによって設定されてもよい。また、グループ化部６２は、後述するトラフィック分析部６４によるトラフィックの分析結果に基づき、既存のアクセスポイント４のグループを再構成することができる。なお、本実施形態では、各アクセスポイント４は、それぞれ対応する路側機を構成し得る。
　経路設定部６３は、ユーザ端末７とエッジサーバ５との通信に用いられる１以上の無線通信経路を設定する。そのような無線通信経路は、グループ化されたアクセスポイント４のマルチホップ通信によって形成される。なお、そのような無線通信経路の少なくとも一部は、オペレータによって設定されてもよい。
　トラフィック分析部６４は、ユーザ端末７とエッジサーバ５との通信に用いられた無線通信経路におけるトラフィック情報をエッジサーバ５から順次取得する。それらの取得されたトラフィック情報は記憶部５２に蓄積される。また、トラフィック分析部６４は、蓄積されたトラフィック情報に基づき、例えば経路設定部６３によって設定された無線通信経路のトラフィックの分布を予測するなどのトラフィックの分析を行う。トラフィック分析部６４は、対象のグループに含まれないグループ外のアクセスポイント４を用いる迂回経路の検出を行うこともできる。
　接続先優先度設定部６５は、ユーザ端末７が利用するエッジサーバ５のサービスの種別に応じて、ユーザ端末７の接続先の候補の優先度を設定する。また、接続先優先度設定部６５は、設定した接続先の候補の優先度に基づき接続先優先度情報を生成する。ユーザ端末７の接続先の候補は、通常はアクセスポイント４のいずれかであるが、必要に応じてマクロセル基地局２やスモールセル基地局３が接続先の候補となり得る。また、接続先優先度情報には、接続先の候補の優先順位が含まれる。これに限らず、接続先優先度情報には、例えば、接続先の候補の優先順位を決定するための基準（ルール）に関する情報が含まれてもよい。
　サービスエリア設定部６６は、各アクセスポイント４からの周辺機器情報に基づき、それらのサービスエリア（通信エリアの範囲）を設定する。そのようなサービスエリアは、ユーザ端末７が利用するエッジサーバ５のサービスの種別に応じて設定される。また、サービスエリア設定部６６は、設定したサービスエリアの範囲に関するサービスエリア情報を生成する。なお、サービスエリア情報の少なくとも一部は、オペレータによって設定されてもよい。
　エッジサーバ動作制御部６７は、エッジサーバ５におけるアプリケーションの起動などを含めエッジサーバ５の動作を制御する。
　アクセスポイント動作制御部６８は、アクセスポイント４の起動および停止を含めアクセスポイント４の動作を制御する。
　通信制御部６９は、通信部５１による通信を制御する。また、通信制御部６９は、周辺のアクセスポイント４、エッジサーバ５、及びユーザ端末７と必要な情報を交換することができる。
　なお、上述の制御部５３における各部の機能の少なくとも一部は、１以上のプロセッサが所定の制御プログラムを実行することにより実現可能である。
　図６は、ユーザ端末７の概略構成を示すブロック図である。
　本実施形態では、ユーザ端末７は、移動体（ここでは、自動車）に搭載される端末装置である。ユーザ端末７は、例えば、自動車に設けられた車載器によって構成され得る。また、ユーザ端末７は、自動車のユーザ（運転者や乗員）によって携帯される携帯型のコンピュータであってもよい。
　ユーザ端末７は、無線通信部７１、記憶部７２、及び制御部７４を備える。
　無線通信部７１は、アクセスポイント４と無線通信を行うためのアンテナや通信回路を備える。また、無線通信部７１は、マクロセル基地局２やスモールセル基地局３との無線通信を行うためのアンテナや通信回路を備える。
　記憶部７２は、自装置に関する情報、周辺にあるマクロセル基地局２、スモールセル基地局３、及びアクセスポイント４に関する情報、並びに制御部７４を構成するプロセッサで実行されるプログラムなどを記憶する。
　制御部７４は、接続先選択部８１、アプリケーション部８２、及び無線制御部８３を備える。
　接続先選択部８１は、ＮＷ制御サーバ６から受信するグループ化情報、接続先優先度情報、及びサービスエリア情報に基づき、アクセスポイント４等の接続先を選択する。これにより、ユーザ端末７は、その選択された接続先及びそれを含む無線通信経路を介してエッジサーバ５と通信可能である。
　アプリケーション部８２は、ユーザ端末７で実行されるアプリケーションの内容に応じた処理を実行し、無線通信部７１を介してエッジサーバ５との間でアプリケーションデータを送受信する。
　無線制御部８３は、無線通信部７１によるアクセスポイント４との無線通信や、マクロセル基地局２及びスモールセル基地局３との無線通信を制御する。
　なお、上述の制御部７４における各部の機能の少なくとも一部は、１以上のプロセッサが所定の制御プログラムを実行することにより実現可能である。
　図７は、第１実施形態に係る通信の切替処理の流れを示すフロー図である。切替処理では、アクセスポイント４ａからの指示によってユーザ端末７の通信先の切り替えが実行される。切替処理は、制御部２６（プロセッサ）が所定のプログラム（切替プログラム）を実行することによって実現される。図８（Ａ）は、通信品質マップの水平方向断面図の例である。図８（Ｂ）は、センシング部２５によって取得された物体の位置や外形を示している。図８（Ｃ）は図８（Ａ）の通信品質マップを、センシング部２５の計測結果を考慮して補正することによって得られた最新通信の品質マップの水平方向断面図の例である。図９（Ａ）は、通信品質マップの鉛直方向断面図の例である。図９（Ｂ）は、センシング部２５によって取得された物体の位置や外形を示している。図９（Ｃ）は図９（Ａ）の通信品質マップを、センシング部２５の計測結果を考慮して補正することによって得られた更新通信品質マップの鉛直方向断面図の例である。
　図７に示す切替処理において、まず、ユーザ端末７は、アクセスポイント４に対して接続要求を送信する（ＳＴ１００）。アクセスポイント４ａは、ユーザ端末７から接続要求を受信し、ユーザ端末７との間の通信の接続を確立する（ＳＴ１０１）。このとき、アクセスポイント４は、接続要求を送信したユーザ端末７からその端末のＩＤを取得することができる。図７では、切替処理を実行する（すなわち、接続中の）アクセスポイント４ａと、それに隣接する（すなわち、ユーザ端末７の通信先の候補となる）１つのアクセスポイント４ｂとが存在する場合について説明する。ただし、アクセスポイント４ａの周辺には、隣接する他のアクセスポイント４が更に存在してもよい。
　次に、制御部２６は、記憶部２４に記憶された通信品質マップを取得する（ＳＴ１０２）。この通信品質マップには、ユーザ端末７の将来の経路（すなわち、各予測時刻）に対応する更新通信品質マップを生成するためのもとになる情報が含まれる。また、この通信品質マップには、切替処理を実行するアクセスポイント４ａの通信品質マップに加え、隣接する他のアクセスポイント４ｂから取得した更新通信品質マップも含まれる。図８（Ａ）及び図９（Ａ）には、切替処理を実行するアクセスポイント４ａ（すなわち、自装置としてのアクセスポイント４）の通信品質マップの例が示されている。図８（Ａ）及び図９（Ａ）では、通信品質マップは、通信品質が高くなるにつれて色が濃くなるヒートマップとして示されている。なお、他のアクセスポイント４ｂの更新通信品質マップについても、アクセスポイント４ａと同様に設定される。
　次に、制御部２６は、センシング部２５によるセンシングを行い、アクセスポイント４ａ周辺の物体を検出する（ＳＴ１０３）。図８および図９では、道路わきに設置されたアクセスポイント４ａの周辺に存在する物体として、自動車Ｖ１－Ｖ３および建物Ｂ１（静止物体の一例）が示されている。
　センシング部２５の測定可能領域（測定可能空間）は、指向性通信部２１の通信可能領域（通信可能空間）をカバーするように設定される。制御部２６はセンシング部２５による検出結果（例えば、点群データ）を公知の手法によって解析することによって、物体それぞれの代表位置や外形を取得する。
　図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）では、センシング部２５によって同定されたアクセスポイント４ａ周辺の物体の外形Ｙが四角の枠体によって示されている。
　その後、制御部２６はアクセスポイント４ａのアンテナ２７の位置や向き、その指向性などに基づき、取得した物体の外形を用いて、物体によって遮蔽され、アクセスポイント４ａからの電波が届かない影となる遮蔽領域Ｚを取得する。その後、制御部２６は、通信品質マップ（図８（Ａ）及び図９（Ａ））を、遮蔽領域Ｚに係る情報を用いて補正することによって、更新通信品質マップ（図８（Ｃ）及び図９（Ｃ））を生成する（ＳＴ１０４）。
　本実施形態では、制御部２６は、通信品質マップにおいて、アクセスポイント４ａから送信される電波の物体による遮蔽を考慮する（具体的には、遮蔽領域Ｚ内と、物体の外形Ｙの内部において、通信品質を低下させる）ことによって、更新通信品質マップを取得する。このように、通信品質マップをセンシング部２５による計測結果（取得された計測データ）に基づき補正して更新通信品質マップを構成するため、簡素な手法によって周辺状況に即した無線品質を取得することができる。
　続いて、制御部２６は、ステップＳＴ１０５において、センシング部２５によって取得された体それぞれの代表位置や外形に基づき、自動車Ｖ１－Ｖ３（すなわち、自動車Ｖ１－Ｖ３にそれぞれ搭載されたユーザ端末７）の現在位置を特定する。特定された現在位置は、それまでに特定された位置とともに自動車Ｖ１－Ｖ３の移動履歴として記憶部２４に記憶される。更に、制御部２６は自動車Ｖ１－Ｖ３の移動履歴に基づき、今後の自動車Ｖ１－Ｖ３がとると思われる経路を推定する。
　続いて、制御部２６は、ステップＳＴ１０６において、更新品質マップを用いて、その推定された経路上の各自動車Ｖ１－Ｖ３の全ての位置（すなわち、各予測時刻）について、アクセスポイント４ａ、４ｂとの間で良好な通信品質が得られるか否かを判定する（ＳＴ１０６）。
　図８および図９に示されたヒートマップでは、アクセスポイント４ａの通信可能領域が符号Ｅ１で示され、良好な通信品質の得られる領域が符号Ｅ２で示されている。したがって、ステップＳＴ１０６では、自動車Ｖ２、Ｖ３（すなわち、自動車Ｖ２、Ｖ３にそれぞれ搭載されたユーザ端末７）は、アクセスポイント４ａとの間で現時点では良好な通信品質の得られる位置にあるが、少し後には通信品質が良好でない領域に入ると予測されるため、良好な通信品質が得られなくなる時刻を予測し、その時刻（あるいはそれより少し前の時刻）を切替時刻とする。
　図１０に示すように、良好な通信品質の得られる領域は、隣り合う２つのアクセスポイント４ａ、４ｂとで重なるように構成されている。また、制御部２６は、アクセスポイント４ａの通信品質マップにおいて通信品質が良好となる領域と、他のアクセスポイント４ｂから取得した前記通信品質マップの通信品質が良好となる領域と重なっている場合に、アクセスポイント４ａ、４ｂの切替指示を行う。そのため、アクセスポイント４ａ、４ｂとの間の通信の乗り換えが途切れることなく、スムーズに行うことが可能となる。
　本実施形態では、制御部２６は、ステップＳＴ１０６において、各ユーザ端末７の推定経路上の全ての位置を取得し、それらの位置において、接続中のアクセスポイント４ａとのユーザ端末７の通信、及び隣接する他のアクセスポイント４ｂとのユーザ端末７の通信の少なくとも一方について、更新通信品質マップにおける通信品質が通信閾値以上であるときに、良好な通信品質が得られる位置にユーザ端末７がある（ＳＴ１０６でＹｅｓ）と判定する。制御部２６は、例えば図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、自動車Ｖ３について、推定された将来の経路上（図１０（Ａ）中の二点鎖線を参照）の各地点において、いずれかのアクセスポイント４ａ、４ｂにおいて通信閾値以上の通信品質が得られるかを判定する。ここでは、自動車Ｖ３の現在位置を点Ｐ０とし、点Ｐ３に到達するまでを推定された将来の経路とすると、ユーザ端末７は、その推定された将来の経路上の全ての地点において、図１０（Ｂ）に示すように、アクセスポイント４ａ、４ｂの少なくとも一方に対する通信品質が通信閾値以上となっている。
　そこで、制御部２６は、判定対象のユーザ端末７の推定された経路上（すなわち、各予測時刻）の全てにおいて、その接続中のアクセスポイント４ａとの通信品質が他のアクセスポイント４ｂと比べて良好か否かを判定する（ＳＴ１０７）。そこで、接続中のアクセスポイント４ａとの通信品質がより良好である場合（ＳＴ１０７でＹｅｓ）、再びステップＳＴ１０２に戻り、上述の場合と同様の処理が実行される。
　一方、ステップＳＴ１０７において、判定対象のユーザ端末７が推定された経路上において良好な通信品質が得られなくなる位置または他のアクセスポイント４ｂの通信品質がより良好となり、アクセスポイント４ｂへの切り替えが推奨される位置（切替推奨位置）に到達すると推定された場合（ＳＴ１０７でＮｏ）、アクセスポイント４ａは、そのユーザ端末７（図１０では、自動車Ｖ３に搭載されたユーザ端末７）に対してアクセスポイント４ｂの切り替えを指示する信号（通信先切替指令の一例）を送信する（ＳＴ１０８）。つまり、もしユーザ端末７の通信先の候補の１つである他のアクセスポイント４ｂとユーザ端末７との間で上記切替推奨位置における通信品質がアクセスポイント４ｂよりも良好である場合は、ユーザ端末７に対して他のアクセスポイント４ｂへの切り替え（通信接続）を、上記切り替え時刻とともに指示する。例えば図１０（Ａ）、（Ｂ）では、制御部２６は、所定時刻のステップＳＴ１０７の処理において、自動車Ｖ３（判定対象のユーザ端末７）について、他のアクセスポイント４ｂよりも良好な通信品質が得られなくなる位置（点Ｐ２）に到達すると推定する。これにより、制御部２６は、ステップＳＴ１０８において、その予測時刻より少し前の時刻（ここでは、自動車Ｖ３が点Ｐ１の位置ある時刻に相当）において、自動車Ｖ３に搭載されたユーザ端末７に対してアクセスポイント４ｂへの切り替えを指示する信号送信することができる。
　その切り替えを指示する信号を受信したユーザ端末７は、ハンドオーバの指示を受けた切り替え先の他のアクセスポイント４ｂに対して、現在接続中のアクセスポイント４ａから通信接続を切り替える（ＳＴ１１１）。これにより、ユーザ端末７によるアクセスポイント４ａからアクセスポイント４ｂへの切り替えが適切に行われる。このとき、アクセスポイント４ａのステップＳＴ１０１と同様に、アクセスポイント４ｂは、ユーザ端末７からハンドオーバの要求（接続要求）を受信し、ユーザ端末７との間で通信の接続を確立する（ＳＴ１１２）。その後は、アクセスポイント４ｂは、アクセスポイント４ａによる上述の一連の処理と同様の処理を実行する。
　一方、ステップＳＴ１０６において、アクセスポイント４ａは、推定経路上において接続中のアクセスポイント４ａとの判定対象のユーザ端末７の間の通信において良好な通信品質が得らない位置（切替推奨位置）に到達すると判断され、かつ隣接する他のアクセスポイント４ｂとの間でも上記切替推奨位置での通信品質が良好でない場合、そのユーザ端末７に対して、上記切替時刻とともに、広域通信への切り替え（ＲＡＴ切替）を指示する信号（通信先切替指令の一例）を送信する（ＳＴ１０９）。その切り替えを指示する信号を受信したユーザ端末７は、指定された切替時刻までの間にアクセスポイント切り替えのための準備をしておき、指定された切替時刻に現在接続中のアクセスポイント４ａから通信先をマクロセル基地局２またはスモールセル基地局３に切り替える（ＳＴ１１０）。これにより、ユーザ端末７がアクセスポイント４ａとの通信が確保できなくなる（例えば、ユーザ端末７が他の自動車の遮蔽領域Ｚに位置することによって電波が遮蔽される）より前に、ユーザ端末７への広域通信への切替指示が行われるため、瞬断をすることなくユーザ端末７の外部への通信が確保できなくなることを防止することができる。
　なお、自動車Ｖ３が点Ｐ３に到達した場合、アクセスポイント４ａの通信品質は通信閾値以下となるため、その周辺に切り替え可能なアクセスポイントが存在しない場合には、事前に広域通信への切り替えが必要となる。ただし、図１０に示す例では、アクセスポイント４ｂへの切り替えが行われるため、ユーザ端末７は広域通信に切り替えることなくアクセスポイント４ｂを介してより高い周波数帯を利用した通信を継続することができる。
　ユーザ端末７は、通信先がアクセスポイント４ｂに切り替わった後は、アクセスポイント４ｂでは、点Ｑにおいて、接続中のアクセスポイント４ａとの判定対象のユーザ端末７の間の通信において切替推奨位置に到達すると判断され、かつ隣接する他のアクセスポイントとの間でもユーザ端末７はその切替推奨位置での通信品質が良好でない（ここでは、他のアクセスポイントが存在しない）と判断されるため、点Ｑに到達する少し前の時刻において、そのユーザ端末７に対して、切替時刻とともに、広域通信への切り替えを指示する信号が送信される。
　このように、制御部２６は、アクセスポイント４ａの周辺状況に基づき、補正された更新通信品質マップを用いて通信切替の要否を判定する。アクセスポイント４ａの周辺に物体が存在し、無線信号が遮蔽される領域が動的に変化する状況であっても、その状況に即した通信切替が可能となる。
　図８（Ａ）及び図９（Ａ）に示すように、アクセスポイント４に指向性を有するアンテナ２７が設けられた場合、電波の照射方向に延びる軸線Ｌに沿って通信品質の良好となる領域Ｅ１、Ｅ２が形成される。そのため、図８（Ａ）及び図９（Ａ）に示すように、アクセスポイント４が路側に設けられ、近傍の道路上を走行する自動車Ｖ１～Ｖ３にユーザ端末７が設けられた場合、ユーザ端末７において得られる通信品質は、自動車Ｖ１～Ｖ３が軸線Ｌに近づくにつれて一旦高まり、軸線Ｌから離れるにつれて低下する。図８（Ａ）及び図９（Ａ）から理解できるように、通信品質の良好となるか否かは、アクセスポイント４とユーザ端末７との距離のみで判定することが難しい。本実施形態では、制御部２６は、通信品質マップを用いて、通信先の切り替えを指示するため、通信品質の良好となる領域Ｅ１、Ｅ２が複雑な形状をなす場合であっても、適切な通信先の切替指示が行われる。
　図８及び図９ではアクセスポイント４に設けられたアンテナ２７が正面方向に指向性を有する場合について示したが、この態様には限定されない。アクセスポイント４に設けられるアンテナ２７は正面を中心に左右または上下に指向方向を変更可能に構成され、アンテナ２７はその指向方向を左右または上下のいずれかの方向にスィープする機能を有していてもよい。
　本実施形態では、通信切替指示部４０は、予測時間を、ユーザ端末７の移動速度が速ければ速いほど、予測時間が短く設定される。そのため、ユーザ端末７の移動速度が高い場合であっても、通信品質の良好となる領域Ｅ１内において、通信品質の評価が行われる。よって、行うべき通信の切り替えが行われることなく、ユーザ端末７が通信品質の良好となる領域Ｅ１を通過することが防止できる。
　上記実施形態では、制御部２６は図７のＳＴ１０２～ＳＴ１０７を繰り返し実行する。これにより、制御部２６は周辺情報を時刻の経過とともに繰り返し取得し（ＳＴ１０３）、周辺情報に基づいて遮断領域に係る情報を時刻の経過とともに繰り返し取得する。その後、制御部２６は通信品質マップを時刻の経過とともに繰り返し補正し、更新通信品質マップを時刻の経過とともに繰り返し生成する（ＳＴ１０４）。このように、アクセスポイント４の周辺状況が時刻の経過とともに変化する場合においても、通信品質マップが時刻の経過とともに繰り返し補正されて、更新通信品質マップが生成されるため、周辺状況の変化に応じた通信切替が可能となる。
（第２実施形態）
　図１１は、第２実施形態に係るシステム１によるユーザ端末７の構成を示すブロック図である。第２実施形態のシステム１の構成に関し、アクセスポイント４、エッジサーバ５、ＮＷ制御サーバ６の構成、また、その他、特に言及しない事項については第１実施形態の場合と同様とする。また、第２実施形態を説明する図面では、第１実施形態に係るシステム１の各構成要素と同様の構成要素について同一の符号が付されている。
　第１実施形態に係るシステム１では、センシング部２５による検出結果（取得されたデータ）に基づき補正した更新通信品質マップに基づいて、ユーザ端末７にアクセスポイント４の切替指示が行われる。しかし、周辺に位置する物標や、天候などの種々の要因によっては、更新通信品質マップによって予測される通信品質と、ユーザ端末７とアクセスポイント４との間の通信品質との間に乖離が生じる場合がある。
　そこで、ユーザ端末７の制御部７４は、通信品質測定部８４を備えている。通信品質測定部８４は、自らが設けられたユーザ端末７及びアクセスポイント４との間の通信品質を測定する。
　また、通信品質測定部８４は、自らが設けられたユーザ端末７によって広域通信を行った場合の通信品質についても、測定可能に構成されている。
　図１２は、第２実施形態に係るシステム１による通信の切替処理の流れを示すフロー図である。
　ユーザ端末７は、アクセスポイント４から通信切替を指示する信号を受信すると、ユーザ端末７の制御部７４（プロセッサ）は、切替先の通信品質と、切替前の通信品質（すなわち、ユーザ端末７が通信しているアクセスポイント４の通信品質）とを比較する（ＳＴ３０１）。
　制御部７４は、切替先の通信品質が、切替元の通信品質よりも良好である場合には、指示に従い、切り替えを実施する（ＳＴ３０２）。
　一方、制御部７４は、切替先の通信品質が、切替前の通信品質よりも低い場合には、通信の切り替えを実施しない。これによって、アクセスポイント４の切り替えによって、通信品質が低下することを防止できる。
　制御部７４は、現在通信を行っているアクセスポイント４の間の通信品質が、切替先の通信品質よりも良好である場合には、通信の切り替えを実施せず、現在通信を行っているアクセスポイント４の間の通信を継続する。これにより、更新通信品質マップによって予測される通信品質が現実と乖離している場合においても、良好な通信品質を確保することが可能となる。
（第３実施形態）
　図１３は、第３実施形態に係るシステム１によるユーザ端末７の構成を示すブロック図である。第３実施形態のシステム１の構成に関し、アクセスポイント４、エッジサーバ５、ＮＷ制御サーバ６の構成、また、その他、特に言及しない事項については第１実施形態の場合と同様とする。また、第３実施形態を説明する図面では、第１実施形態に係るシステム１の各構成要素と同様の構成要素について同一の符号が付されている。
　第１実施形態に係るシステム１では、通信品質マップを、遮蔽領域Ｚを考慮して補正することによって更新通信品質マップを取得していた。しかし、アクセスポイント４周辺に位置する建物の変化などによって、更新通信品質マップが実際の通信品質の状況を反映しないことがある。
　そこで、第３実施形態において、ユーザ端末７の制御部７４は、第２実施形態と同様の通信品質測定部８４に加えて、通信品質通知部８５を備えている。通信品質通知部８５は、アクセスポイント４から通信品質の送信を要求する要求信号を受信すると、通信品質測定部８４によって取得した通信品質との関係を示すデータ（以下、実通信品質データ）を、例えば、テーブル形式のデータとして、アクセスポイント４に送信する。
　図１４は、第３実施形態に係るシステムによる通信の切替処理の流れを示すフロー図である。図１４に示すように、センシング部２５の検出結果に基づいて、アクセスポイント４の周辺に位置する物体の位置及び外形を取得した後（ＳＴ１０３）、ユーザ端末７に通信品質の送信を要求する要求信号を送信し、ユーザ端末７から実通信品質データを取得する（ＳＴ５０１）。
　その後、制御部２６は、アクセスポイント４の周辺に位置する物体の位置や外形、ユーザ端末７の位置、及び、実通信品質データに基づいて、通信品質マップを補正することにより、更新通信品質マップを生成する（ＳＴ５０２）。
　更新通信品質マップの取得が完了すると、制御部２６は、第１実施形態と同様、ユーザ端末７の位置を取得し、その経路を推定する。その後、制御部２６は、第１実施形態と同様に、生成した更新通信品質マップに基づいて、ユーザ端末７が推定された経路上において、いずれかのアクセスポイント４によって通信を行ったときに、良好な通信品質が得られるかを判定する（ＳＴ１０６）。得られると判定したときには、第１実施形態と同様に、制御部２６は本アクセスポイント４との通信が良好かを判定し、そうでない場合にはアクセスポイント４の切り替えをユーザ端末７に指示する（ＳＴ１０８）。いずれのアクセスポイント４によっても良好な通信品質が得られると判定したときには、ユーザ端末７に広域通信への切り替えを指示する（ＳＴ１０９）。
　このように、アクセスポイント４の制御部２６は、ユーザ端末７によって取得された実通信品質データに基づいて、更新通信品質マップを生成する。そのため、ユーザ端末７の電波状況に応じて、通信品質マップが補正されることになり、より現実の電波強度に即した通信の切り替えが可能となる。
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。また、上記の実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
　例えば、ユーザ端末７とエッジサーバ５との通信は、上述のようにアクセスポイント４間の無線通信に基づく無線通信経路によって実現されるが、本開示ではユーザ端末７とエッジサーバ５との通信に用いられる通信経路の一部に有線が用いられることを排除しない。
　上記実施形態では、制御部２６は、通信品質マップと、ユーザ端末７の位置とに基づいて、良好な通信品質が得られるか否かを判定していたが、ユーザ端末７の電波の受信範囲を考慮し、通信品質マップと、ユーザ端末７の受信品質マップとを、ユーザ端末７の位置と、ユーザ端末７の方向とに基づいて、良好な通信品質が得られるか否かを判定してもよい。このときには、制御部２６は、ユーザ端末７から姿勢に係る情報と、ユーザ端末７の受信品質マップとを取得するように構成されているとよい。ユーザ端末７の移動を考慮するときには、制御部２６はユーザ端末７が設けられた車両の旋回方向等を推定し、その旋回方向に合致するように受信品質マップを回転させるなどによって、受信品質マップを補正するように構成されているとよい。
　また、システム１において、ユーザ端末７が搭載される移動体が自動車である例を記載したがこの態様には限定されず、ユーザ端末７が搭載される移動体は通信の遮蔽が生じ得る任意の移動体であってよい。例えば、ユーザ端末７が搭載される移動体は、４輪自動車等の車両の他、バイク・自転車等の二輪車や、歩行者、トラクターや耕運機等の各種機械、走行装置を備えたロボットなど、道路を移動する任意の移動体であってよい。その他、ユーザ端末７が搭載される移動体は、船舶、航空機、ヘリコプター、ドローン等であってもよい。
　本開示に係る通信制御装置は、ユーザ端末と通信可能なアクセスポイントを備えたネットワークにおいて、ユーザ端末との良好な通信品質を確保できる効果を有し、アクセスポイントの切り替えを行うことのできる通信制御装置などとして有用である。
１　　　　　　　　：通信システム
２　　　　　　　　：マクロセル基地局
３　　　　　　　　：スモールセル基地局
４　　　　　　　　：アクセスポイント（通信制御装置）
４ａ　　　　　　　：アクセスポイント
５　　　　　　　　：エッジサーバ
６　　　　　　　　：ＮＷ制御サーバ
７　　　　　　　　：ユーザ端末
１１　　　　　　　：スモールセルエリア
１２　　　　　　　：マクロセルエリア
１３　　　　　　　：通信エリア
１５　　　　　　　：コアネットワーク
１６　　　　　　　：インターネット
１８　　　　　　　：接続点
２１　　　　　　　：指向性通信部
２２　　　　　　　：バックホール通信部
２３　　　　　　　：有線通信部
２４　　　　　　　：記憶部（記憶装置）
２５　　　　　　　：センシング部
２６　　　　　　　：制御部（プロセッサ）
２７　　　　　　　：アンテナ
３１　　　　　　　：無線品質測定部
３２　　　　　　　：位置情報取得部
３３　　　　　　　：経路接続部
３４　　　　　　　：無線制御部
３５　　　　　　　：有線制御部
３６　　　　　　　：測距部
３７　　　　　　　：周辺物体同定部
３８　　　　　　　：通信品質マップ生成部
４０　　　　　　　：通信切替指示部
４１　　　　　　　：通信部
４２　　　　　　　：記憶部
４３　　　　　　　：制御部
４５　　　　　　　：経路確立指示部
４６　　　　　　　：トラフィック情報収集部
４７　　　　　　　：アクセスポイント動作指示部
４８　　　　　　　：通信制御部
４９　　　　　　　：アプリケーション部
５１　　　　　　　：通信部
５２　　　　　　　：記憶部
５３　　　　　　　：制御部
６１　　　　　　　：情報収集部
６２　　　　　　　：グループ化部
６３　　　　　　　：経路設定部
６４　　　　　　　：トラフィック分析部
６５　　　　　　　：接続先優先度設定部
６６　　　　　　　：サービスエリア設定部
６７　　　　　　　：エッジサーバ動作制御部
６８　　　　　　　：アクセスポイント動作制御部
６９　　　　　　　：通信制御部
７１　　　　　　　：無線通信部
７２　　　　　　　：記憶部
７４　　　　　　　：制御部
８１　　　　　　　：接続先選択部
８２　　　　　　　：アプリケーション部
８３　　　　　　　：無線制御部
８４　　　　　　　：通信品質測定部
８５　　　　　　　：通信品質通知部
ＡＰ１　　　　　　：アクセスポイント
ＡＰ１－ＡＰ９　　：アクセスポイント
ＡＰ１０　　　　　：アクセスポイント
ＡＰ９　　　　　　：アクセスポイント
ＡＰ９－ＡＰ１２　：アクセスポイント
Ｂ１　　　　　　　：建物
Ｅ１　　　　　　　：領域
Ｅ２　　　　　　　：領域
Ｌ　　　　　　　　：軸線
Ｒ１　　　　　　　：通信経路
Ｒ２　　　　　　　：無線通信経路
Ｒ３　　　　　　　：無線通信経路
Ｖ１　　　　　　　：自動車
Ｖ２　　　　　　　：自動車
Ｖ３　　　　　　　：自動車
Ｙ　　　　　　　　：外形
Ｚ　　　　　　　　：遮蔽領域

Claims (14)

  1. 　ユーザ端末の通信先の切り替えを指示する通信制御装置であって、
    　プロセッサと、前記ユーザ端末と前記通信先との間の通信品質を示す通信品質マップを保持する記憶装置と、を備え、
    　前記プロセッサは、前記ユーザ端末の位置と、前記記憶装置に保持された前記通信品質マップと、に基づいて、前記ユーザ端末に前記通信先の切り替えを指示する通信制御装置。
  2. 　前記プロセッサは、前記通信品質マップから、前記ユーザ端末の位置における通信品質を取得し、取得した前記ユーザ端末の位置における通信品質に基づいて、前記通信先の切り替えを指示する請求項１に記載の通信制御装置。
  3. 　前記プロセッサは、所定の予測時間の経過後の前記ユーザ端末の予測位置を取得し、前記通信品質マップから前記予測位置における通信品質を取得し、取得した前記予測位置における通信品質に基づいて、前記通信先の切り替えを指示する請求項１に記載の通信制御装置。
  4. 　前記プロセッサは、前記ユーザ端末の速度に基づいて、前記予測時間を設定する請求項３に記載の通信制御装置。
  5. 　前記通信先として前記ユーザ端末と通信可能なアクセスポイントを含み、
    　前記プロセッサは、前記アクセスポイントの周辺に係る周辺情報を取得し、前記周辺情報に基づいて、前記通信品質マップを補正する請求項１に記載の通信制御装置。
  6. 　前記プロセッサは、前記周辺情報に基づいて、前記アクセスポイントからの電波が遮られる遮断領域に係る情報を取得し、取得した前記遮断領域に係る前記情報に基づいて、前記通信品質マップを補正する請求項５に記載の通信制御装置。
  7. 　前記ユーザ端末は道路を移動する移動体に搭載され、
    　前記アクセスポイントはそれぞれ前記道路の路側に設けられた路側機であり、
    　前記プロセッサは、前記周辺情報を、前記路側に設けられたセンサによって取得する請求項５に記載の通信制御装置。
  8. 　前記プロセッサは、前記アクセスポイントを切り替えることによって、前記アクセスポイントと前記ユーザ端末との間の通信が確保できるか否かを判定し、できないと判定した場合には、前記ユーザ端末に広域通信へ切り替えることを指示する請求項５に記載の通信制御装置。
  9. 　前記プロセッサは、前記周辺情報を時刻の経過とともに繰り返し取得し、取得した前記周辺情報に基づいて、前記通信品質マップを時刻の経過とともに繰り返し補正する請求項５に記載の通信制御装置。
  10. 　前記プロセッサは、前記周辺情報を時刻の経過とともに繰り返し取得し、取得した前記周辺情報に基づいて前記アクセスポイントからの電波が、前記アクセスポイントの周辺の物体によって遮られる遮断領域に係る情報を時刻の経過とともに繰り返し取得し、前記通信品質マップを時刻の経過とともに繰り返し補正する請求項５に記載の通信制御装置。
  11. 　前記プロセッサは、前記ユーザ端末から通信品質に係る情報を取得して、前記通信品質マップを補正する請求項１に記載の通信制御装置。
  12. 　請求項１～請求項１１のいずれか１つの項に記載の前記通信制御装置を複数含む通信システムであって、
    　前記プロセッサは、前記記憶装置に記憶された前記通信品質マップと、他の前記通信制御装置から取得した前記通信品質マップとを用いて、前記通信先の切り替えを指示する通信システム。
  13. 　前記プロセッサは、前記通信品質マップにおいて通信品質が良好となる領域と、他の前記通信制御装置から取得した前記通信品質マップの通信品質が良好となる領域とが重なっている場合に、前記アクセスポイントの切り替えを指示する請求項１２に記載の通信システム。
  14. 　前記ユーザ端末と、請求項１～請求項１１のいずれか１つの項に記載の前記通信制御装置とを含む通信システムであって、
    　前記ユーザ端末は、前記通信先の切り替えの指示を受け付けたときに、切替先の通信品質が、切替前の通信品質よりも低い場合には、前記通信先の切り替えを実施しない通信システム。
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