JP2020014150A - 無線通信システム、移動局、サーバおよび回線選択方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動しながら継続的に通信を行いその場所ごとに提供される無線回線から適切なものを選択可能な回線選択方法および無線通信システムを提供する。【解決手段】 無線通信システムは、移動局101、その移動局101と基地局111との間の無線通信を制御するサーバ131とを備えている。移動局101は、無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御部と、データ伝送制御を行うデータ制御部と、位置登録情報を制御する位置情報制御部と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御部と、移動局とサーバ間の通信経路の状態監視を行う回線制御部とを備える。サーバ131は、無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御部と、データ伝送制御を行うデータ制御部と、移動局の位置登録情報を制御する位置情報制御部と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御部と、移動局とサーバ間の通信経路の状態監視を行う回線制御部とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、移動局と対向装置との間の無線通信回線を選択する無線通信システムおよびその回線選択方法に関するものである。

従来の無線通信システムは、無線回線の基地局と無線LAN(Local Area Network)アクセスポイントのいずれかを選択するものであった（例えば、特許文献１を参照）。

場所を移動しながら通信を行う移動局の場合は、拠点により選択できる無線回線が異なるため、移動しながら様々な無線通信を選択することによって、継続して通信を行うことができる選択方法が必要である。

また、携帯電話網など公衆の無線通信網では、3G(第3世代)無線アクセス網とLTE(Long term Evolution)無線アクセス網を切替えるサービスが提供されているが、これらは高速／大容量の伝送サービスを提供するものであり、信頼性のあるデータ伝送を行う必要がある場合には、専用の無線通信システムを構築している。

特開２０１３−６２６９３号公報

従来の移動中の通信継続を重視するなど、無線回線品質の信頼性を求められる無線システムでは、ユーザ専用の無線通信システムを構築し、通信を行う地域を十分カバーできるよう無線基地局を設置し無線エリアを配置しているが、伝送帯域が限られているため伝送容量の大きなデータを伝送できないなどの問題点があった。

また、移動中の無線通信において、ハンドオーバにより、通信断が長い間発生する、移動前に使用していた無線回線が移動先では提供されていない、移動先で伝送特性の異なる無線回線に接続した結果、通信速度、遅延時間、課金、セキュリティなどの観点から、伝送するアプリケーションデータの要求品質に適さない、ユーザの意向に適さないなどの問題点があった。

公衆の携帯電話の通信網などでは、3G無線アクセス網とLTE無線アクセス網を切替えるサービスを提供しているが、端末の無線切替によってネットワーク網への接続点を切替る移動制御や、伝送データの優先制御や通信品質の制御は通信網側で行われており、信頼性が求められるデータを伝送する場合の品質に合わないなどの問題点があった。

また、無線回線のカバーエリアは無線回線により異なり、移動先の拠点により使用できる無線回線が異なる、移動局の移動経路により無線回線の切替ハンドオーバが発生する、などの問題があった。

移動局が送受信するデータの種類が複数ある場合、その種類に応じて、信頼性のある通信には専用の無線回線を選択し、品質は保証されないが高速／大容量の通信を行う場合は携帯電話の通信網を選択するなどの要望があるが、これを実現するための無線回線選択を容易に送信側で行えないなどの問題点があった。

本発明の目的は、移動しながら継続的に通信を行う必要のある無線通信システムにおいてその場所ごとに提供される無線回線から適切なものを選択可能な回線選択方法および無線通信システムを提供することである。

本発明は、移動局、その移動局と基地局との間の無線通信を制御するサーバとを備えた無線通信システムであって、
前記移動局は、無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御部と、データ伝送制御を行うデータ制御部と、位置登録情報を制御する位置情報制御部と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御部と、移動局とサーバ間の通信経路の状態監視を行う回線制御部とを備え、
前記サーバは、無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御部と、データ伝送制御を行うデータ制御部と、移動局の位置登録情報を制御する位置情報制御部と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御部と、移動局とサーバ間の通信経路の状態監視を行う回線制御部とを備えたことを特徴とする無線通信システムである。

以上のように本発明によれば、移動局にて複数の無線回線と接続できるエリアにおいて、無線回線の特性、伝送するデータに適した条件、移動局の位置情報から、伝送する側の移動局、地上局それぞれで使用する無線回線を選択するようにしたので、伝送データに適した無線回線が選択できるほか、移動局の移動に際し発生するハンドオーバ、無線回線切替、移動先のエリアを考慮した無線回線を選択することができる。

本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図。 サーバ制御部の構成を示す図。 移動局無線部の構成を示す図。 基地局無線部の構成を示す図。 実施の形態１における無線通信システムの動作を示すタイミングチャート。 本発明の実施の形態２に係る無線通信システムの動作を示すタイミングチャート。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図である。無線通信システムは、移動局101、基地局111、基地局112、基地局113、基地局114、アクセスポイント115およびサーバ131を含んで構成される。

移動局101は、ユーザが携帯可能あるいは車両に搭載され、移動しながら無線通信することが可能な端末である。基地局111および基地局112は、移動局101と対向装置132との間で無線通信を行う上で信頼性の高い伝送を提供するために設けられた無線回線#1用の基地局である。基地局113は、携帯電話#1の無線通信を行う基地局であって、通信ネットワーク121を介して通信ネットワーク133に接続される。基地局114は、携帯電話#2の無線通信を行う基地局であって、通信ネットワーク122を介して通信ネットワーク133に接続される。アクセスポイント115は、無線LANのアクセスポイントであって、無線LANネットワーク123を介して通信ネットワーク133に接続される。サーバ131は、移動局101の無線通信の制御を行うサーバである。

なお、これ以降では、基地局111、基地局112、基地局113、基地局114およびアクセスポイント115は、地上局と総称することがある。

図２は、サーバ制御部の構成を示す図である。サーバ制御部211は、サーバ131内に設けられ、移動局101の位置登録、ハンドオーバなど移動局101への通信経路の確立／開放などを行い、回線振分制御部212、追跡制御部213、再送制御部214、データ制御部215、位置登録情報制御部216、ポリシー制御部217および回線制御部218を備えている。

回線振分制御部212は、選択可能な無線回線の振分制御を行う。追跡制御部213は、移動局101へ伝送するデータの転送先を制御する、再送制御部214は、移動局101へ伝送するデータの再送制御を行う。データ制御部215は、データ伝送制御を行う。位置登録情報制御部216は、各無線回線毎の位置情報をもとに位置登録を制御する。ポリシー制御部217は、無線回線の選択の条件を規定する。回線制御部218は、移動局101とサーバ131との間の無線回線を含む通信経路の状態監視を行う。

図３は、移動局無線部の構成を示す図である。移動局無線部301は、移動局101内に設けられ、移動局無線制御部311および無線アダプタ321〜324を備えている。

無線アダプタ321は、無線回線#1を経由して基地局111または基地局112に接続するアダプタである。無線アダプタ322は、無線回線#2を経由して基地局113に接続するアダプタである。無線アダプタ323は、無線回線#3を経由して基地局114に接続するアダプタである。無線アダプタ324は、無線回線#4を経由してアクセスポイント115に接続するアダプタである。

移動局無線制御部311は、地上局への通信経路の確立／開放などを行い、回線振分制御部312、再送制御部313、データ制御部314、位置登録情報制御部315、ポリシー制御部316および回線制御部317を備えている。

回線振分制御部312は、選択可能な無線回線の振分制御を行う。再送制御部313は、地上局へ伝送するデータの再送制御を行う。データ制御部314は、データ伝送制御を行う。位置登録情報制御部315は、地上局との間およびサーバ131との間で移動局101の位置登録に関する情報の制御を行う。ポリシー制御部316は、無線回線の選択の条件を規定する。回線制御部317は、移動局101とサーバ131との間の無線回線を含む通信経路の状態監視を行う。

図４は、基地局無線部の構成を示す図である。基地局無線部401は、基地局111内に設けられ、基地局無線制御部411および無線アダプタ421を備えている。

無線アダプタ421は、無線回線#1用のアダプタである。基地局無線制御部411は、移動局101との通信経路の確立／開放などを行い、回線制御部412および位置情報制御部413を備えている。回線制御部412は、無線回線#1の制御を行う。位置情報制御部413は、移動局101との間で移動局101の位置登録に関する情報を制御する。

なお、基地局112、基地局113、基地局114およびアクセスポイント115についても、同様の構成を有する。

次に、動作について説明する。たとえば、移動局101が存在するエリアで複数の無線回線が使用可能で、移動局101と対向装置132との間でデータを伝送する場合を説明する。

図５は、実施の形態１における無線通信システムの動作を示すタイミングチャートである。ステップ511において、移動局101とその移動局101が存在するエリアをカバーする基地局111との間で位置登録を完了する。その後のステップ512において、移動局101とサーバ131との間で位置登録を完了する。他の無線回線においても、その無線回線を経由して移動局101とサーバ131との間の位置登録を実施する。

サーバ制御部211の位置情報制御部216では、移動局101の各回線の位置登録情報および無線回線状態を定期的に監視し、移動局101の場所とその場所で使用可能な回線を識別し、移動局101にデータを送信する場合、データ制御部215にて送信するデータの種別を識別し、識別したデータを、ポリシー制御部217にて伝送する無線回線の優先つけを行い、回線振分制御部212にて経路を選択する。

移動局101から対向装置132に伝送する場合は、移動局101の位置情報制御部315にて使用可能な無線回線を識別し、対向装置132にデータを送信する際、データ制御部314にて送信するデータの種別を識別し、識別したデータをポリシー制御部316にて伝送する無線回線の優先つけを行い、回線振分制御部312にて経路を選択する。

以上のように本発明によれば、位置情報制御部により移動局の存在する場所を移動中も無線回線を常時監視するようにしたので、ハンドオーバの際でも速やかに次の基地局に接続することができる。

また、伝送するデータ種別を送信側で識別し、データ種別ごとに選択する回線候補を規定することで、サービス提供者の意図通りの回線でデータを伝送でき、また代替ルートの規定も意図できる。

また、回線選択は、地上側、移動局側それぞれで行うため、各装置の特性に応じて回線が選択できる。

回線の選択は、データ種別、無線回線の伝送特性、位置情報を元に、選択される。この結果、音声、信頼性を求めらえる通信など、移動時の継続通信を優先する通信では、無線回線エリアが広くハンドオーバが少ない無線回線、ハンドオーバ時にデータ欠落が発生しにくい無線回線を選択できる、また、伝送データが複数種ある場合は、そのデータの応じて異なる回線を同時に伝送することが可能となるなどの効果がある。

実施の形態２．
実施の形態１では、移動局〜基地局間で位置情報登録後に移動局〜サーバ間で位置登録を行うことを示したが、実施の形態２では、ハンドオーバの際に移動局〜サーバ間の位置登録を維持する。

図６は、本発明の実施の形態２に係る無線通信システムの動作を示すタイミングチャートである。ステップ611において、移動局101とその移動局101が存在するエリアをカバーする基地局111との間で位置登録を完了する。その後のステップ612において、移動局101とサーバ131との間で位置登録を完了する。

続いて、ステップ613において、基地局＃１から基地局＃２へのハンドオーバを行う。ハンドオーバの際に、ステップ614において、移動局〜基地局＃１間の位置登録を解除する。但し、その際に、移動局〜サーバ間の位置登録は維持する。ハンドオーバにより回線切替して新たな接続先の基地局＃２と接続する場合、移動局〜サーバ間の位置登録は維持したまま、次のステップ615において、移動局〜基地局＃２間の位置登録を新たに行う。

以上のように実施の形態２によれば、ハンドオーバ時に移動局と基地局間で位置登録を解除した後に、ハンドオーバ先のエリアで再度、移動局〜サーバ間の位置登録断を検出する時間および再度位置登録をする時間を削減できるため、ハンドオーバ時にも通信を途切れることなく継続することができる。

なお、移動局と基地局間の位置登録は無線回線別に行われ、移動局とサーバ間の位置登録は無線回線と通信ネットワークを経由する経路別に行われる。

実施の形態３．
実施の形態１では、無線回線状態を定期的に監視しているが、この監視方法を無線回線別に変えても良い。すなわち、回線制御部は、サーバと移動局との間にあるそれぞれの無線通信回線および通信ネットワークについて、その回線品質を無線通信回線毎に個別に監視しその情報を回線選択条件に適用する。

無線回線および通信ネットワークは、伝送特性が異なることがあるため、個別に監視方法を変えることで、余分なデータ送信を削減できる、通信断時の検出を制御できるなど、データ送信側の運用に応えられるなどの効果がある。

実施の形態４．
実施の形態１では、１台の移動局の場合について示したが、対向装置の通信相手の移動局について、複数のエリアに存在する複数の位置登録情報、回線使用状態の情報を、無線回線選択の条件に使用してもよい。

これにより、移動中の移動局が別のエリアに移動する際、移動先で選択する無線回線に容量的に余裕があるか、選択候補でありながら使用できない場合は他の無線回線を選択するなど、移動中の継続通信を考慮した無線回線選択ができるなどの効果を期待できる。

さらに、エリア内に複数の移動局が存在し、その移動局にむけ一斉に送信する場合に、一斉送信対象を考慮した無線回線を選択が可能となるなど、通信サービスに応じて、回線を選択が可能となる、専用回線など既知の無線回線などを選択的に使用が可能となるなどの効果がある。

実施の形態５．
実施の形態１では、各無線回線のどの基地局に移動局が存在しているかは、移動局と対向装置の位置情報制御部にて管理されているが、この位置情報をもとに各無線回線の基地局のカバーエリアの情報を生成するか、または外部提供により得られるカバーエリア情報を管理し、回線選択の情報に加えてもよい。

これにより、移動局の移動経路または移動範囲が規定されている場合、その移動局のハンドオーバ時の回線選択において、移動経路においてハンドオーバ回数数が少ない無線回線を選択する、移動経路を通して無線回線品質の高い回線を選択するなどの、通信サービス・データ種類に応じた無線回線の選択が可能となるなどの効果がある。

101 移動局
111 無線局＃１（無線回線＃１）
112 無線局＃２（無線回線＃１）
113 無線局（携帯電話＃１）
114 無線局（携帯電話＃２）
115 アクセスポイント（無線LAN）
121〜123、133 通信ネットワーク
131 サーバ
132 対向装置

Claims (11)

1. 移動局、その移動局と基地局との間の無線通信を制御するサーバとを備えた無線通信システムであって、
   前記移動局は、無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御部と、データ伝送制御を行うデータ制御部と、位置登録情報を制御する位置情報制御部と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御部と、移動局とサーバ間の通信経路の状態監視を行う回線制御部とを備え、
   前記サーバは、無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御部と、データ伝送制御を行うデータ制御部と、移動局の位置登録情報を制御する位置情報制御部と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御部と、移動局とサーバ間の通信経路の状態監視を行う回線制御部とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記移動局の位置情報制御部と前記サーバの位置情報制御部とは、ハンドオーバ時であっても前記移動局の位置登録情報を維持することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記回線制御部は、前記サーバと前記移動局との間にあるそれぞれの無線通信回線および通信ネットワークについて、その回線品質を無線通信回線毎に個別に監視しその情報を回線選択条件に適用することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記位置情報制御部は、複数の移動局の位置情報を収集し回線選択条件に適用することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
5. 前記位置情報制御部は、移動局の位置情報と基地局の無線カバーエリアを制御し、移動局の移動経路に応じて回線選択条件に適用することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
6. 前記位置情報制御部にて使用可能な回線を識別し、前記データ制御部にて送信するデータの種別を識別し、前記ポリシー制御部にてデータを伝送する無線回線の優先つけを行い、前記回線振分制御部にて経路を選択することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
7. 無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御部と、データ伝送制御を行うデータ制御部と、位置登録情報を制御する位置情報制御部と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御部と、サーバとの間の通信経路の状態監視を行う回線制御部とを備えたことを特徴とする移動局。
8. 無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御部と、データ伝送制御を行うデータ制御部と、移動局の位置登録情報を制御する位置情報制御部と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御部と、移動局との間の通信経路の状態監視を行う回線制御部とを備えたことを特徴とするサーバ。
9. 前記移動局との間で無線通信を行う基地局を備え、
   前記サーバは、前記移動局の位置登録、前記移動局との通信経路の確立／開放を行うサーバ制御部を備え、このサーバ制御部は、前記回線振分制御部と、前記移動局への転送を制御する追跡制御部と、データの再送制御を行う再送制御部と、前記データ制御部と、前記位置情報制御部と、前記ポリシー制御部と、前記回線制御部とを備え、
   前記基地局は、基地局無線部を備え、この基地局無線部は、無線アダプタと、通信経路の確立／開放などを行う基地局無線制御部と、無線回線の制御を行う回線制御部と、前記移動局との間の位置情報を制御する位置情報制御部とを備え、
   前記移動局は、移動局無線部を備え、この移動局無線部は、無線アダプタと、無線制御を行う移動局無線制御部と、前記回線振分制御部と、データの再送制御を行う再送制御部と、前記データ制御部と、前記位置情報制御部と、前記ポリシー制御部と、サーバとの間の通信経路の状態監視を行う回線制御部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
10. 無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御工程と、データ伝送制御を行うデータ制御工程と、位置登録情報を制御する位置情報制御工程と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御工程と、サーバとの間の通信経路の状態監視を行う回線制御工程とを含むことを特徴とする移動局の回線選択方法。
11. 無線通信回線の振分制御を行う回線振分制御工程と、データ伝送制御を行うデータ制御工程と、移動局の位置登録情報を制御する位置情報制御工程と、無線通信回線の選択条件を規定するポリシー制御工程と、移動局との間の通信経路の状態監視を行う回線制御工程とを含むことを特徴とするサーバの回線選択方法。

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