(57)【要約】【課題】端末が無線セル間を移動する際の瞬断時間を短くすることができるネットワークダイバシティシステムを得ること。【解決手段】ネットワークに接続される無線基地局、第１の端末およびダイバシティ装置と、無線基地局と無線接続する無線端末と、無線端末に接続する第２の端末と、を備え、無線端末のハンドオーバ元とハンドオーバ先の基地局に同一パケットを送信するネットワークダイバシティシステムであって、無線端末が位置情報を送信し、ダイバシティ装置が、保持している隣接基地局情報と位置情報に基づきハンドオーバ必要時刻を推定しその時刻から所定の時間早い時刻をハンドオーバ推定時刻とするダイバシティ管理部２３と、ハンドオーバ推定時刻に第２の端末宛パケットの複製を開始するパケット複製生成部２４と、を備え、複製したパケットをハンドオーバ元とハンドオーバ先の基地局に送信する。【選択図】        図２
2010011188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに接続される無線基地局と、前記ネットワークに接続する第１の端末と、前記無線基地局と無線接続し受信強度に基づいて接続先の無線基地局を切替える移動可能な無線端末と、前記無線端末に接続する第２の端末と、前記ネットワークに接続され前記第１の端末と前記第２の端末との間のパケット送受信を中継するダイバシティ装置と、を備え、前記無線端末が接続先の無線基地局を切替える際に、前記無線端末が切替え前に接続している移動元無線基地局と前記無線端末が切替え後に接続する移動先無線基地局との両方に同一パケットを送信するネットワークダイバシティシステムであって、
前記無線端末は、自端末の位置を推定するための情報である位置情報を前記ダイバシティ装置に向けて送信し、
前記ダイバシティ装置は、
前記無線基地局ごとにその無線基地局と隣接基地局との位置関係を示す情報である隣接基地局情報を保持し、前記隣接基地局情報と前記位置情報に基づいて、前記無線端末が接続する無線基地局の切替えが必要となるハンドオーバ必要時刻を推定し、前記ハンドオーバ必要時刻から所定の余裕時間分早い時刻をハンドオーバ推定時刻とするダイバシティ管理手段と、
前記ハンドオーバ推定時刻に前記第２の端末宛のパケットの複製を開始するパケット複製手段と、
前記同一パケットとして、前記パケット複製手段にて複製したパケットを、前記移動元無線基地局と前記移動先無線基地局に送信するネットワークインタフェース手段と、
を備えることを特徴とするネットワークダイバシティシステム。
【請求項２】
前記ダイバシティ装置は、前記ハンドオーバ推定時刻にハンドオーバ実施通知を前記無線端末に向けて送信し、
前記無線端末は、
前記ハンドオーバ実施通知を受信すると、前記第１の端末宛のパケットの複製を開始する端末パケット複製手段と、
前記同一パケットとして、前記パケット複製手段にて複製したパケットを、前記移動元無線基地局と前記移動先無線基地局に送信する無線インタフェース手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のネットワークダイバシティシステム。
【請求項３】
前記無線端末は、前記移動元無線基地局からの受信電波の受信電波強度を前記ダイバシティ装置に向けて送信し、
前記ダイバシティ管理手段は、前記受信電波強度に基づいて前記移動元無線基地局へ送信するパケットのパケット長を決定し、
前記パケット複製手段は、前記第２の端末宛のパケットのパケット長を前記ダイバシティ管理手段が決定したパケット長に調整することを特徴とする請求項１に記載のネットワークダイバシティシステム。
【請求項４】
前記無線端末は、前記移動元無線基地局からの受信電波の受信電波強度を前記ダイバシティ装置に向けて送信し、
前記ダイバシティ管理手段は、前記受信電波強度に基づいて前記移動元無線基地局へ送信するパケットのパケット長を決定し、
前記パケット複製手段は、前記第２の端末宛のパケットのパケット長を前記ダイバシティ管理手段が決定したパケット長に調整することを特徴とする請求項２に記載のネットワークダイバシティシステム。
【請求項５】
前記無線端末は、前記受信電波強度に基づいて前記移動元無線基地局へ送信するパケットのパケット長を決定し、
前記端末パケット複製手段は、前記第１の端末宛のパケットのパケット長を自端末にて決定したパケット長に調整することを特徴とする請求項４に記載のネットワークダイバシティシステム。
【請求項６】
前記無線端末は、前記移動元無線基地局からの受信電波の受信電波強度を前記ダイバシティ装置に向けて送信し、
前記ダイバシティ管理手段は、前記受信電波強度に基づいて伝送レートを決定し、
前記ネットワークインタフェース手段は、前記伝送レートを前記移動元無線基地局と前記移動先無線基地局に送信し、
前記移動元無線基地局および前記移動先無線基地局は、前記伝送レートに基づいて前記第１の端末と前記第２の端末との間のパケットを送信することを特徴とする請求項１または２に記載のネットワークダイバシティシステム。
【請求項７】
前記位置情報に、前記無線端末の移動速度を含ませることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のネットワークダイバシティシステム。
【請求項８】
前記位置情報に、さらに前記無線端末の位置および移動方向を含ませることを特徴とする請求項７に記載のネットワークダイバシティシステム。
【請求項９】
前記余裕時間を、前記移動元無線基地局経由で前記ダイバシティ装置から前記無線端末へパケットを送信する場合のパケット送信に要する時間と、所定の調整時間とを加算した値とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のネットワークダイバシティシステム。
【請求項１０】
前記位置情報を所定の周期で送信することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のネットワークダイバシティシステム。
【請求項１１】
ネットワークに接続される無線基地局と、前記ネットワークに接続する第１の端末と、前記無線基地局と無線接続し受信強度に基づいて接続先の無線基地局を切替える移動可能な無線端末と、前記無線端末に接続する第２の端末とともにネットワークダイバシティシステムを構成し、前記ネットワークに接続され前記第１の端末と前記第２の端末との間のパケット送受信を中継するダイバシティ装置であって、
前記無線基地局ごとにその無線基地局と隣接基地局と位置関係を示す情報である隣接基地局情報を保持し、前記隣接基地局情報と前記無線端末から送信されるその無線端末の位置を推定するための情報である位置情報とに基づいて、前記無線端末が接続する無線基地局の切替えが必要となるハンドオーバ必要時刻を推定し、前記ハンドオーバ必要時刻から所定の設定時間分早い時刻をハンドオーバ推定時刻とするダイバシティ管理手段と、
前記ハンドオーバ推定時刻に前記第２の端末宛のパケットの複製を開始するパケット複製手段と、
前記パケット複製手段にて複製したパケットを、前記無線端末が切替え前に接続している前記移動元無線基地局と、前記無線端末が切替え後に接続する前記移動先無線基地局に送信するネットワークインタフェース手段と、
を備えることを特徴とするダイバシティ装置。
【請求項１２】
ネットワークに接続される無線基地局と、前記ネットワークに接続する第１の端末と、前記無線基地局と無線接続し受信強度に基づいて接続先の無線基地局を切替える移動可能な無線端末と、前記無線端末に接続する第２の端末と、前記ネットワークに接続され前記第１の端末と前記第２の端末との間のパケット送受信を中継するダイバシティ装置と、を備え、前記無線端末が接続先の無線基地局を切替える際に、前記無線端末が切替え前に接続している移動元無線基地局と前記無線端末が切替え後に接続する移動先無線基地局との両方に同一パケットを送信するネットワークダイバシティシステムにおけるハンドオーバ方法であって、
前記無線端末が、自端末の位置を推定するための情報である位置情報を前記ダイバシティ装置に送信する位置情報送信ステップと、
前記ダイバシティ装置が、前記無線基地局ごとにその無線基地局と隣接基地局と位置関係を示す情報である隣接基地局情報を保持し、前記隣接基地局情報と前記位置情報に基づいて、前記無線端末が接続する無線基地局の切替えが必要となるハンドオーバ必要時刻を推定し、前記ハンドオーバ必要時刻から所定の設定時間分早い時刻をハンドオーバ推定時刻とするハンドオーバ推定時刻ステップと、
前記ダイバシティ装置が、前記ハンドオーバ推定時刻に前記第２の端末宛のパケットの複製を開始するパケット複製ステップと、
前記ダイバシティ装置が、前記同一パケットとして、前記パケット複製ステップにて複製したパケットを前記移動元無線基地局と前記移動先無線基地局に送信するパケット送信ステップと、
を含むことを特徴とするハンドオーバ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動端末を含むネットワークシステムにおいてネットワークダイバシティを実施するネットワークダイバシティシステム、ダイバシティ装置およびハンドオーバ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のネットワークダイバシティ方式について説明する。たとえば、下記特許文献１に示すように従来のネットワークダイバシティ方式では、無線ＬＡＮ端末が無線のセル間を移動する際に移動元、移送先の基地局に対して無線接続を行い、ダイバシティ装置が、双方の基地局に対してデータを送信し、無線ＬＡＮ端末が受信データを取捨選択することにより無線セル切り替え時の通信の瞬断時間を短縮させるものである。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０６／００１０７２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来のネットワークダイバシティ方式では、無線ＬＡＮ端末が移動先の基地局と無線接続を実施し、当該移動先基地局からダイバシティ装置へ接続完了の通知を送信する。そして、ダイバシティ装置は、その通知を受信してからデータの複製を行い、移動元、移動先双方の基地局経由で無線ＬＡＮ端末にデータを送信する。そのため、列車、車など移動速度が速い移動体に無線ＬＡＮ端末が搭載されている場合、移動元の基地局と無線接続を保持する時間が短く、ダイバシティ装置が移動先基地局にデータを送信する前に移動元基地局と無線ＬＡＮ端末の無線接続が切断されてしまう可能性がある、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端末が無線セル間を移動する際の瞬断時間を短くすることができるネットワークダイバシティシステム、ダイバシティ装置およびハンドオーバ方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ネットワークに接続される無線基地局と、前記ネットワークに接続する第１の端末と、前記無線基地局と無線接続し受信強度に基づいて接続先の無線基地局を切替える移動可能な無線端末と、前記無線端末に接続する第２の端末と、前記ネットワークに接続され前記第１の端末と前記第２の端末との間のパケット送受信を中継するダイバシティ装置と、を備え、前記無線端末が接続先の無線基地局を切替える際に、前記無線端末が切替え前に接続している移動元無線基地局と前記無線端末が切替え後に接続する移動先無線基地局との両方に同一パケットを送信するネットワークダイバシティシステムであって、前記無線端末は、自端末の位置を推定するための情報である位置情報を前記ダイバシティ装置に向けて送信し、前記ダイバシティ装置は、前記無線基地局ごとにその無線基地局と隣接基地局との位置関係を示す情報である隣接基地局情報を保持し、前記隣接基地局情報と前記位置情報に基づいて、前記無線端末が接続する無線基地局の切替えが必要となるハンドオーバ必要時刻を推定し、前記ハンドオーバ必要時刻から所定の余裕時間分早い時刻をハンドオーバ推定時刻とするダイバシティ管理手段と、前記ハンドオーバ推定時刻に前記第２の端末宛のパケットの複製を開始するパケット複製手段と、前記同一パケットとして、前記パケット複製手段にて複製したパケットを、前記移動元無線基地局と前記移動先無線基地局に送信するネットワークインタフェース手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、無線端末が、接続済みの無線基地局と車両位置情報とをダイバシティ装置に通知し、ダイバシティ装置が、車両位置情報と保持している隣接基地局情報とに基づいて、無線端末のハンドオーバが必要となる時刻を推定し、その時刻に対し所定の余裕時間を考慮した時刻をハンドオーバ推定時刻とし、ハンドオーバ推定時刻にパケットの複製を開始して移動元無線基地局と移動先無線基地局の両方にパケットデータを送信するので、端末が無線セル間を移動する際の瞬断時間を短くすることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明にかかるネットワークダイバシティシステム、ダイバシティ装置およびハンドオーバ方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるネットワークダイバシティシステムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態のネットワークダイバシティシステムは、無線基地局１−１〜１−３と、無線基地局１−１〜１−３のそれぞれが構成するセルのカバーエリアであるセルエリア２−１〜２−３と、鉄道，車など高速に移動する車両に搭載され、無線基地局１−１〜１−３と接続する無線端末３と、無線端末３と接続される端末４−１，４−２と、端末５と、端末５と端末４−１，４−２との間のパケット転送を中継し、無線端末３と連携してネットワークダイバシティ機能を提供するダイバシティ装置６と、を備えている。また、ネットワーク７は、ＩＰ（Internet  Protocol）ネットワークであり、無線基地局１−１〜１−３，端末５，ダイバシティ装置６はネットワーク７に接続されている。
【００１０】
なお、ここでは、無線端末３と接続される端末４−１，４−２を２台とし、無線基地局１−１〜１−３を３台とし、端末５を１台として説明しているが、これらの構成要素の台数は、これに限らず、何台としてもよい。
【００１１】
図２は本実施の形態のダイバシティ装置６の機能構成例を示す図である。ダイバシティ装置６は、外部からのデータを送受信するネットワークインタフェース部２０と、パケットデータにシリアル番号（ＳＮ）を付与するＳＮ付与部２１と、複数の経路から受信するパケットの重複受信の判定を行うとともに、パケットに付与されたシリアル番号を削除するＳＮ判定部２２と、無線接続の状況およびハンドオーバ先無線基地局の情報を管理し、ダイバシティ機能実施の判定を行うダイバシティ管理部２３と、ダイバシティ管理部２３からの指示によりパケットデータの複製を生成し、複数の経路に当該バケットを送信するパケット複製生成部２４と、で構成される。
【００１２】
また、ダイバシティ装置６が送受信するデータとしては、端末５との間で送受信するパケットデータと、無線基地局１−１〜１−３および無線端末３経由で端末４−１，４−２に送信されるパケットデータと、無線基地局１−１〜１−３との間で送受信する無線接続情報と、端末４−１，４−２から無線端末３および無線基地局１−１〜１−３経由で受信するパケットデータと、がある。
【００１３】
図３は無線端末３の機能構成例を示す図である。無線端末３は、ネットワークインタフェース部３０、パケットデータにシリアル番号を付与するＳＮ付与部３１と、無線基地局を選択し、無線接続を行う無線接続制御部３３、無線接続制御部３３からの指示によりパケットデータの複製を生成し、複数の経路に複製したパケットを送信するパケット複製生成部３２と、無線通信を行うための処理を行う無線インタフェース部３４と、複数の経路から受信するパケットの重複受信の判定の判定を行うとともに、パケットに付与されたシリアル番号を削除するＳＮ判定部３５と、で構成される。
【００１４】
また、無線端末３が送受信するデータとしては、端末４−１，４−２との間で送受信するパケットデータと、無線端末３が搭載されている車両等に搭載されている列車運行管理部（図示せず）から送信される移動速度，位置情報，移動方向などの情報（以下、車両位置情報という）と、無線基地局１−１〜１−３およびダイバシティ装置６を介して端末５との間で送受信するパケットデータと、無線基地局１−１〜１−３との無線接続処理で送受信する制御信号と、がある。
【００１５】
図４−１，４−２は本実施の形態の無線端末３の動作手順の一例を示すフローチャートである。図３および図４−１，４−２に基づいて、無線端末３の動作を説明する。まず、図４−１に示すように、無線端末３の無線接続制御部３３は、ネットワークインタフェース部３０経由で運行管理部から車両位置情報を受信する（ステップＳ１１）。無線接続制御部３３は、車両位置情報を受信した時点で、既にいずれか１つ以上の無線基地局との無線接続が実施済みであるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００１６】
ステップＳ１２で、無線基地局との無線接続が実施済みであると判断した場合（ステップＳ１２  Ｙｅｓ）、受信した車両位置情報と、無線接続を実施済みの無線基地局の識別子とその無線基地局からの電波受信強度（ＲＳＳＩ）値を含む無線接続完了通知と、を無線インタフェース部３４経由でダイバシティ装置６に通知する（ステップＳ１３）。そして、再びステップＳ１１に戻り車両位置情報の受信を待機する。ステップＳ１２で無線基地局との無線接続が実施済みでないと判断した場合（ステップＳ１２  Ｎｏ）は、ステップＳ１１に戻り車両位置情報の受信を待機する。
【００１７】
また、上記処理とは別に、図４−２に示すように、無線接続制御部３３は、各無線基地局から受信する電波状態に基づいて常に接続に最適な無線基地局を検索する（ステップＳ２１）。最適な無線基地局が検出された場合、その最適な無線基地局との接続が実施済みであるか否かを判断する（ステップＳ２２）。最適な無線基地局との接続が未実施である場合（ステップＳ２２  Ｎｏ）には、無線接続制御部３３は、無線インタフェース部３４経由で当該無線基地局との無線接続を実施する（ステップＳ２３）。この際、無線接続制御部３３は、ダイバシティ装置６に接続した無線基地局の識別子を含む無線接続完了通知をダイバシティ装置６に送信する。なお、ここでは、この通知を無線端末３から行うようにしたが、これに限らず、接続した無線基地局から無線端末３との接続が完了したことを示す無線接続完了通知をダイバシティ装置６に通知するようにしてもよい。
【００１８】
ステップＳ２３で無線基地局と無線接続を実施した後、無線接続制御部３３は、その無線基地局以外の無線基地局と既に無線接続を実施しているか否かを判断する（ステップＳ２４）。そして、その無線基地局以外の無線基地局と既に無線接続を実施していると判断した場合（ステップＳ２４  Ｙｅｓ）は、無線接続制御部３３は、ダイバシティ処理が必要と判断し、ＳＮ判定部３５およびパケット複製生成部３２にネットワークダイバシティの実施通知を送信する（ステップＳ２５）。そして、ステップＳ２１に戻り、最適な無線基地局の検索を行う。また、ステップＳ２２で最適な無線基地局との接続が実施済みであると判断した場合（ステップＳ２２  Ｙｅｓ）、および、ステップＳ２４でその無線基地局以外の無線基地局と既に無線接続を実施していないと判断した場合（ステップＳ２４  Ｎｏ）には、ステップＳ２１に戻り、最適な無線基地局の検索を行う。
【００１９】
図５はダイバシティ装置６の動作手順の一例を示すフローチャートである。図２および図５を用いて本実施の形態のダイバシティ装置６の動作を説明する。ダイバシティ装置６は、ネットワークインタフェース部２０経由で、無線端末３から無線接続完了通知および車両位置情報を受信する（ステップＳ３１）と、その通知に含まれる無線基地局の識別子と車両位置情報と後述の隣接基地局情報とに基づいてハンドオーバ先の無線基地局を検索する（ステップＳ３２）。そして、ダイバシティ管理部２３は、受信した通知に含まれる無線基地局の識別子とその車両位置情報と検索して得られたハンドオーバ先の無線基地局とに基づいて、ダイバシティ機能の実行のためにパケットデータの複製を生成すべきパケット生成時刻を算出する。具体的には、ダイバシティ管理部２３は、各無線基地局の位置と無線基地局ごとに、隣接する隣接基地局の位置など各無線基地局の構成するセルエッジの位置を知るための情報を後述のように隣接基地局情報として保持しておくこととする。そして、隣接基地局情報と受信した車両位置情報に基づいて無線端末３のハンドオーバが必要となる時刻を算出し、算出した時刻に基づいてハンドオーバ推定時刻を算出する（ステップＳ３３）。本実施の形態ではハンドオーバ推定時刻を、ハンドオーバが必要となる時刻に複製されたパケットが到着しているよう、ハンドオーバが必要となる時刻よりパケットの送信時間分だけ前の時刻として算出する。
【００２０】
たとえば、ハンドオーバ推定時刻は、以下の手順に従って算出する。なお、ここでは、説明のため、無線端末３は無線基地局１−１と無線接続が完了し、無線端末３から送信された無線接続完了通知には無線基地局１−１の識別子が含まれているとする。
【００２１】
Ｔｌを「無線基地局１−１とダイバシティ装置６間の伝搬遅延＋処理遅延時間＃１」とし、Ｔｗを「無線基地局１−１と無線端末３間の伝搬遅延＋処理遅延時間＃２」とする。無線基地局１−１とダイバシティ装置６間の伝搬遅延，無線基地局１−１と無線端末３間の伝搬遅延，処理遅延時間＃１，処理遅延時間＃２については、あらかじめ計測などにより求めておき、ダイバシティ装置６が保持していることとする。処理遅延時間＃１は、ダイバシティ装置６が車両位置情報を受信してからパケット生成時刻までの処理時間とし、処理遅延時間＃２は、無線端末３が車両位置情報を受信してからダイバシティ装置６へ宛てて送信するまえの処理時間と無線基地局１−１がその車両位置情報を中継する処理に要する時間とする。なお、無線基地局１−１がその車両位置情報を中継する処理に要する時間は、処理遅延時間＃２に含めずに処理遅延時間＃１に含むようにしてもよい。
【００２２】
このとき、無線端末３が車両位置情報を受信してからダイバシティ装置６が情報を受信するまでの、無線端末３（無線端末３が搭載される車両）の移動距離ｄは、車両位置情報に含まれる移動速度を用いて以下の式（１）に従って求めることができる。
ｄ＝移動速度×（Ｔｌ＋Ｔｗ）            …（１）
【００２３】
つぎに、無線端末３が無線基地局１−１に隣接する隣接無線基地局である無線基地局１−２のセルエッジへ到達するまでの到達時間（ハンドオーバが必要となるまで時間）Ｔｅは、セルエッジと無線端末３の間の距離をＣｅｌｌとするとき、以下の式（２）に従って求めることができる。なお、Ｃｅｌｌは、無線端末３から受信した車両位置情報に含まれる位置情報と上述の隣接基地局情報に基づいて算出しておく。
Ｔｅ＝（Ｃｅｌｌ−ｄ）／移動速度        …（２）
【００２４】
以上より、ハンドオーバ推定時刻Ｔｐは、以下の式（３）に従って算出することができる。なお、αは調整のための値であり、伝送の揺らぎを考慮して算出値を短くするよう調整するために使用することとする。
Ｔｐ＝Ｔｅ−（Ｔｌ＋Ｔｗ）―α          …（３）
【００２５】
上記ハンドオーバ推定時刻を算出した後、ダイバシティ管理部２３はネットワークインタフェース部２０経由で、ハンドオーバ先無線基地局に対してハンドオーバ実施予告通知を送信する（ステップＳ３４）。つぎに、ダイバシティ管理部２３はハンドオーバ推定時刻に達したか否かを判断する（ステップＳ３５）。ハンドオーバ推定時刻に達したと判断する（ステップＳ３５  Ｙｅｓ）と、ダイバシティ管理部２３はＳＮ判定部２２およびパケット複製生成部２４にダイバシティ実施通知を送信する（ステップＳ３６）。また、このとき無線端末３にもダイバシティ実施通知を送信する。そして、ステップＳ３１に戻る。
【００２６】
ステップＳ３５で、ハンドオーバ推定時刻に達していないと判断した場合（ステップＳ３５  Ｎｏ）は、ステップＳ３５を繰り返す。
【００２７】
なお、本実施の形態では、Ｔｅから（Ｔｌ＋Ｔｗ）を減じた値からさらにαを減じてＴｐを求めるようにしたが、調整時間分も含めた余裕時間Ｔｅをあらかじめ求めておき、ＴｅからＴｍを減じてＴｐを求めるようにしてもよい。
【００２８】
図６はダイバシティ装置６が保持する隣接基地局情報を格納するテーブル構成の一例を示す図である。このように、ダイバシティ装置６は、無線基地局識別子（ＩＤ）ごとに、隣接基地局数を保持し、さらに、隣接基地局ごとに隣接基地局識別子（ＩＤ），隣接基地局位置（方向），基地局間距離（無線基地局と隣接基地局との距離）を含むこととする。なお、図６は一例であり、隣接基地局情報を格納するテーブル構成は、車両位置情報と隣接基地局情報を用いてセルエッジに到達する時間（ハンドオーバが必要となる時間）を算出できる項目を含むように構成すれば、どのような構成としてもよい。
【００２９】
つづいて、本実施の形態のデータパケットの受信動作について説明する。図７−１は本実施の形態のデータパケット受信時の第１の受信動作手順の一例を示すフローチャートである。図７−２は本実施の形態のデータパケット受信時の第２の受信動作手順の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、一例として、端末５が無線端末３に接続している端末４−１と通信を行っているとして説明する。
【００３０】
端末５から端末４−１に宛てたパケットデータが送信される場合には、第１の受信動作はダイバシティ装置６のＳＮ付与部２１とパケット複製生成部２４が実施し、第２の受信動作は無線端末３のＳＮ判定部３５が実施する。また、逆に端末４−１から端末５に宛てたパケットデータが送信される場合には、第１の受信動作は、無線端末３のＳＮ付与部３１とパケット複製生成部３２が実施し、第２の受信動作はダイバシティ装置６のＳＮ判定部２２が実施する。また、この場合は、ステップＳ２５で、無線端末３に対してもネットワークダイバシティの実施通知を送信する。
【００３１】
ここでは、端末５から端末４−１に宛てたパケットデータが送信される場合を例に説明する。端末４−１から端末５に宛てたパケットデータが送信される場合に本実施の形態の動作を適用する場合は、ＳＮ付与部２１の動作をＳＮ付与部３１が実施し、パケット複製生成部２４の動作をパケット複製生成部３２が実施し、ＳＮ判定部３５の動作をＳＮ判定部２２が実施するようにすればよい。
【００３２】
まず、ダイバシティ装置６のＳＮ付与部２１はネットワークインタフェース部２０経由で送信元端末（ここでは、端末５：ＳＮ付与部３１の動作の場合は端末４−１）からパケットデータを受信する（ステップＳ４１）。つぎに、ＳＮ付与部２１は、受信したパケットにシリアル番号（ＳＮ）を付与し（ステップＳ４２）、当該パケットデータをパケット複製生成部２４に送信し（ステップＳ４３）、ステップＳ４１に戻りデータパケットの受信を待機する。
【００３３】
パケット複製生成部２４は、ＳＮ付与部２１からパケットデータを受信する（ステップＳ４４）と、無線端末３に関するダイバシティ実施通知を既にダイバシティ管理部２３から（ＳＮ付与部３１の動作の場合はダイバシティ装置６から無線接続制御部３３経由で）受信済みであるか否かを判断する（ステップＳ４５）。ダイバシティ実施通知を受信済みである場合（ステップＳ４５  Ｙｅｓ）には、当該パケットデータの複製を生成する（ステップＳ４６）。そして、複製したパケットデータをハンドオーバ元無線基地局へ送信する（ステップＳ４７）とともに、ハンドオーバ先無線基地局へ送信する（ステップＳ４８）。
【００３４】
ステップＳ４５でダイバシティ実施通知を受信していないと判断した場合（ステップＳ４５  Ｎｏ）には、パケットデータの複製は生成せず、無線接続されている無線基地局にパケットデータを送信する（ステップＳ４９）。
【００３５】
また、無線端末３のＳＮ判定部３５は、パケットデータを受信する（ステップＳ５０）と、受信したパケットデータに含まれるＳＮ値を保持する。そして、ＳＮ判定部２２は、無線端末３に関するダイバシティ実施通知をダイバシティ管理部２３からすでに受信済みであるか否かを判断する（ステップＳ５１）。ダイバシティ実施通知を受信済みであると判断した場合（ステップＳ５１  Ｙｅｓ）には、ステップＳ５０で受信したパケットに付与されているＳＮと同一値を持つパケットデータをすでに受信済みであるか否かを判断する（ステップＳ５２）。受信したパケットデータに付与されているＳＮと同一値を持つパケットデータを受信済みでないと判断した場合（ステップＳ５２  Ｎｏ）には、そのパケットデータからＳＮを削除し（ステップＳ５３）、ＳＮ削除後のパケットデータを送信先端末（この場合は端末４−１：ＳＮ判定部２２の動作の場合は端末５）に送信する（ステップＳ５４）。
【００３６】
ステップＳ５２で、受信したパケットに付与されているＳＮと同一値を持つパケットをすでに受信済みであると判断した場合（ステップＳ５２  Ｙｅｓ）には、当該パケットを廃棄する（ステップＳ５５）。ステップＳ５４の実施後、およびステップＳ５５の実施後は、ステップＳ５０に戻る。
【００３７】
このように、本実施の形態では、無線端末３が接続済みの無線基地局と車両位置情報とをダイバシティ装置に通知し、ダイバシティ装置６のダイバシティ管理部２３が、車両位置情報と隣接基地局情報とに基づいて、無線端末３についてハンドオーバが必要となる時刻を推定し、その時刻に対しパケットの送信に要する時間と所定の調整時間を考慮した時刻をハンドオーバ推定時刻とし、ハンドオーバ推定時刻にパケットの複製を開始して移動元無線基地局と移動先無線基地局の両方にパケットデータを送信するようにした。そのため、無線端末３が無線セル間を移動する際の瞬断時間を短くすることができる。
【００３８】
実施の形態２．
本発明にかかる実施の形態２のネットワークダイバシティシステムについて説明する。本実施の形態のネットワークダイバシティシステムの構成例は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、同一の符号を用いて説明する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００３９】
本実施の形態では、無線端末３は、実施の形態１と同様に車両位置情報をダイバシティ装置６に送信するが、その際、自端末が接続している無線基地局からの受信電波強度（ＲＳＳＩ：Received  Signal  Strength  Indication）値もその車両位置情報に含めて送信する。ダイバシティ装置６のダイバシティ管理部２３は、ネットワークインタフェース部２０経由で車両位置情報を受信すると、当該情報に含まれるＲＳＳＩ値を抽出して保持する。そして、すでに保持している過去のＲＳＳＩ値とともに統計処理を行い、統計処理後のＲＳＳＩ値に基づいて送信するパケット長を決定し、パケット長をその決定した値に調整するようパケット複製生成部２４に指示する。統計処理としては、たとえば、最近の過去３回に受信したＲＳＳＩ値の平均化処理を行う。統計処理は、ＲＳＳＩ値の誤差を減らすような方法であれば、これに限らずどのような統計処理を行ってもよい。
【００４０】
図８はパケット長の調整処理に用いるテーブルの一例を示す図である。図８のＲＳＳＩ値の列は、統計処理後のＲＳＳＩ値に対する条件を示しており、Ａ，Ｂは、所定のしきい値である。このように、ＲＳＳＩ値に応じて移動元無線基地局経由の場合と移動先無線基地局経由の場合について、それぞれパケット長を定めてテーブルに格納しておく。そして、このテーブルを用いてＲＳＳＩ値の条件と移動元無線基地局経由か移動先無線基地局経由かに基づいてパケット長を選択する。この例のように、ＲＳＳＩ値が高い場合は、パケット長を長くし、ＲＳＳＩ値が低い場合にパケット長を短く設定しておく。このようにすると、ＲＳＳＩ値が高い場合にはオーバーヘッドの少ない効率的な伝送を行うことができ、ＲＳＳＩ値が低い場合にはエラーが発生した場合の再送するデータが少なくてすみ全体として効率的な伝送を行うことができる。
【００４１】
また、統計処理後のＲＳＳＩ値は、移動元無線基地局の値である。移動元無線基地局のＲＳＳＩ値が高い場合には、無線端末３は移動元無線基地局に近く移動先無線基地局から遠い位置にあり、移動端末３での移動先無線基地局のＲＳＳＩ値は小さいと想定できる。したがって、移動元無線基地局の受信電波強度が高い（図８の場合は、ＲＳＳＩ＞Ａ）の場合は、移動先無線基地局経由のパケットはパケット長を短く設定する。また、移動元無線基地局のＲＳＳＩ値が低い場合には、逆に、無線端末３は移動先無線基地局に近く移動端末３での移動先無線基地局のＲＳＳＩ値は高いと想定できるため、移動先無線基地局経由のパケットはパケット長を長く設定する。
【００４２】
例えば、ＲＳＳＩ値の統計処理後の値がＡ以上の場合、ダイバシティ管理部２３はパケット複製生成部２４に対して、パケット長をαバイトにするように指示する。パケット複製生成部２４は、指示に従い送信するパケットサイズをαバイトに修正し、ネットワークインタフェース部２０を経由して送信先である端末４−１にパケットデータを送信する。この際、ダイバシティ管理部２３はダイバシティ実施通知を送信済みの場合には、図８に示したテーブルを参照して、移動元無線基地局経由のパケットはαバイトに、移動先無線基地局経由のパケットはγバイトにするよう指示し、パケット複製生成部２４は、移動元無線基地局経由の場合はαバイトに、移動先無線基地局経由の場合はγバイトに調整する。
【００４３】
同様に、ダイバシティ管理部２３は、ＲＳＳＩ値がＡ≧ＲＳＳＩ≧Ｂの場合はβバイト、ＲＳＳＩ＜Ｂの場合はγバイトにパケット長を調整するようパケット複製生成部２４に指示する。ダイバシティ実施通知を受信済みの場合、図８に示したテーブルを参照して、移動元無線基地局経由の場合と、移動先無線基地局経由の場合のどちらであるかに応じてパケット長を調整する。なお、図８では３段階にＲＳＳＩ値を分類する例としているが、分類する段階数は、これに限らず何段階としてもよい。
【００４４】
図９は、本実施の形態のパケット長調整の一例を示す図である。移動元無線端末を無線端末１−１とし、移動先無線端末を無線端末１−２とするとき、オリジナルパケットデータは、無線基地局１−１経由のパケットデータの場合は１つのαバイトのパケットデータとなる。一方、無線基地局１−２経由のパケットデータの場合は、γバイトのパケットデータにするために２つのパケットデータに分割されている。以上説明した以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。
【００４５】
以上は、ダイバシティ装置６のパケット複製生成部２４がパケットを複製する場合、すなわち、端末５から端末４−１に宛てて送信されるパケットの場合について説明したが、端末４−１から端末５に宛てて送信されるパケットについても同様にパケット長を調整してもよい。この場合、無線端末３の無線接続制御部３３が、自端末が接続している無線基地局からのＲＳＳＩ値に基づいてダイバシティ管理部２３と同様に統計処理を行い、パケット長を決定し、パケット複製生成部３２が決定したパケット長に基づいてパケット長を調整するようにすればよい。
【００４６】
なお、本実施の形態では、移動元無線基地局経由の場合と、移動先無線基地局経由の場合と、両方のパケット長を調整するようにしたが、移動元無線基地局のＲＳＳＩ値に基づいて移動元無線基地局経由のパケットのみ調整するようにしてもよい。
【００４７】
このように、本実施の形態では、無線端末３が、自端末が接続している無線基地局からのＲＳＳＩ値を車両位置情報に含めてダイバシティ装置６に送信し、ダイバシティ装置６は、ＲＳＳＩ値に基づいてパケット長を調整してパケットを送信するようにした。このため、電波状態に基づいた効率的な通信ができ、実施の形態１よりさらに無線端末３が無線セル間を移動する際の瞬断時間を短くすることができる。
【００４８】
実施の形態３．
本発明にかかる実施の形態３のネットワークダイバシティシステムについて説明する。本実施の形態のネットワークダイバシティシステムの構成例は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、同一の符号を用いて説明する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００４９】
本実施の形態では、実施の形態２と同様に、自端末が接続している無線基地局からのＲＳＳＩ値を車両位置情報に含めて送信する。ダイバシティ装置６のダイバシティ管理部２３は、ネットワークインタフェース部２０経由で車両位置情報を受信すると、当該情報に含まれるＲＳＳＩ値を抽出して保持する。そして、すでに保持している過去のＲＳＳＩ値とともに統計処理を行い、統計処理後のＲＳＳＩ値に基づいて送信する伝送レートを決定し、決定した伝送レートを関連する無線基地局（ダイバシティ実施通知が実施済みでない場合には接続している無線基地局、ダイバシティ実施通知が送信済みの場合には移動元無線基地局と移動先無線基地局）に通知する。統計処理については、実施の形態２と同様である。
【００５０】
伝送レートの通知は、複製するデータパケットデータのペイロードの先頭などの特定位置に入れて通知するようにしてもよいし、無線基地局への制御パケットなどとして通知してもよい。当該伝送レートの指示を受けた無線基地局は指示された伝送レート値でパケットデータを無線端末３に送信する。
【００５１】
図１０は、伝送レートの決定に用いる情報テーブルの一例を示す図である。ダイバシティ管理部２３は、たとえば、この図１０に基づいて伝送レートを決定する。たとえば、統計処理後のＲＳＳＩ値を最近の過去３回に受信したＲＳＳＩ値の平均値とする。図１０に示すように、この平均値がＣより大きい場合、ダイバシティ管理部２３は、無線基地局に対して伝送レートをδＭｂｐｓに決定し、無線端末３に接続している無線基地局へδＭｂｐｓを通知する。また、ダイバシティ実施通知済みの場合は、移動先無線基地局にはδＭｂｐｓ，移動先無線基地局にはηＭｂｐｓの伝送レートをそれぞれ通知する。
【００５２】
このように、統計処理後のＲＳＳＩ値が高いほど移動元無線基地局経由のパケットの伝送レートが高くなるように、情報テーブルを決定しておく。また、移動先の無線基地局経由の場合については、実施の形態２と同様に移動先無線基地局のＲＳＳＩ値が高い場合には、伝送レートが低くなるように設定しておく。なお、図１０では３段階にＲＳＳＩ値を分類する例としているが、分類する段階数は、これに限らず何段階としてもよい。
【００５３】
なお、本実施の形態では、移動元無線基地局経由の場合と、移動先無線基地局経由の場合と、両方の伝送レートを決定するようにしたが、移動元無線基地局のＲＳＳＩ値に基づいて移動元無線基地局経由のパケットの伝送レートのみ決定するようにしてもよい。
【００５４】
このように、本実施の形態では、無線端末３が、自端末が接続している無線基地局からのＲＳＳＩ値を車両位置情報に含めてダイバシティ装置６に送信し、ダイバシティ装置６は、ＲＳＳＩ値に基づいて伝送レートを決定して、決定した伝送レートを無線基地局に通知し、無線基地局が通知された伝送レートに基づいてパケットを送信するようにした。このため、電波状態に基づいた効率的な通信ができ、実施の形態１よりさらに無線端末３が無線セル間を移動する際の瞬断時間を短くすることができる。
【００５５】
実施の形態４．
本発明にかかる実施の形態４のネットワークダイバシティシステムについて説明する。本実施の形態のネットワークダイバシティシステムの構成例は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、同一の符号を用いて説明する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００５６】
実施の形態１では、車両位置情報の送信タイミングについては任意であったが、本実施の形態の無線端末３は、所定の送信周期で、車両位置情報をダイバシティ装置６に送信する。ダイバシティ装置６のダイバシティ管理部２３は、ネットワークインタフェース部２０経由で車両位置情報を受信する。ダイバシティ管理部２３は、当該情報に基づいて無線端末３の位置を推定し、推定結果に基づいて実施の形態１と同様にセルエッジに到達するまでの時間を算出する。
【００５７】
所定の送信周期で送信される移動方向や位置情報などを使用することにより、隣接基地局との位置関係などを実施の形態１より正確に求めることができる。本実施の形態の上記以外の動作は、実施の形態１と同様である。
【００５８】
また、無線端末３が、列車運行管理部から送信される車両位置情報をダイバシティ装置６に送信するようにしたが、無線端末３が列車運行管理部から送信される車両位置情報を送信できないシステムも考えられる。この場合、無線端末３が、自端末の移動速度を自端末で計測するなどにより移動速度を車両位置情報として送信してもよい。
【００５９】
図１１は、本実施の形態の無線端末３の位置推定の一例を示す図である。図１１を用いて、車両位置情報として移動速度に基づいて無線端末３の位置を推定する方法を説明する。図１１に示すように、無線端末３は、セルエリア２−１内を移動しながら、所定の送信周期で車両位置情報１００〜１０４を、ダイバシティ装置６に宛てて送信する。たとえば、車両位置情報の送信周期が１秒とし、無線端末３がセルエリア２−１に入った後に最初に送信した車両情報１００に含まれる移動速度が時速９０ｋｍであるとする。この場合、ダイバシティ装置６のダイバシティ管理部２３は、次に車両位置情報を受信するまでの無線端末３の移動距離ｄｐをｄｐ＝９０［ｋｍ／ｈ］÷３６００［ｓ］＝０．０２５ｋｍと推定する。
【００６０】
また、無線端末３がセルエリア２−１に入った後に最初に送信する車両情報１００は、セルエリア２−１に無線端末３がはいった直後、すなわち、セルエリア２−１の境界付近で送信されたと推定できる。したがって、ダイバシティ管理部２３は、車両情報１００の受信以降、逐次、受信した車両位置情報に含まれる移動速度情報に基づいて無線端末３の移動距離ｄｐを推定して、推定した結果を加算することにより、セルエリア２−１の境界からの移動距離を推定することができる。なお、ここでは、所定の送信周期で送信される移動速度に基づいて移動距離を推定することにしたが、次の送信までの時刻がわかる情報が移動速度とともに送信されるなど、次回の送信までの時間をダイバシティ装置が知ることができるようにしておけば、一定の周期で送信しなくてもよい。
【００６１】
このように、本実施の形態では、無線端末３が所定の送信周期で車両情報をダイバシティ装置６に送信し、ダイバシティ装置６のダイバシティ管理部２３は、当該情報に基づいて無線端末３の位置を推定するようにした。このため、実施の形態１に比べ、精度良く無線端末３と無線基地局との関係を推定することができ、実施の形態１に比べ、ハンドオーバ推定時刻の推定精度を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかるネットワークダイバシティシステム、ダイバシティ装置およびハンドオーバ方法は、移動端末を含むネットワークシステムにおいてネットワークダイバシティを実施するシステムに有用であり、特に、移動速度の速い移動端末を含むシステムに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明にかかるネットワークダイバシティシステムの実施の形態１の構成例を示す図である。
【図２】実施の形態１のダイバシティ装置の機能構成例を示す図である。
【図３】無線端末の機能構成例を示す図である。
【図４−１】無線端末の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図４−２】無線端末の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】ダイバシティ装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】ダイバシティ装置が保持する隣接基地局情報を格納するテーブル構成の一例を示す図である。
【図７−１】実施の形態１のデータパケット受信時の第１の受信動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図７−２】実施の形態１のデータパケット受信時の第２の受信動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】パケット長の調整処理に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図９】実施の形態２のパケット長調整の一例を示す図である。
【図１０】伝送レートの決定に用いる情報テーブルの一例を示す図である。
【図１１】実施の形態４の無線端末の位置推定の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１−１〜１−３  無線基地局
２−１〜２−３  セルエリア
３  無線端末
４−１，４−２，５  端末
６  ダイバシティ装置
７  ネットワーク
１００〜１０４  車両位置情報
【図１】
2010011188.tif 000003
【図２】
2010011188.tif 000004
【図３】
2010011188.tif 000005
【図４−１】
2010011188.tif 000006
【図４−２】
2010011188.tif 000007
【図５】
2010011188.tif 000008
【図６】
2010011188.tif 000009
【図７−１】
2010011188.tif 000010
【図７−２】
2010011188.tif 000011
【図８】
2010011188.tif 000012
【図９】
2010011188.tif 000013
【図１０】
2010011188.tif 000014
【図１１】
2010011188.tif 000015