(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アドレスが割り当てられる二以上の無線インターフェースを有する移動局と、
前記移動局と前記無線インターフェースを介してデータ転送を行う基地局と、
前記基地局と接続し、データ転送を行う基地局を切り替えるスイッチと、
前記移動局とデータ通信を行う終端装置により形成される無線通信システムにおいて、
前記移動局のハンドオーバ時に、一の無線インターフェースに割り当てられるデータ転送用のアドレスを他の無線インターフェースに割り当てるように付け替えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
アドレスが割り当てられた二以上の無線インターフェースを有する移動局において、
ハンドオーバに関する一連の処理を制御するハンドオーバ制御手段と、
各無線インターフェースに割り当てられるアドレスを他の無線インターフェースに割り当てるように付け替えるアドレス付替手段と、
アドレスを格納するアドレス格納手段を有し、
ハンドオーバ時に、アドレス付替手段が一の無線インターフェースに割り当てられるデータ転送用のアドレスを他の無線インターフェースに割り当てるように付け替えることを特徴とする移動局。
【請求項３】
ハンドオーバに関する条件をトリガとして検出するハンドオーバトリガ検出手段を有し、
前記ハンドオーバトリガ検出手段が前記トリガを検出したとき、前記ハンドオーバ制御手段は、ハンドオーバに関する処理を実行することを特徴とする請求項２に記載の移動局。
【請求項４】
前記条件は、前記無線インターフェースが基地局から受信する受信電波強度に基づくものであることを特徴とする請求項３に記載の移動局。
【請求項５】
終端装置とデータ通信を行い、その通信制御を行う通信制御手段を有し、
ハンドオーバ時における前記終端装置とのデータ通信において、前記通信制御手段は受信データのマージ、送信データの振り分け及びそれらの組合せによる通信制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の移動局。
【請求項６】
移動局が有する一の無線インターフェースに割り当てられた基地局探索用のアドレスを使用して待機状態にある基地局を探索する探索工程と、
前記移動局が有する他の無線インターフェースに割り当てられたデータ転送用のアドレスを前記一の無線インターフェースに割り当てるように付け替える付替工程と、
前記データ転送用のアドレスを割り当てられた一の無線インターフェースによって、探索した基地局へ接続する接続工程と、
前記データ転送用のアドレスを割り当てられた一の無線インターフェースから、前記移動局の位置に関するデータを受信したスイッチが、前記移動局に関する位置登録を行う位置登録工程と、
前記移動局が有する他の無線インターフェースによって、接続状態にある基地局との接続を切断する切断工程と、
を有するハンドオーバ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局においてパケット損失の無い無瞬断のハンドオーバを実現する無線通信システム、移動局、ハンドオーバ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、無線インターフェースを１つだけ持つ移動局がハンドオーバを行う場合、現在接続している基地局との接続を切断した後にハンドオーバ先の基地局を探索する。次に、探索により発見された基地局からハンドオーバ先の基地局を選択して接続を行う。従ってこの手順をとると、少なくともハンドオーバ先の基地局との接続手続きを行う間、移動局は基地局と未接続状態となるためにパケット損失が発生する。【０００３】
一方、無線インターフェースを２つ持つ移動局がハンドオーバを行う場合には、１つの無線インターフェースを使用して基地局とデータ転送を行っている間、別の無線インターフェースを使用してハンドオーバ先の基地局を探索して接続を行うことができる。移動局はハンドオーバ先の基地局との接続が完了してからハンドオーバを行うことができ、ハンドオーバ先の基地局との接続手続きを行う間においても、移動局は基地局と接続されている。従って、未接続状態が無くなった無瞬断のハンドオーバを実現し、未接続状態に伴うパケット損失を回避することができる。ただし、移動局において無線インターフェースを２つ使用する場合には、各無線インターフェースから受信するときの受信パケットを１つにマージするための手段と、各無線インターフェースに送信するための送信パケットを振り分けるための手段を別途備えておくことが必要となる。【０００４】
しかしながら、無線インターフェースを２つ持つ移動局においてハンドオーバを行う際、各無線インターフェースに対しそれぞれ異なるＭＡＣアドレスを固定的に割り当てることになるが、その場合では次のような問題点が生じる。【０００５】
第１の問題点は、各無線インターフェースに対しそれぞれ異なるＭＡＣアドレスを固定的に割り当てることにより、移動局に接続されるパケット終端装置がデータ通信を行う際には、複数ある無線インターフェースを絶えず認識して制御しながらデータ通信を行わなければならない点である。【０００６】
この点を解消するためにパケット終端装置に複数の無線インターフェースを動的に認識できるような機能を搭載する方法を採ることが考えられる。しかし、その分パケット終端装置の負荷が大きくなってしまい、データ通信の処理能力が低下するといった問題が生じる。【０００７】
特許文献１では互いに接続されている多数のローカルネットワーク間でパケットルーティングを行う転送処理能力の高いゲートウェイ装置について開示されている。ゲートウェイ装置のネットワーク制御部にて受信したパケットに対して搬送ルートを決定し、その搬送ルートに従ってパケットのＭＡＣアドレスを付け替えることにより、付け替えたＭＡＣアドレスに従ってパケット送信を実現している。しかし、この装置でなされているＭＡＣアドレスの付け替え処理は、移動局の移動に伴う基地局の探索と連動させることを目的としたものではない。従って、パケット終端装置は移動局とデータ通信を行う際、複数の無線インターフェースを動的に認識することができず、第１の問題点を解消できないものになっている。【０００８】
第２の問題点は図１に示すような点である。図１に記載したスイッチング機能を持つ集線装置であるレイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ（３０１））に対して複数の基地局２０１、２０２、２０３が接続される無線通信システムを例にとる。移動局１０１にはアンテナ１１ａと無線送受信部１２ａで構成される無線インターフェースａと、アンテナ１１ｂと無線送受信部１２ｂで構成される無線インターフェースｂの２つを搭載している。無線インターフェースａにはＭＡＣアドレスxx:xx:xx:xx:xx:xxが割り当てられており、無線インターフェースｂにはＭＡＣアドレスyy:yy:yy:yy:yy:yyが割り当てられているものとする。【０００９】
移動局１０１が無線インターフェースａを使用して基地局２０１と接続してデータ転送を行う場合、Ｌ２ＳＷ（３０１）はＭＡＣアドレスxx:xx:xx:xx:xx:xxに対して、フォワーディング処理に係る情報を記憶するフォワーディング・テーブルＦＴの情報を更新する。
次に移動局１０１が移動して基地局２０１から基地局２０２に対してハンドオーバを行うと、移動局１０１は無線インターフェースｂを使用して基地局２０２と接続してデータ転送を開始する。このときＬ２ＳＷ（３０１）はＭＡＣアドレスyy:yy:yy:yy:yy:yyに対してフォワーディング・テーブルＦＴの情報を更新する。【００１０】
この方式をとると、宛先ＭＡＣアドレスがxx:xx:xx:xx:xx:xxであるフレームがＬ２ＳＷ（３０１）に到着した場合、Ｌ２ＳＷ（３０１）はＭＡＣアドレスxx:xx:xx:xx:xx:xxに基づいてフォワーディング・テーブルＦＴを参照してしまう。そのため、移動局１０１が基地局２０２と接続されているにも関わらず、Ｌ２ＳＷ（３０１）はデータを基地局２０１側へ転送してしまい、パケット損失が発生してしまうという問題点が生じる。【００１１】
この問題点を解消するために、無線インターフェースを２つ持つ移動局に対して、基地局側のネットワークに設置されたルータを使用し、移動局のアドレス解決を行うことによりハンドオーバを実現する方法が考えられる。しかしながら、移動局の位置管理を行うためにはレイヤ３接続制御が必要となるため、移動局のハンドオーバ時に要する負荷はレイヤ２制御のときに比べて大きくなってしまい、データの転送処理能力が低下するという問題が生じる。【００１２】
特許文献２では移動ノード（移動局に相当）におけるハンドオーバ時の途切れのないデータ転送を可能とするデータ転送装置等について開示されている。複数のアクセスポイント（基地局に相当）の上位に設置されたスイッチにおいて、接続中のアクセスポイント及び移動先のアクセスポイントの双方に移動ノード宛てのパケットを送信しておくバイキャスト送信方式をとることにより無瞬断のハンドオーバを実現している。しかし、双方にパケットを送信しておくことに伴い、移動ノードのハンドオーバ時に要する負荷は大きくなってしまい、第２の問題点を解消できないものになっている。
【特許文献１】特許第２７９０５５０号公報
【特許文献２】特開２００４−０４８３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記事情を鑑みて本発明により解決しようとする課題は、パケット損失を無くしつつもパケット終端装置とのデータ通信の処理能力を確保し、移動局のハンドオーバ時の負荷を低減化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する本発明の態様は、アドレスが割り当てられる二以上の無線インターフェースを有する移動局と、前記移動局と前記無線インターフェースを介してデータ転送を行う基地局と、前記基地局と接続し、データ転送を行う基地局を切り替えるスイッチと、前記移動局とデータ通信を行う終端装置により形成される無線通信システムにおいて、前記移動局のハンドオーバ時に、一の無線インターフェースに割り当てられるデータ転送用のアドレスを他の無線インターフェースに割り当てるように付け替えるものである。【００１５】
また、本発明の他の態様は、アドレスが割り当てられた二以上の無線インターフェースを有する移動局において、ハンドオーバに関する一連の処理を制御するハンドオーバ制御手段と、各無線インターフェースに割り当てられるアドレスを他の無線インターフェースに割り当てるように付け替えるアドレス付替手段と、アドレスを格納するアドレス格納手段を有し、ハンドオーバ時に、アドレス付替手段が一の無線インターフェースに割り当てられるデータ転送用のアドレスを他の無線インターフェースに割り当てるように付け替えるものである。【００１６】
この移動局はさらに、ハンドオーバに関する条件をトリガとして検出するハンドオーバトリガ検出手段を有し、前記ハンドオーバトリガ検出手段が前記トリガを検出したとき、前記ハンドオーバ制御手段は、ハンドオーバに関する処理を実行することを特徴とする。そして、前記条件は、前記無線インターフェースが基地局から受信する受信電波強度に基づくものであり、接続中の基地局より受信する受信電波強度よりも他の基地局より受信した受信電波強度が大きければハンドオーバ処理を実行すればよい。【００１７】
また、この移動局はさらに、終端装置とデータ通信を行い、その通信制御を行う通信制御手段を有し、ハンドオーバ時における前記終端装置とのデータ通信において、前記通信制御手段は受信データのマージ、送信データの振り分け及びそれらの組合せによる通信制御を行うことを特徴とする。【００１８】
また、本発明の他の態様は、移動局が有する一の無線インターフェースに割り当てられた基地局探索用のアドレスを使用して待機状態にある基地局を探索する探索工程と、前記移動局が有する他の無線インターフェースに割り当てられたデータ転送用のアドレスを前記一の無線インターフェースに割り当てるように付け替える付替工程と、前記データ転送用のアドレスを割り当てられた一の無線インターフェースによって、探索した基地局へ接続する接続工程と、前記データ転送用のアドレスを割り当てられた一の無線インターフェースから、前記移動局の位置に関するデータを受信したスイッチが、前記移動局に関する位置登録を行う位置登録工程と、前記移動局が有する他の無線インターフェースによって、接続状態にある基地局との接続を切断する切断工程と、を有するハンドオーバ制御方法に関するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、パケット損失を無くしつつもパケット終端装置とのデータ通信の処理能力を確保し、移動局のハンドオーバ時の負荷を低減化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の無線通信システムを実施するための最良の形態を説明する。説明する際には本明細書と同時に提出する図面を参照することにする。【００２１】
〈構成〉
図２に無線通信システムの全体ブロック図を示す。この無線通信システムは、複数の移動局１０１、１０２と、複数の基地局２０１、２０２と、Ｌ２ＳＷ（３０１）と、パケット終端装置４０１により構成されている。【００２２】
移動局１０１、１０２は無線信号を送受信するためにアンテナ１１ａ、無線送受信部１１ａとアンテナ１１ｂ、無線送受信部１２ｂのように２つの無線インターフェースを搭載している。各無線インターフェースには付け替え可能なＭＡＣアドレスが割り当てられている。移動局１０１、１０２は移動しながらハンドオーバ処理を行い、複数の基地局２０１、２０２とレイヤ２接続制御に基づく接続状態を確立している。また、移動局１０１、１０２はパケット終端装置４０１とパケットを送受信することにより、データ通信を行っている。【００２３】
Ｌ２ＳＷ（３０１）は、複数の基地局２０１、２０２と接続し、スイッチング機能を持つ集線装置である。フォワーディング処理に係る情報を記憶するフォワーディング・テーブルＦＴを搭載しており、スイッチング処理に伴い移動局１０１、１０２の無線インターフェースに割り当てられているＭＡＣアドレスに対してフォワーディング・テーブルＦＴの情報を更新する。【００２４】
図３に移動局１０１の内部構成ブロック図およびパケット終端装置４０１内部の構成ブロック図を示す。他の移動局１０２も同様の構成をとるものとする。この移動局１０１は、無線信号の送受信を行う２つの無線インターフェースとしてのアンテナ１１ａ、無線送受信部１２ａとアンテナ１１ｂ、無線送受信部１２ｂと、通信制御部１３、ハンドオーバ検出部１４、ハンドオーバ制御部１５、ＭＡＣアドレス付替部１６、ＭＡＣアドレス格納部１７を有している。また、パケット終端装置４０１は通信制御部４１を有しており、移動局１０１の通信制御部１３とデータ通信を確立している。【００２５】
通信制御部１３は、無線送受信部１２ａ、１２ｂにおいて受信されたデータを１つにマージし、送信データを無線送受信部１２ａ、１２ｂへ振り分ける機能を有し、パケット終端装置４０１に対するユーザデータの通信制御を行う通信制御機能を有する。【００２６】
ハンドオーバ検出部１４は、無線送受信部１２ａ、１２ｂにおける受信電波を監視し、ハンドオーバを行うトリガを検出する機能を有する。ハンドオーバ制御部１５は、ハンドオーバに関する一連の処理に関し、各部の動作処理を制御する。【００２７】
ＭＡＣアドレス付替部１６は、無線送受信部１２ａ、１２ｂにおいて使用するＭＡＣアドレスの付け替えを行う機能を有する。ハンドオーバ時に他の無線送受信部に付け替える。ＭＡＣアドレス格納部１７は、無線送受信部１２ａ、１２ｂにおいて使用するＭＡＣアドレスを格納する機能を有する。【００２８】
移動局１０１、１０２に搭載されている２つの無線インターフェースにおいて使用するための２つのＭＡＣアドレスは、それぞれ基地局探索用ＭＡＣアドレスおよびデータ転送用ＭＡＣアドレスとして使用され、ＭＡＣアドレス格納部１７に格納されている。無線送受信部１２ａ、１２ｂに対するＭＡＣアドレスの付け替え制御は、ハンドオーバ制御部１５がＭＡＣアドレス付替部１６に対してＭＡＣアドレス付替メッセージを送信することによって行われる。ハンドオーバ制御部１５は各無線送受信部１２ａ、１２ｂの状態を管理し、図４に示すシーケンスチャートに基づいて各無線送受信部１２ａ、１２ｂに対するＭＡＣアドレスの付け替えを行いながらハンドオーバ制御を行う。【００２９】
〈動作〉
以下、ＭＡＣアドレスの付け替えによるハンドオーバ制御に関する動作の説明を図４のシーケンスチャートを参照しながら説明する。説明を簡単にするために、移動局１０１が基地局２０１から基地局２０２の方向へ移動していく場合を取りあげる。【００３０】
移動局１０１がアンテナ１１ａ及び無線送受信部１２ａを用いて基地局２０１と接続している場合、無線送受信部１２ａはデータ転送用ＭＡＣアドレスを使用してデータ転送を行う。従って、無線送受信部１２ｂは各基地局２０１、２０２とは切断状態である。一方、Ｌ２ＳＷ（３０１）のスイッチ動作により、基地局２０１は移動局１０１と接続中であり、基地局２０２は待機中である。【００３１】
移動局１０１はデータ転送に使用していない無線送受信部１２ｂを用いて基地局探索を開始する。基地局探索を開始する場合、ハンドオーバ制御部１５はＭＡＣアドレス付替部１６に対して、無線送受信部１２ｂにおける基地局探索用ＭＡＣアドレス付替要求を送信する（Ｓ１）。ＭＡＣアドレス付替部１６は上記要求を受信すると、無線送受信部１２ｂに対してＭＡＣアドレス格納部１７から取得した基地局探索用ＭＡＣアドレスを設定する（Ｓ２）。ハンドオーバ制御部１５はＭＡＣアドレス付替部１６からＭＡＣアドレス付替完了を受信すると（Ｓ３）、無線送受信部１２ｂに対して基地局探索開始要求を送信する（Ｓ４）。【００３２】
無線送受信部１２ｂは基地局探索開始要求を受信すると、設定された基地局探索用ＭＡＣアドレスを使用して基地局探索を開始する（Ｓ５）。移動局１０１は基地局（この場合は基地局２０２を指す。）から返信される基地局探索応答を受信する。無線送受信部１２ｂは基地局探索応答を受信する（Ｓ６）と、例えば電波強度などの通信品質パラメータをハンドオーバトリガ検出部１４に対して通知する（Ｓ７）。ハンドオーバトリガ検出部１４は通知された各基地局からの通信品質パラメータを監視し、所定のハンドオーバ条件を満たした場合には、ハンドオーバ制御部１５へハンドオーバ先基地局を発見したことに係る情報を送信してハンドオーバ先基地局２０２を通知する（Ｓ８）。【００３３】
ハンドオーバに係るトリガの検出の一例としては、ハンドオーバトリガ検出部１４は通信品質パラメータとして受信電波強度を監視しており、他の基地局からの受信電波強度が現在接続している基地局からの受信電波強度より大きくなった場合にハンドオーバ条件を満たしたものと判断する、といったものがある。【００３４】
ハンドオーバ制御部１５はハンドオーバ先基地局の発見に係る情報を受信すると、ＭＡＣアドレス付替部１６に対して無線送受信部１２ｂにおけるデータ転送用ＭＡＣアドレス付替要求を送信する（Ｓ９）。ＭＡＣアドレス付替部１６は上記要求を受信すると、無線送受信部１２ｂに対してＭＡＣアドレス格納部１７から取得したデータ転送用ＭＡＣアドレスを設定する（Ｓ１０）。ハンドオーバ制御部１５はＭＡＣアドレス付替部１６からＭＡＣアドレス付替完了を受信すると（Ｓ１１）、無線送受信部１２ｂに対して基地局接続開始要求を送信する（Ｓ１２）。【００３５】
無線送受信部１２ｂは基地局接続開始要求を受信すると、基地局２０２との基地局接続を開始する（Ｓ１３）。これにより基地局２０２は移動局１０１と接続中の状態になる。無線送受信部１２ｂは基地局接続が完了すると、ハンドオーバ制御部１５に対して基地局接続完了を送信する（Ｓ１４）。【００３６】
ハンドオーバ制御部１５は基地局接続完了を受信すると、無線送受信部１２ｂに対してデータ転送開始設定要求を送信する（Ｓ１５）。無線送受信部１２ｂはデータ転送開始設定要求を受信すると、データ転送を開始可能な状態となる。次に無線送受信部１２ｂはハンドオーバ制御部１５に対してデータ転送開始設定完了を送信する（Ｓ１６）。ハンドオーバ制御部１５はデータ転送開始設定完了を受信すると、無線送受信部１２ｂに対して位置登録要求を送信する（Ｓ１７）。無線送受信部１２ｂは位置登録要求を受信すると、基地局２０２を経由し（Ｓ１８）、スイッチ３０１に対して位置登録フレームを送信する（Ｓ１９）。スイッチ３０１は位置登録フレームを受信したことによって、フォワーディング・テーブルＦＴを更新し、宛先ＭＡＣアドレスがデータ転送用ＭＡＣアドレスであるフレームを基地局２０２へスイッチするようになる。【００３７】
無線送受信部１２ｂはスイッチ３０１への位置登録が完了すると、ハンドオーバ制御部１５に対して位置登録完了を送信する（Ｓ２０）。ハンドオーバ制御部１５は位置登録完了を受信すると、無線送受信部１２ａに対して基地局切断要求を送信する（Ｓ２１）。無線送受信部１２ａは基地局切断要求を受信すると、現在接続されている基地局２０１との切断手続きを開始する（Ｓ２２）。無線送受信部１２ａは基地局２０１との切断を完了すると、ハンドオーバ制御部１５に対して基地局切断完了を送信する（Ｓ２３）。そして基地局２０１は待機中の状態になる。ハンドオーバ制御部１５において無線送受信部１２ａから基地局切断完了が受信されると、移動局１０１は基地局２０１から基地局２０２へのハンドオーバを完了する。【００３８】
移動局１０１はハンドオーバを完了すると無線送受信部１２ａを用いて基地局探索を開始する。無線送受信部１２ａを用いた基地局探索以降のハンドオーバ動作も上述した動作と同様の手順を用いて行う。【００３９】
以上説明したように、本形態の無線通信システムにおいて移動局１０１がハンドオーバを行う際、移動局１０１はハンドオーバ先の基地局２０２との接続が完了してからハンドオーバを行うことができるため、移動局と基地局との接続が途切れることなく、パケット損失の無い、レイヤ２無瞬断ハンドオーバを実現できる。その際、移動局１０１がデータ転送を行う場合はデータ転送用ＭＡＣアドレスだけを用いることから、図１に示したうなＬ２ＳＷによるフレーム転送誤りが発生することがない。そして移動局の位置登録による管理はレイヤ２で制御するため、移動局のハンドオーバ時に要する処理量はレイヤ３で制御するときよりも小さい。【００４０】
また、移動局１０１は複数の無線インターフェースを使用するが、通信制御部１３の通信制御機能により、ハンドオーバ時には受信データのマージ及び送信データの振り分けを適当に行う。これにより、移動局１０１と接続されるパケット終端装置４０１は複数の無線インターフェースを認識することなく単一のＭＡＣアドレスを用いてデータ通信を行うことができる。つまり、パケット終端装置４０１から見るとあたかも単一の無線インターフェースが使用されているものと扱うことができ、パケット終端装置に特別な装置を搭載する必要はない。【００４１】
なお、上述した形態は本発明を実施するための最良の形態であるが、これに限定する主旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形することが可能である。例えば、移動局において使用する無線インターフェースは２つに限らず、２つ以上の複数無線インターフェースを使用することができる。その際、ＭＡＣアドレスの付け替えは任意に設計することができる。また、無線インターフェースに割り当てるアドレスはＭＡＣアドレスではなく、ＩＰアドレスのような他のアドレスであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の無線通信システムの全体ブロック図である。
【図２】本形態の無線通信システムの全体ブロック図である。
【図３】移動局１０１の内部構成ブロック図およびパケット終端装置４０１内部の構成ブロック図である。
【図４】ＭＡＣアドレスの付け替えによるハンドオーバ制御に関する動作に関するシーケンスチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０１、１０２    移動局
１１ａ、ｂ    アンテナ
１２ａ、ｂ    無線送受信部
１３    通信制御部
１４    ハンドオーバトリガ検出部
１５    ハンドオーバ制御部
１６    ＭＡＣアドレス付替部
１７    ＭＡＣアドレス格納部
２０１、２０２    基地局
３０１    Ｌ２ＳＷ
ＦＴ    フォワーディング・テーブル
４０１    パケット終端装置
４１    通信制御部
【図１】
0004325674.tif 000002
【図２】
0004325674.tif 000003
【図３】
0004325674.tif 000004
【図４】
0004325674.tif 000005