JP4956571B2 - 移動通信システムとその制御装置およびハンドオーバ制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えばマイクロセル方式でエリアを形成する移動通信システムの改良に関する。特にこの発明は、移動端末の移動に伴う基地局の切替、いわゆるハンドオーバ（ハンドオフとも称する）に関連する技術である。

移動通信システムのエリアを形成する方式には、大別してマクロセル方式とマイクロセル方式とがある。前者の代表的なものはいわゆる携帯電話システムであり、１つ１つの無線エリアの半径は数ｋｍにもおよぶ。これに対し、例えば我が国でいうＰＨＳ（Personal Handy-phone System）は後者の方式を採用し、エリア半径は高々数１００ｍ程度と非常に小さい。

マイクロセル方式では地域の通信需要の変化に応じて基地局が頻繁に増設され、また撤去される。このような事情から基地局は、その設置位置や隣接基地局との位置関係などの周到な計画（置局設計とも称する）を伴わず、いわば場当たり的に、設置されることが多い。その結果として生じるエリア間の干渉にはそれぞれの基地局が自律的に対処することで混信を回避するようになっている。

この種のシステムではハンドオーバに際して、移動端末からの再発呼によりエリアを切り替えるようになっている。マイクロセル方式のシステムではハンドオーバが頻繁に起こるので端末の高速移動に弱く、特に基地局切り替え後の通信制御が遅れると通信が途切れ、得られるはずの通信速度を実現できなくなる。ハンドオーバの性能は現状では端末の能力に大きく依存しているので、高速移動性能を高めようとすると端末コストが上昇し、ひいてはユーザのコスト負担が増大する。

高速通信や高速移動を低コストでサポートするためには、ハンドオーバに係わるネットワーク側の処理機能を充実させるのが得策であり、例えば移動端末の位置を推定し、切り替え先の基地局を予測するなどの手法が検討されている。特許文献１では地図情報を利用し、特許文献２，３では移動端末の移動速度を利用することでハンドオーバ性能を高めることが検討されている。

特開２００４−２２８８８１号公報 特開２０００−１９７０９３号公報 特開２００４−２３５８００号公報

移動端末の未来の位置をシステム側で予測することはハンドオーバ性能を高めるためのキーポイントになり得る。しかしながら基地局はほぼ無計画に配設されるので、移動端末の移動の仕方によっては接続期間が非常に短時間で終わる基地局も生じる。現状のシステムではこのことを考慮せずにハンドオーバ先基地局を予測するのでハンドオーバ制御が闇雲に実行され、システム側の処理の複雑化とリソースの消費の増大がもたらされる。

さらには、移動端末の速度が遅く、移動端末側の処理で足りるような場合でもシステムはハンドオーバ予測を行おうとする。このこともシステム側に無用な負荷をかけ、リソースの消費に拍車をかけることが指摘されている。甚だしい場合には、必要な時にシステムの処理能力が足りなくなるという事態を招くので何らかの対処が求められている。

この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、ハンドオーバ制御に要するシステム側の負荷を軽減し、高速移動性能を低コストで向上させることの可能な移動通信システムとその制御装置およびハンドオーバ制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、それぞれ無線ゾーンを形成する複数の基地局と、移動に伴うハンドオーバにより接続先の基地局を切り替える移動端末とを具備する移動通信システムにおいて、前記基地局を複数配列した順列ごとに、前記移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた頻度と、基地局ごとの移動端末の在圏期間とを対応付けたデータベースを前記履歴の蓄積に伴い構築する構築手段と、前記移動端末の次の接続先の基地局である次局を前記データベースに基づいて予測する予測手段と、前記移動端末の前記次局との接続期間を前記データベースに基づいて推定する推定手段と、前記接続期間が規定の最長期間以下であれば、前記次局へのハンドオーバを前記移動端末に指示する指示手段とを備えることを特徴とする移動通信システムが提供される。

このような手段を講じることにより、接続期間が過度に長くなると見込まれるケースではシステム側からの移動端末へのハンドオーバ制御が取りやめられる。このような移動端末の移動速度は高速でないと考えられるので、本来、高速ハンドオーバ制御が不要であるからである。つまりシステム側からのハンドオーバ制御は、或る程度高速に移動する移動端末に限って実施されるようになり、比較的低速の移動端末は再発呼を要求することでエリアを切り替える、通常通りのハンドオーバを実施する。このように、接続期間を基準としてハンドオーバ予測の実施／取りやめをインテリジェントに判断できるようになるので、システムリソースを無用に消費することを防止でき、システム側の負荷を軽減することが可能になる。

この発明によれば、ハンドオーバ制御に要するシステム側の負荷を軽減し、高速移動性能を低コストで向上させることの可能な移動通信システムとその制御装置およびハンドオーバ制御方法を提供することができる。

この発明に係わる移動通信システムの実施の形態を示すシステム図。 図１の制御装置Ｇ１１を示す機能ブロック図。 この発明の第１の実施形態における隣接基地局情報４４ａの一例を示す図。 図２の主制御部４５に備わる機能を示すブロック図。 この発明の第１の実施形態における制御装置Ｇ１１における処理手順の一例を示す図。 基地局の配置と移動端末の移動経路の一例を示す図。 この発明の第２の実施形態における隣接基地局情報４４ａの一例を示す図。 移動端末の基地局への滞在期間と移動速度との関係の一例を示す図。 移動端末ＰＳの移動速度の判定結果の一例を示す図。 この発明の第２の実施形態における制御装置Ｇ１１における処理手順の一例を示す図。

図１は、この発明に係わる移動通信システムの実施の形態を示すシステム図である。このシステムは通信ネットワーク１００と、これに接続される制御装置Ｇ１１，Ｇ１２とを中核として形成される。通信ネットワーク１００は例えばキャリアの私設網などであり、具体的にはＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク、ＩＰ−ＶＰＮ（IP-Virtual Private Network）接続サービスなどのパケット通信網、あるいはＩＳＤＮ（Integrated Service Digital Network）などである。通信ネットワーク１００はゲートウェイ２００を介してインターネット３００に接続される。また通信ネットワーク１００には、制御装置Ｇ１１，Ｇ１２を遠隔からリモート制御したり、各種通信サービスを提供したりするためのサーバ装置４００が設けられる。

制御装置Ｇ１１は個別回線を介して基地局ＣＳ１１を収容する。制御装置Ｇ１２は別の個別回線を介して基地局ＣＳ１２を収容する。すなわち基地局ＣＳ１１，ＣＳ１２はそれぞれ別の制御装置の配下にある。もちろん各制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は基地局ＣＳ１１，ＣＳ１２だけでなく、複数の基地局を収容する。複数の基地局は、制御装置Ｇ１１，Ｇ１２のいずれかに分配して収容される。

ＣＳ１１，ＣＳ１２を含む各基地局はそれぞれ無線ゾーンを形成し、この無線ゾーンに在圏する移動端末ＰＳ（ＰＳ１１，ＰＳ１２）を無線チャネルを介して収容する。移動端末ＰＳ１１，ＰＳ１２はその移動に伴って無線ゾーン間をハンドオーバし、接続先の基地局を切り替える。制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は通信ネットワーク１００を介して相互間に通信リンクを形成することもでき、そのリンクを介して移動端末ＰＳ１１，ＰＳ１２が通信することもある。さらに、移動端末ＰＳ１１，ＰＳ１２はゲートウェイ２００を介してインターネット３００にアクセスすることも可能である。

図１のシステムにはこのほかパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や固定電話機（ＴＥＬ）を制御装置Ｇ１１，Ｇ１２に接続するための中継ユニットが設けられる。特に、音声通話ソフトウェアをインストールすればＰＣを電話機として利用することも可能である。さらに、無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格に準拠するアクセスポイント（図示せず）が制御装置Ｇ１１，Ｇ１２に接続されることもある。

制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は、通信端末間のエンド・ツウ・エンドの通信を実現するため、対向装置（ゲートウェイ２００や通信相手方の制御装置など）間での交換処理あるいはプロトコル変換などの種々の制御を担う。また制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は基地局を経由して通信される信号（音声データや映像、画像データなどのデジタル信号、各種サービスを行なうためのデータなど）を、通信ネットワーク１００を経由して指定の通信種別に従って処理する。

図２は図１の制御装置Ｇ１１を示す機能ブロック図である。制御装置Ｇ１２も同様の構成である。制御装置Ｇ１１はパケットスイッチ部４１、基地局インタフェース部４２、ネットワークインタフェース部４３、メモリ４４、および主制御部４５を備える。このうち基地局インタフェース部４２は個別回線を介して基地局ＣＳ１１（および図示しない配下の基地局）を収容するためのインタフェース処理を行う。ネットワークインタフェース部４３は通信ネットワーク１００との間でのインタフェース処理を行う。

基地局インタフェース部４２、ネットワークインタフェース部４３はいずれもＩＰパケットを授受する機能を持ち、このＩＰパケットはパケットスイッチ部４１を介して交換される。パケット交換を含む装置内部の各種の動作は主制御部４５により統括的に制御され、そのためのプログラムおよび各種設定データはメモリ４４に記憶される。

図３は、メモリ４４に記憶されるデータベースの一例を示す図である。すなわちメモリ４４は、その記憶領域に隣接基地局情報４４ａを記憶する。隣接基地局情報４４ａは、基本的に、それぞれの制御装置の配下の基地局を３つ配列した順列ごとに、移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた頻度、度数あるいは確率を対応付けたデータベースである。このデータベースは時間の経過とともに、基地局を経由する複数の移動端末のハンドオーバの履歴が蓄積されるにつれ更新しつつ構築される。また、隣接基地局情報４４ａは制御装置Ｇ１１，Ｇ１２間で同期した状態で共有することも可能である。

例えばＡ局、Ｂ局、Ｃ局、Ｄ局、およびＥ局の、５つの基地局が制御装置に接続されているとき、２つ、３つ、４つあるいは５つといった複数の基地局からなる順列を考えることができる。この実施形態に係わる隣接基地局情報４４ａでは、このうち３つの基地局からなる順列を考える。その理由は、ハンドオーバ予測においては「現在通信中の基地局」、「現在通信中の基地局の直前に接続していた基地局」、および「現在通信中の基地局の次に接続されるであろう基地局」の３つを考慮するのが合理的であるからである。もちろん、４以上の基地局からなる順列を考慮することもできる。このようにすれば、データベースは肥大するものの、より正確なハンドオーバ予測の可能性が高まる。

ハンドオーバにより生じる基地局の順列は、その順列に含まれる基地局が相互に隣接することを示す。よって隣接基地局情報４４ａは基地局の相対的な位置関係を示すデータベースである。隣接基地局情報４４ａに示される確率は、ハンドオーバ前の基地局から現在通信中の基地局へハンドオーバした場合に、今後ハンドオーバ先として選択される可能性を示し、基地局ごとに数値の高い順にソートされる。

３つの基地局を順に配列した順列とは、例えば複数の基地局ＣＳ１１，ＣＳ１２，ＣＳ１３，ＣＳ１４があるとすれば、これらから３つを取り出した順列（ＣＳ１１，ＣＳ１２，ＣＳ１３）、（ＣＳ１１，ＣＳ１２，ＣＳ１４）、（ＣＳ１１，ＣＳ１３，ＣＳ１２）、（ＣＳ１１，ＣＳ１３，ＣＳ１４）、（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１２）、（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１３）、（ＣＳ１２，ＣＳ１１，ＣＳ１３）、（ＣＳ１２，ＣＳ１１，ＣＳ１４）、（ＣＳ１２，ＣＳ１３，ＣＳ１１）、（ＣＳ１２，ＣＳ１３，ＣＳ１４）、（ＣＳ１２，ＣＳ１４，ＣＳ１１）、（ＣＳ１２，ＣＳ１４，ＣＳ１３）、（ＣＳ１３，ＣＳ１１，ＣＳ１２）、（ＣＳ１３，ＣＳ１１，ＣＳ１４）、（ＣＳ１３，ＣＳ１２，ＣＳ１１）、（ＣＳ１３，ＣＳ１２，ＣＳ１４）、（ＣＳ１３，ＣＳ１４，ＣＳ１１）、（ＣＳ１３，ＣＳ１４，ＣＳ１２）、（ＣＳ１４，ＣＳ１１，ＣＳ１２）、（ＣＳ１４，ＣＳ１１，ＣＳ１３）、（ＣＳ１４，ＣＳ１２，ＣＳ１１）、（ＣＳ１４，ＣＳ１２，ＣＳ１３）、（ＣＳ１４，ＣＳ１３，ＣＳ１１）、（ＣＳ１４，ＣＳ１３，ＣＳ１２）を意味する。例えば順列（ＣＳ１２，ＣＳ１１，ＣＳ１４）において、１番目は基地局ＣＳ１２、２番目はＣＳ１１、３番目はＣＳ１４である。

移動端末ＰＳが基地局へのハンドオーバを重ねると、例えば（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１２）→（ＣＳ１４，ＣＳ１２，ＣＳ１３）というように接続先基地局を順番に並べた順列が次々に生じる。隣接基地局情報４４ａは各順列ごとにその生じた確率、頻度、あるいは回数を対応付けたものである。なお確率とは広義では頻度を意味し、隣接基地局情報４４ａにおいて順列ごとにその発生頻度、発生度数あるいは発生回数を対応付けてもよい。
また、基地局の配列によっては生じ得ない順列もある。例えば互いに離れた場所に有る基地局どうしは、どれだけ時間が経過しても同じ順列に含まれないことが考えられる。そのような順列に対してはメモリ４４にデータ蓄積領域を設けなくとも良い。

隣接基地局情報４４ａを用いれば、次のハンドオーバの相手先となり得る基地局を予測することが可能になる。例えばＣＳ１１からＣＳ１４にハンドオーバした移動端末の次のハンドオーバ先は、複数の順列（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１２）、（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１３）のうち確率が最大の順列を特定すれば、その３番目の基地局として選択することができる。

図３において、［直前基地局］、［基地局］、［候補基地局］の順番が時間の経過に対応する。［候補基地局］は、移動端末が［直前基地局：ハンドオーバ前の基地局］から［基地局：現在通信中の基地局］にハンドオーバしたとき、その次のハンドオーバ先として選択される可能性のある基地局を示す。この可能性はハンドオーバ履歴の蓄積に伴う確率（または選択回数）で示され、図３においては確率の高い基地局順にソートした状態が示される。例えば移動端末が基地局ＣＳ１２からＣＳ１１にハンドオーバしたとき、その次のハンドオーバ先としての可能性が最も高い候補基地局は基地局ＣＳ１３であり、確率は５５％である。

図３では、直前基地局として、［基地局］に時間的に最も近い１つの基地局しか示していない。例えば基地局ＣＳ１１に対してはＣＳ１４→ＣＳ１５→ＣＳ１２→ＣＳ１１という順でハンドオーバを経た可能性があるが、このうち直前の基地局であるＣＳ１２との組み合わせにおける確率が隣接基地局情報４４ａに登録されている。これに対し、複数前の基地局の履歴を直前基地局に対応する情報としてデータ化することも可能である。つまりＣＳ１４→ＣＳ１５→ＣＳ１２→ＣＳ１１という組み合わせの生じた確率をデータベース化することもでき、これを受けて隣接基地局情報４４ａのフォーマットは自在に変更可能である。

さらにこの実施形態では、滞在期間なる概念を導入し、図３の隣接基地局情報４４ａに併せてデータベース化する。滞在期間は移動端末の各基地局への接続期間、あるいはその平均値であり、その基地局へのハンドオーバが完了してから次の基地局へのハンドオーバが完了するまでの期間、つまり在圏期間と言い換えることもできる。

図４は、図２の主制御部４５に備わる機能を示すブロック図である。主制御部４５はデータベース構築部４５ａ、ハンドオーバ予測部４５ｂ、接続期間推定部４５ｃ、ハンドオーバ制御部４５ｄ、リンク形成部４５ｅ、および、速度判定部４５ｆを備える。これらは、いずれもメモリ４４に記憶されるプログラムに記載される命令に基づくＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算処理によって実現される処理機能である。

図４において、データベース構築部４５ａは、移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴の蓄積に伴って図３の隣接基地局情報４４ａを構築する。ハンドオーバ予測部４５ｂは隣接基地局情報４４ａに示されるハンドオーバ率を参照して、その確率の最も高い基地局を、通信中の移動端末ＰＳの次のハンドオーバ先の基地局（次局）として予測する。

接続期間推定部４５ｃは、隣接基地局情報４４ａに記される滞在期間を参照して、移動端末と次局との接続期間を推定する。ハンドオーバ制御部４５ｄは、推定される接続期間が予め定めた長さ以下の値であれば、移動端末ＰＳに次局へのハンドオーバを指示する。つまりこの実施形態では、移動端末ＰＳのハンドオーバは制御装置の主導のもとで実現されるが、そのための指示は、滞在期間が過度に長くない場合に限って移動端末ＰＳに与えられる。

特にハンドオーバ制御部４５ｄは、推定される接続期間が予め定めた長さ（最長期間）以下の値であって、かつ、これとは別の規定の長さ（最短期間）以上の値である場合に限り、移動端末ＰＳに次局へのハンドオーバを指示する。例えば最長期間を３００秒とし最短期間を１０秒とすれば、接続期間がこの範囲内である場合に限り、システム主導によるハンドオーバ制御が実施される。

特に、接続期間が最短期間よりも短ければ、そのことがハンドオーバ予測部４５ｂに通知される。これを受けてハンドオーバ予測部４５ｂは、次局のさらに次の接続先になり得る基地局（次次局）を、隣接基地局情報４４ａのハンドオーバ率を参照して予測する。ハンドオーバ制御部４５ｄは、この次次局へのハンドオーバを移動端末ＰＳに指示する。

リンク形成部４５ｅは、ハンドオーバの接続先として予測された基地局の個別回線に、通信中の移動端末とその相手先との通信を継続させるためのリンクを、ハンドオーバに先んじて形成する。これにより通信中の移動端末とその相手先との通信路が前もって確保される。次に、上記構成における作用を第１および第２の実施形態に分けて説明する。なお速度判定部４５ｆの作用については第２の実施形態で詳しく説明する。

［第１の実施形態］
図５は、制御装置Ｇ１１における処理手順の一例を示す図である。図６は、基地局の配置と移動端末の移動経路の一例を示す図である。図６において基地局ＣＳ１１，ＣＳ１３，ＣＳ１４はそれぞれ無線ゾーンＡ１１，Ａ１３，Ａ１３を展開し、移動端末ＰＳ１１は道路Ｒ１に沿って移動するとする。

図５において移動端末ＰＳ１１が基地局ＣＳ１３の無線ゾーンＡ１３に差し掛かると、現在接続中の基地局ＣＳ１１からの受信電力が小さくなり、ハンドオーバ制御が開始される。そうすると図５において、制御装置Ｇ１１は移動端末ＰＳのハンドオーバ先の基地局（次局）を予測する（ステップＦ１０１）。このステップでは制御装置Ｇ１１は、移動端末ＰＳの現在接続中の基地局（ＣＳ１１）と、その前に接続していた基地局（ＣＳ１２とする）との履歴から、隣接基地局情報４４ａのハンドオーバ率を参照して次局を予測する。図３の隣接基地局情報４４ａによれば基地局ＣＳ１３へのハンドオーバ率が最も高い。

しかしながら図６の状況下では、移動端末ＰＳ１１はすぐに無線ゾーンＡ１３の範囲に入り、基地局ＣＳ１４へのハンドオーバ処理を行うことが考えられる。このような地理的状況では移動端末ＰＳの基地局ＣＳ１３への滞在期間は統計的に短くなる。さらに、移動端末ＰＳ１１の移動速度が高速であれば即座に次のハンドオーバ処理が始まるので処理負荷だけが大きくなることになる。つまり基地局ＣＳ１３へのハンドオーバ予測を行ってもあまり意味が無い。

そこでこの実施形態では、図５の次のステップで、次局ＣＳ１３への滞在期間が規定値以下であるか否かを判定する（ステップＦ１０２）。例えばこの規定値を２０秒（２０ｓ）とすれば、隣接基地局情報４４ａによれば基地局ＣＳ１３の滞在期間は１０秒であり、この判断ブロックにおいてＹｅｓと判断される。

そうすると処理手順は次のステップに移り、制御装置Ｇ１１は、基地局ＣＳ１１と基地局ＣＳ１３との関係をもとに、さらに次のハンドオーバ先の基地局（次次局）を予測する（ステップＦ１０３）。隣接基地局情報４４ａによれば基地局ＣＳ１４に遷移する可能性が最も高いので、基地局ＣＳ１４が次次局として予測される。そこで制御装置Ｇ１１は基地局ＣＳ１３へのハンドオーバを省略し、次次局である基地局ＣＳ１４へのハンドオーバを移動端末ＰＳに指示する（ステップＦ１０４）。この手順は図３の矢印（１）〜（３）に示される。

その後、制御装置Ｇ１１は基地局ＣＳ１４との間で個別回線の接続処理を行い、制御装置Ｇ１１は即座に基地局を切り替えられるように移動端末ＰＳのハンドオーバを待機する状態になる。移動端末ＰＳと基地局ＣＳ１４とのハンドオーバが開始されると、個別回線に既にリンクが形成されているので通信を即座に開始することが可能となる。一方、ステップＦ１０２で滞在期間が規定値より長ければ（Ｎｏ）、基地局の省略無しに次局（ＣＳ１３）へのハンドオーバ制御が実行される。

以上述べたようにこの実施形態では、基地局の自律分散設置を基本とする移動通信システムにおいて、移動端末のハンドオーバ履歴をもとにして隣接基地局情報を構築し、この隣接基地局情報を用いてハンドオーバ予測を行う。隣接基地局情報の構築に際して、各基地局に移動端末が接続していた時間（滞在期間）を併せて保存する。そして、予測された次局への接続期間が規定値以下であれば、その次局をハンドオーバ先から除外し、さらにその次のハンドオーバ先基地局（次次局）を予測するようにしている。

従って不要なハンドオーバ制御を抑止することができるようになり、システムリソースを無駄に消費することなく、高速のハンドオーバ制御を実現することが可能になる。このように、ハンドオーバすべき基地局を選別しハンドオーバの不要な基地局をスキップすることは、図６に例示するような地理的条件下での基地局配置において、滞在期間が短くなる基地局が生じるケースで特に有利である。

［第２の実施形態］
次にこの発明の第２の実施形態につき説明する。この実施形態では図４の速度判定部４５ｆを主体とする処理手順につき詳しく説明する。速度判定部４５ｆは例えば規定の閾値による閾値判定により、移動端末ＰＳの移動速度を高速、中速、および低速の３段階に分けて判定する。ハンドオーバ予測部４５ｂは、速度判定部４５ｆにより移動速度を高速と判定された移動端末（高速移動端末）に限り、次局へのハンドオーバを予測行う。ハンドオーバ制御部４５ｄは、この高速移動端末に対し、次局へのハンドオーバ指示を与える。

図７は、この実施形態における隣接基地局情報４４ａの一例を示す図である。図７の隣接基地局情報には、移動端末ＰＳの移動速度を判定するための基準として用いられる指標が、各基地局に対応付けて登録される。ここでは指標として基地局への滞在期間を用いる。例えば基地局ＣＳ１２には、高速の判定基準として２０秒（２０ｓ）、低速の判定基準として３３０秒（３３０ｓ）が登録されている。これは基地局ＣＳ１２については、滞在期間が２０秒以下である移動端末の移動速度を高速と看做し、３３０秒以上の移動端末の移動速度を低速と看做すことを意味する。どちらの条件も満たさない移動端末、すなわち滞在期間が２０秒から３３０秒の間にある移動端末は、中速で移動すると看做される。

図８は、移動端末の基地局への滞在期間と移動速度との関係の一例を示す図である。図８のグラフにおいて横軸は基地局への滞在期間であり縦軸は移動端末数の割合を示す。このグラフは移動端末の基地局への滞在期間の統計により作成することができ、滞在期間が長いほど移動速度が遅く、滞在期間が短いほど移動速度が速いと判断することができる。一例として、高速移動端末は新幹線で移動する乗客の持っている端末、中速移動端末は自転車や車で移動する人、低速移動端末は歩行者などが考えられる。低速で移動する人はその速度が大きくばらつくことが考えられ、そのことがグラフにも反映されている。

図９は移動端末ＰＳの移動速度の判定結果の一例を示す図である。この実施形態では、速度判定部４５ｆはハンドオーバ予測に先立ち、制御対象とする移動端末ＰＳの移動速度を判定する。例えば移動端末ＰＳ１１に着目すると、図９の表において在圏基地局はＣＳ１１であり、直前基地局の滞在期間が１０ｓ（１０秒）である。これを図７の隣接基地局情報４４ａに当てはめれば、直前基地局がＣＳ１２であり、移動速度は２０秒の滞在期間を閾値として高速に分類される。従って図９において移動端末ＰＳ１１は高速に分類される。

移動端末ＰＳ１２のように、無線ゾーンへの滞在期間が過度に長ければ、その端末は低速に分類される。高速および低速のいずれにも分類されなければ、その移動端末は中速に分類される。このように第２の実施形態では基地局の無線ゾーンへの滞在期間をキーにして移動端末の移動速度を概略で算出し、その結果をもとにハンドオーバ制御方式を変更する。

高速、中速、または低速のいずれかに分類された結果は、各移動端末に係わる呼情報にフラグなどの形で明記される。例えば低速移動端末にかかわる呼情報には、端末識別情報（端末ＩＤなど）に対応付けて、低速移動端末であることが示される。システムはこのフラグを参照し、いったん低速に分類された移動端末をそれ以降のハンドオーバ予測の対象から外す。つまり低速移動端末は高速ハンドオーバ処理の対象外になり、よってリソース消費を節約できる。

図１０は、この実施形態における制御装置Ｇ１１における処理手順の一例を示す図である。ハンドオーバ制御が開始されると制御装置Ｇ１１は処理対象の移動端末ＰＳの呼情報を参照し（ステップＦ２００）、移動端末ＰＳの移動速度を判断する（ステップＦ２０１）。低速移動端末については（ステップＦ２０１でＹｅｓ）ハンドオーバ予測の対象外とし（ステップＦ２０５）、通常のハンドオーバを待機する状態となる。

少なくとも低速でなければ（ステップＦ２０１でＮｏ）、制御装置Ｇ１１は移動端末ＰＳの直前基地局における滞在期間を隣接基地局情報４４ａから取得する（ステップＦ２０２）。ここで得た滞在期間から、または呼情報フラグから、制御装置Ｇ１１は移動端末ＰＳの速度を再判定する（ステップＦ２０３）。

このステップで中速と判定されれば、ハンドオーバ予測を通常の形態で実施する。つまり隣接基地局情報を用いて次局までの予測を行い、この次局へのハンドオーバ指示をシステム側から移動端末ＰＳに与える。一方、高速移動端末ＰＳについては（ステップＦ２０３でＮｏ）次次局までの予測を行う、高速移動に特化する方式でのハンドオーバ予測を行う（ステップＦ２０４）。

以上のように第２の実施形態では、隣接基地局情報４４ａに移動端末の滞在期間を併せて管理するとともに、滞在期間を基準とする閾値を設け、滞在期間の短い移動端末を高速、滞在期間の長い移動端末を低速、そのいずれでもない端末を中速に分類する。そしてその結果をもとに、端末主導のハンドオーバ制御（低速：次局の予測制御なし）、通常のハンドオーバ予測制御（中速：システム主導による次局までの予測）、高速ハンドオーバ制御（高速：システム主導による次次局までの予測）を移動速度に合わせて実施するようにしている。

無線ゾーンへの滞在期間が一定値以上より長ければ端末の移動速度を低速と判断し、ハンドオーバの予測制御を中止して端末主導のハンドオーバ処理を開始する。ハンドオーバ予測の対象外となれば通信の継続中は自律でのハンドオーバ制御を継続する。これによりシステム負荷を軽減し、他の高速移動端末のハンドオーバ制御を安定的に実現する。

このような制御によっても、移動速度が遅く高速ハンドオーバ処理を要しない端末（歩行者など）へのハンドオーバ予測を抑制することができ、システム側の処理負荷を軽減することが可能となる。さらに、新幹線のような高速に移動する乗り物に乗っている端末については基地局のスキップを伴う高速ハンドオーバ制御を実施できるようになり、処理負荷を軽減する効果はさらに高くなる。

以上のようにこれらの実施形態によれば、ハンドオーバ制御に要するシステム側の負荷を軽減することができ、よって高速移動性能を低コストで向上させることの可能な移動通信システムとその制御装置およびハンドオーバ制御方法を提供することが可能となる。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図７の隣接基地局情報４４ａには高速移動端末の滞在期間と低速移動端末の滞在期間とを管理するようにしたが、端末の移動速度の判定基準となる指標はこれらに限るものではない。また第２の実施形態では低速、中速、高速の３段階に分けて端末の移動速度を管理したが、２段階や、逆に４以上の多段階に分けて管理することもできる。

さらに、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００…通信ネットワーク、２００…ゲートウェイ、３００…インターネット、４００…サーバ装置、Ｇ１１，Ｇ１２…制御装置、ＣＳ１１，ＣＳ１２…基地局、ＰＳ１１，ＰＳ１２…移動端末、ＰＣ…パーソナルコンピュータ、ＴＥＬ…固定電話機、４１…パケットスイッチ部、４２…基地局インタフェース部、４３…ネットワークインタフェース部、４４…メモリ、４４ａ…隣接基地局情報、４５…主制御部、４５ａ…データベース構築部、４５ｂ…ハンドオーバ予測部、４５ｃ…接続期間推定部、４５ｄ…ハンドオーバ制御部、４５ｅ…リンク形成部、４５ｆ…速度判定部

Claims (13)

1. それぞれ無線ゾーンを形成する複数の基地局と、移動に伴うハンドオーバにより接続先の基地局を切り替える移動端末とを具備する移動通信システムにおいて、
   前記基地局を複数配列した順列ごとに、前記移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた頻度と、基地局ごとの移動端末の在圏期間とを対応付けたデータベースを前記履歴の蓄積に伴い構築する構築手段と、
   前記移動端末の次の接続先の基地局である次局を前記データベースに基づいて予測する予測手段と、
   前記移動端末の前記次局との接続期間を前記データベースに基づいて推定する推定手段と、
   前記接続期間が規定の最長期間以下であれば、前記次局へのハンドオーバを前記移動端末に指示する指示手段とを備えることを特徴とする移動通信システム。
2. 前記指示手段は、前記接続期間が前記最長期間以下で、かつ、規定の最短期間以上であれば、前記次局へのハンドオーバを前記移動端末に指示することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
3. 前記予測手段は、前記接続期間が前記最短期間よりも短ければ、前記次局の次の接続先の基地局である次次局を前記データベースに基づいて予測し、
   前記指示手段は、前記次次局へのハンドオーバを前記移動端末に指示することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
4. さらに、前記移動端末の各基地局への在圏期間の履歴から、前記移動端末の移動速度を規定の閾値を基準として高速、中速、および低速の少なくとも３段階に分けて判定する速度判定手段を備え、
   前記予測手段は、この速度判定手段により移動速度を中速と判定された中速移動端末について前記次局を予測し、
   前記指示手段は、前記次局へのハンドオーバを前記中速移動端末に指示することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
5. 前記予測手段は、この速度判定手段により移動速度を高速と判定された高速移動端末について、前記次局の次の接続先の基地局である次次局を予測し、
   前記指示手段は、前記次次局へのハンドオーバを前記高速移動端末に指示することを特徴とする請求項４に記載の移動通信システム。
6. 前記複数の基地局は、それぞれ個別回線を介して前記移動通信システムに接続され、
   さらに、前記移動端末とその相手先との通信を継続させるためのリンクを、前記次局の個別回線に前記ハンドオーバに先行して形成するリンク形成手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
7. 移動通信システムの無線ゾーン間をハンドオーバして移動する移動端末を前記無線ゾーン内で無線収容する複数の基地局を、それぞれ個別回線を介して収容する制御装置であって、
   前記基地局を複数配列した順列ごとに、前記移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた頻度と、基地局ごとの移動端末の在圏期間とを対応付けたデータベースを前記履歴の蓄積に伴い構築する構築手段と、
   前記移動端末の次の接続先の基地局である次局を前記データベースに基づいて予測する予測手段と、
   前記移動端末の前記次局との接続期間を前記データベースに基づいて推定する推定手段と、
   前記接続期間が規定の最長期間以下であれば、前記次局へのハンドオーバを前記移動端末に指示する指示手段とを備えることを特徴とする制御装置。
8. 前記指示手段は、前記接続期間が前記最長期間以下で、かつ、規定の最短期間以上であれば、前記次局へのハンドオーバを前記移動端末に指示することを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
9. 前記予測手段は、前記接続期間が前記最短期間よりも短ければ、前記次局の次の接続先の基地局である次次局を前記データベースに基づいて予測し、
   前記指示手段は、前記次次局へのハンドオーバを前記移動端末に指示することを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
10. さらに、前記移動端末の各基地局への在圏期間の履歴から、前記移動端末の移動速度を規定の閾値を基準として高速、中速、および低速の少なくとも３段階に分けて判定する速度判定手段を備え、
    前記予測手段は、この速度判定手段により移動速度を中速と判定された中速移動端末について前記次局を予測し、
    前記指示手段は、前記次局へのハンドオーバを前記中速移動端末に指示することを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
11. 前記予測手段は、この速度判定手段により移動速度を高速と判定された高速移動端末について、前記次局の次の接続先の基地局である次次局を予測し、
    前記指示手段は、前記次次局へのハンドオーバを前記高速移動端末に指示することを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
12. さらに、前記移動端末とその相手先との通信を継続させるためのリンクを、前記次局の個別回線に前記ハンドオーバに先行して形成するリンク形成手段を具備することを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
13. 移動通信システムの無線ゾーン間をハンドオーバして移動する移動端末を前記無線ゾーン内で無線収容する基地局を収容する制御装置において実施されるハンドオーバ制御方法であって、
    前記制御装置が、前記基地局を複数配列した順列ごとに、前記移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた頻度と、基地局ごとの移動端末の在圏期間とを対応付けたデータベースを前記履歴の蓄積に伴い構築することと、
    前記制御装置が、前記移動端末の次の接続先の基地局である次局を前記データベースに基づいて予測することと、
    前記制御装置が、前記移動端末の前記次局との接続期間を前記データベースに基づいて推定することと、
    前記制御装置が、前記接続期間が規定の最長期間以下であれば、前記次局へのハンドオーバを前記移動端末に指示することとを含むことを特徴とするハンドオーバ制御方法。

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