JP5174954B2

JP5174954B2 - 無線通信システム、無線通信端末及び通信制御方法

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Publication number: JP5174954B2
Application number: JP2011506127A
Authority: JP
Inventors: 知好横田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2013-04-03
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Also published as: JPWO2010110394A1; WO2010110394A1; US20120046067A1; US8503398B2

Description

本発明は、第１無線通信ネットワークから第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する無線通信システム、無線通信端末及び通信制御方法に関する。

近年、無線通信技術の進歩に伴って、無線通信方式が異なる複数の無線通信ネットワークに接続可能な移動通信端末（Mobile Node）、或いはモバイルルータと、モバイルルータに接続し、移動ネットワークに参加している移動通信端末（Mobile Network Node）とによる無線通信システムが実現されている。

このような無線通信システムは、複数の無線通信ネットワーク間における移動性を管理するＭＩＨユーザ（Media Independent Handover User、移動性管理部）と、各無線通信ネットワークと無線リンクをそれぞれ設定する複数のリンク制御部とを有する。

このような複数の無線通信ネットワークに接続可能な無線通信システムにおいて、ＭＩＨユーザと複数のリンク制御部との間に、無線通信ネットワーク間におけるハンドオーバ、いわゆるシステム間ハンドオーバを制御するＭＩＨ機能部（Media Independent Handover Function、ハンドオーバ制御部）を設けることが提案されている（例えば、非特許文献１）。

また、本出願の発明者は、ＭＩＨユーザとリンク制御部との間にＭＩＨ機能部が設けられる場合において、ＭＩＨユーザが、ＭＩＨユーザ（通信アプリケーションなどの上位エンティティを含む。レイヤ３以上のプロトコルスタックも対象であり、例えば、TCP、UDP及びポリシーなどをハンドリングするハンドオーバマネージャなどが挙げられる）におけるサービス品質（QoS）の要求値であるサービス品質要求値をＭＩＨ機能部に通知し、ＭＩＨ機能部が、ＭＩＨユーザから通知されたサービス品質要求値と対応付けられた無線リンクの通信品質閾値をリンク制御部に設定する方法を既に提案している。

このような方法によれば、ＭＩＨ機能部は、無線リンクの通信品質が通信品質閾値に到達したことがリンク制御部から通知された場合、当該通信品質閾値に対応するサービス品質要求値に到達したことをＭＩＨユーザに通知するため、ＭＩＨユーザは、サービス品質要求値の変更やハンドオーバの実行を速やかに決定することができる。

IEEE P802.21/D04.00 Draft IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks: Media Independent Handover Services、LAN MAN Standards Committee of the IEEE Computer Society

しかしながら、上述した提案には、次のような問題があった。すなわち、ＭＩＨ機能部は、通信品質閾値に対応するサービス品質要求値に到達する都度、当該サービス品質要求値に到達したことをＭＩＨユーザに通知するため、ＭＩＨユーザにおける処理負荷が増大する。

また、ＭＩＨ機能部は、無線リンクの通信品質が通信品質閾値に到達したことがリンク制御部から通知されると、当該通信品質閾値に対応するサービス品質要求値に到達したことをＭＩＨユーザに通知する。このため、無線リンクの通信品質が通信品質閾値に到達してからＭＩＨユーザが対応した処理を実行するまでに、どうしても一定の遅延が生じる。つまり、ＭＩＨユーザが対応した処理を実行したときには、既に無線リンクの通信品質が変化している場合があり、無線リンクの通信品質に応じた適切な処理（例えば、ハンドオーバや、無線リンクの通信品質に対するアプリケーション或いはTCPのパラメータ（バッファ、再生速度、符号化レート、符号化方式、輻輳ウィンドウ及び送信ウィンドウなど）の適応制御）が実行できない問題もあった。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＭＩＨユーザとリンク制御部との間にＭＩＨ機能部などのハンドオーバ制御部が設けられる場合において、ＭＩＨユーザでの処理負荷を抑制しつつ、無線リンクの通信品質に応じた適切なハンドオーバやパラメータの適応制御などの処理を実行することができる無線通信システム、無線通信端末及び通信制御方法を提供することを目的とする。

上述した問題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、第１無線通信ネットワーク（例えば、無線通信ネットワーク１０）から前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワーク（例えば、無線通信ネットワーク２０）へのハンドオーバを実行する無線通信システム（無線通信システム５０）であって、前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンク（無線リンクＲＬ）を設定するリンク制御部（リンク制御部２０５）と、少なくとも前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークを介して通信を実行するエンティティ（例えば、ビデオストリーミングクライアント１０５）と、前記エンティティからの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部（MIH機能部１０３，MIH機能部２０３）とを備え、前記エンティティは、前記エンティティにおいて用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求（MIH_Get_Service_Quality.request）を前記ハンドオーバ制御部に送信し、前記ハンドオーバ制御部は、前記エンティティから前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記リンク制御部から通知される前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した前記予測値（MIH_Get_Service_Quality.response）を前記エンティティに通知することを要旨とする。

このような無線通信システムによれば、ハンドオーバ制御部は、サービス品質取得要求を取得した場合、未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した予測値を所定の周期でエンティティに通知する。このため、無線リンクの通信品質閾値に対応するエンティティのサービス品質要求値に到達する都度、当該サービス品質要求値に到達したことがエンティティ（またはＭＩＨユーザ）に通知される状態を回避できる。

また、未来におけるサービス品質の予測値がエンティティに対して通知される。このため、無線リンクの通信品質が通信品質閾値に到達してからエンティティが対応した処理を実行するまでに一定の遅延がある場合でも、処理時点のサービス品質の予測値に応じた適切な処理（例えば、ハンドオーバやバッファの制御）を実行できる。

つまり、このような無線通信システムによれば、エンティティとリンク制御部との間にハンドオーバ制御部が設けられる場合において、当該エンティティでの処理負荷を抑制しつつ、無線リンクの通信品質に応じた適切なハンドオーバなどの処理を実行することができる。

本発明の第２の特徴は、第１無線通信ネットワーク（例えば、無線通信ネットワーク１０）から前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワーク（例えば、無線通信ネットワーク２０）へのハンドオーバを実行する無線通信システム（移動通信端末１００Ａ）であって、前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンク（無線リンクＲＬ）を設定するリンク制御部（無線リンク制御部１０２）と、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへの前記無線通信システムの移動性を管理する移動性管理部（例えば、MIH User１０９Ａ）と、前記移動性管理部からの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部（MIH機能部１０３）とを備え、前記移動性管理部は、前記移動性管理部において用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求（MIH_Get_Service_Quality.request）を前記ハンドオーバ制御部に送信し、前記ハンドオーバ制御部は、前記移動性管理部から前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記リンク制御部から通知される前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した前記予測値（MIH_Get_Service_Quality.response）を前記移動性管理部に通知することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記エンティティは、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザであり、前記ハンドオーバ制御部は、前記IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部であることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記移動性管理部は、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザであり、前記ハンドオーバ制御部は、前記IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部であることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する無線通信端末であって、前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するリンク制御部と、少なくとも前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークを介して通信を実行するエンティティと、前記エンティティからの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部とを備え、前記エンティティは、前記エンティティにおいて用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を前記ハンドオーバ制御部に送信し、前記ハンドオーバ制御部は、前記エンティティから前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記リンク制御部から通知される前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した前記予測値を前記エンティティに通知することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する無線通信端末であって、前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するリンク制御部と、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへの前記無線通信システムの移動性を管理する移動性管理部と、前記移動性管理部からの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部とを備え、前記移動性管理部は、前記移動性管理部において用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を前記ハンドオーバ制御部に送信し、前記ハンドオーバ制御部は、前記移動性管理部から前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記リンク制御部から通知される前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した前記予測値を前記移動性管理部に通知することを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、本発明の第５の特徴に係り、前記エンティティは、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザであり、前記ハンドオーバ制御部は、前記IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部であることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、本発明の第６の特徴に係り、前記移動性管理部は、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザであり、前記ハンドオーバ制御部は、前記IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部であることを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する通信制御方法であって、前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するステップと、少なくとも前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークを介して前記エンティティを実行するステップと、前記エンティティからの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するステップとを備え、前記エンティティを実行するステップは、前記エンティティにおいて用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を送信するステップを含み、前記ハンドオーバを制御するステップは、前記エンティティから前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した前記予測値を前記エンティティに通知するステップを含むことを要旨とする。

本発明の第１０の特徴は、第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する通信制御方法であって、前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するステップと、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへの前記無線通信システムの移動性を移動性管理部によって管理するステップと、前記移動性を管理するステップでの処理に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するステップとを備え、前記移動性を管理するステップは、前記移動性管理部において用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を前記ハンドオーバ制御部に送信ステップを含み、前記ハンドオーバを制御するステップは、前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した前記予測値を前記移動性管理部に通知するステップを含むことを要旨とする。

本発明の特徴によれば、ＭＩＨユーザとリンク制御部との間にＭＩＨ機能部などのハンドオーバ制御部が設けられる場合において、ＭＩＨユーザでの処理負荷を抑制しつつ、無線リンクの通信品質に応じた適切なハンドオーバやパラメータの適応制御などの処理を実行することができる無線通信システム、無線通信端末及び通信制御方法を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る通信ネットワークの全体概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る移動通信端末１００の機能ブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係るモバイルルータ２００の機能ブロック図である。図４は、本発明の実施形態に係る無線通信システム５０によるサービス品質の予測値の取得動作例１を示す図である。図５は、本発明の実施形態に係る無線通信システム５０によるサービス品質の予測値の取得動作例２を示す図である。図６は、本発明の実施形態に係るMIH_Get_Service_Quality.requestのフォーマットを示す図である。図７は、本発明の実施形態に係るMIH_Get_Service_Quality.responseのフォーマットを示す図である。図８は、本発明の変更例に係る移動通信端末１００Ａの機能ブロック図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。具体的には、（１）通信ネットワークの全体概略構成、（２）無線通信システムの機能ブロック構成、（３）無線通信システムの動作、（４）作用・効果、及び（５）その他の実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（１）通信ネットワークの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る通信ネットワークの全体概略構成図である。本実施形態に係る通信ネットワークは、無線通信ネットワーク１０、無線通信ネットワーク２０及び無線通信ネットワーク３０によって構成される。無線通信ネットワーク１０は、CDMA2000 1xEV-DOに準拠する。本実施形態において、無線通信ネットワーク１０は、第１無線通信ネットワークを構成する。無線通信ネットワーク２０は、IEEE802.20において標準化されているMBWA（iBurst（登録商標））に準拠する。本実施形態において、無線通信ネットワーク２０は、第２無線通信ネットワークを構成する。無線通信ネットワーク３０は、IEEE802.16eにおいて標準化されているモバイルWiMAXに準拠する。つまり、無線通信ネットワーク１０〜３０は、採用する無線通信方式（メディア）がそれぞれ異なる。

無線通信ネットワーク１０〜３０には、ビデオストリーミングサーバ４０及びCN４５（Corresponding Node）が有線によって接続される。また、無線通信ネットワーク１０〜３０には、無線によってモバイルルータ２００が接続される。

モバイルルータ２００は、無線通信ネットワーク１０〜３０、及び移動通信端末１００と無線リンクＲＬをそれぞれ設定する。

ビデオストリーミングサーバ４０及びCN４５は、移動通信端末１００と所定のエンティティを実行する。ビデオストリーミングサーバ４０は、移動通信端末１００からの要求に基づいて、ビデオのストリーミングアプリケーションを実行し、ストリーミングデータを移動通信端末１００に配信する。CN４５及び移動通信端末１００は、VoIPなどを利用したＴＶ電話アプリケーションを実行し、CN４５と移動通信端末１００との間におけるＴＶ電話サービスを提供する。

移動通信端末１００及びモバイルルータ２００は、移動性を具備する。移動通信端末１００は、移動通信端末１００のユーザなどによって携帯される。モバイルルータ２００は、鉄道の車両内など、移動する空間に設置される。本実施形態では、移動通信端末１００とモバイルルータ２００とによって無線通信システム５０が構成される。

無線通信システム５０には、無線通信方式（メディア）が異なる無線通信ネットワーク１０〜３０間におけるシームレスなハンドオーバを実行するため、IEEE802.21において規定されるMedia Independent Handover Function（MIHF）が実装される。また、ビデオストリーミングサーバ４０もMIHFを実装できる。

（２）無線通信システムの機能ブロック構成
次に、無線通信システム５０を構成する移動通信端末１００及びモバイルルータ２００の機能ブロック構成について説明する。図２は、移動通信端末１００の機能ブロック図である。図３は、モバイルルータ２００の機能ブロック図である。

（２．１）移動通信端末１００
図２に示すように、移動通信端末１００は、有線／無線通信部１０１、MIH機能部１０３（以下、MIHF１０３）、ビデオストリーミングクライアント１０５及びビデオフォン１０７を備える。

有線／無線通信部１０１は、モバイルルータ２００の有線／無線通信部２０１と有線または無線通信を実行する。移動通信端末１００とモバイルルータ２００との間における無線通信方式としては、例えば、IEEE802.11において標準化されているWLANを用いることができる。

MIHF１０３は、MIHF１０３よりも上位レイヤとして機能するビデオストリーミングクライアント１０５及びビデオフォン１０７からの要求に基づいて、無線通信ネットワーク間のハンドオーバを制御する。また、MIHF１０３は、モバイルルータ２００と無線通信ネットワーク１０〜３０との間の無線リンクＲＬの通信品質に応じたパラメータの適応制御を支援する。本実施形態において、MIHF１０３は、ハンドオーバ制御部を構成する。

MIHF１０３は、IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部（MIHF）である。つまり、MIHF１０３は、無線通信方式が異なる無線通信ネットワーク間（異種メディア間）ハンドオーバに必要な複数の要素機能の集合である。また、MIHF１０３は、レイヤ３よりも上位のプロトコルスタックと、レイヤ１／レイヤ２のプロトコルとをクロスレイヤで有機的に結合させる。

MIHF１０３は、上位エンティティ、具体的には、ビデオストリーミングクライアント１０５やビデオフォン１０７などの通信アプリケーション、つまり、エンティティと、本実施形態ではモバイルルータ２００に備えられるリンク制御部２０５（図３参照）との間において、エンティティから送信されたハンドオーバに関する各種コマンドをリンク制御部２０５に中継したり、リンク制御部２０５から送信されたイベントなどをエンティティに中継したりする。

ビデオストリーミングクライアント１０５及びビデオフォン１０７は、無線通信ネットワーク１０〜３０の何れかまたは複数の無線通信ネットワークを介して通信を実行する。ビデオストリーミングクライアント１０５は、ビデオストリーミングサーバ４０から配信されるビデオのストリーミングデータの受信処理を実行する。ビデオフォン１０７は、CN４５とVoIPなどを利用したＴＶ電話アプリケーションを実行し、ＴＶ電話サービスを提供する。

ビデオストリーミングクライアント１０５及びビデオフォン１０７（以下、エンティティと適宜省略する）は、当該エンティティにおいて用いられるサービス品質の所定の周期（例えば、１００ｍｓ）での報告を要求するMIH_Get_Service_Quality.request（サービス品質取得要求）を、モバイルルータ２００のMIH機能部２０３（図３参照）に送信する。

図６は、MIH_Get_Service_Quality.requestのフォーマットを示す。また、表１及び表２は、MIH_Get_Service_Quality.requestに含まれる各パラメータの内容を示す。

本実施形態では、エンティティは、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザに該当する。表１に示すように、MIH_Get_Service_Quality.requestには、送受信元の識別子（SourceIdentifier，DestinationIdentifier）、要求サービス品質（Service_Quality1，Service_Quality2）、及び報告周期（Report_Period）が含まれる。また、表２に示すように、要求サービス品質の種類としては、予測利用可能帯域（上り方向及び下り方向）または予測遅延（上り方向及び下り方向）が用いられる。

例えば、予測利用可能帯域であれば、ストリーミングのエンコードの変更などに利用でき、予測遅延であれば、VoIPの符号化レート変更やパケットサイズ変更などに利用できる。このため、移動通信端末１００は、適切な適応制御を実行できる。

（２．２）モバイルルータ２００
図３に示すように、モバイルルータ２００は、有線／無線通信部２０１、MIH機能部２０３（以下、MIHF２０３）、リンク制御部２０５、NEMOハンドオーバマネージャ２０７、無線通信部２０８〜２１０、及び無線ＩＦ２１１〜２１３を備える。

有線／無線通信部２０１は、移動通信端末１００の有線／無線通信部１０１と有線または無線通信を実行する。

MIHF２０３は、MIHF１０３と同様に、MIHF２０３よりも上位レイヤとして機能するビデオストリーミングクライアント１０５及びビデオフォン１０７からの要求に基づいて、無線通信ネットワーク間のハンドオーバを制御する。また、MIHF２０３は、モバイルルータ２００と無線通信ネットワーク１０〜３０との間の無線リンクＲＬの通信品質に応じたパラメータの適応制御を支援する。本実施形態において、MIHF２０３は、ハンドオーバ制御部を構成する。MIHF２０３は、IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部（MIHF）である。

また、MIHF２０３は、エンティティにおいて用いられるサービス品質（QoS）の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求（MIH_Get_Service_Quality.request）を当該エンティティから取得する。MIHF２０３は、サービス品質取得要求を取得した場合、リンク制御部２０５から通知される無線リンクＲＬの通信品質に基づいて、所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算する。

具体的には、MIHF２０３は、無線リンクＲＬにおけるDRC（Data Rate Control）値を取得する。DRC値は、モバイルルータ２００が無線通信ネットワーク１０〜３０の何れかと設定された無線リンクＲＬにおける受信SINRに基づいて決定された送信伝送レート（変調方式）のクラスである。MIHF２０３は、取得したDRCと、実際の伝送レート（スループット）とを対応付けたテーブルを生成する。

次いで、MIHF２０３は、所定期間（T1）内に当該エンティティのデータ送信用に割り当てられたスロット数（割当スロット数）をカウントし、T1における総スロット数に対する割当スロット数に基づいて、スロット割当率を演算する。さらに、MIHF２０３は、過去の所定期間（T2）におけるスロット割当率の最大値（または平均値）を演算する。なお、例えば、T2＝5T1に設定されるなど、一般的にT2はT1より大きい。

MIHF２０３は、現在のDRCに対応付けられている伝送レートと、スロット割当率の最大値（または平均値）とを乗算する。MIHF２０３は、当該乗算結果をサービス品質の予測値（伝送レート）として用いる。

MIHF２０３は、演算した予測値をMIH_Get_Service_Quality.responseによって、サービス品質取得要求を送信したエンティティに通知する。

図７は、MIH_Get_Service_Quality.responseのフォーマットを示す。また、表３及び表４は、MIH_Get_Service_Quality.responseに含まれる各パラメータの内容を示す。

表３に示すように、MIH_Get_Service_Quality.responseには、送受信元の識別子（SourceIdentifier，DestinationIdentifier）、予測サービス品質（Service_Quality1，Service_Quality2）、及び報告周期（Report_Period）が含まれる。また、表4に示すように、予測サービス品質の種類としては、予測利用可能帯域（上り方向及び下り方向）または予測遅延（上り方向及び下り方向）が用いられる。

リンク制御部２０５は、MIHF２０３からの指示に応じて無線通信部２０８〜２１０を制御し、無線通信ネットワーク１０〜３０の何れかと対応する無線ＩＦ２１１〜２１３を介して無線リンクＲＬを設定する。具体的には、リンク制御部２０５は、無線通信部２０８〜２１０とのインターフェース（デバイスドライバ）機能を有し、各無線通信ネットワークが採用する無線通信方式に対応した無線リンクＲＬを設定する。また、リンク制御部２０５は、各無線通信ネットワークに対して設定された無線リンクＲＬの通信品質などを示す情報を無線通信部２０８〜２１０から取得する。

NEMOハンドオーバマネージャ２０７は、モバイルルータ２００（及び移動通信端末１００）の移動性を管理する。具体的には、NEMOハンドオーバマネージャ２０７は、Network Mobility （NEMO） Basic Support Protocol（RFC3963）に従って、モバイルルータ２００のＩＰモビリティを確保するために必要な処理を実行する。

無線通信部２０８〜２１０は、無線通信ネットワーク１０〜３０のそれぞれに対応したモジュールを有し、リンク制御部２０５からの指示に基づいて無線通信ネットワーク１０〜３０のそれぞれと対応する無線ＩＦ２１１〜２１３を介して無線通信を実行する。

（３）無線通信システムの動作
次に、上述した無線通信システム５０（移動通信端末１００及びモバイルルータ２００）動作について説明する。

（３．１）動作例１
図４は、無線通信システム５０によるサービス品質（伝送レートや遅延）の予測値の取得動作例１を示す。

図４に示すように、ステップＳ１０において、ビデオストリーミングクライアント１０５は、ＭＩＨユーザとしての登録を要求するMIH_USER_Register.requestをMIHF１０３に送信する。MIHF１０３は、受信したMIH_USER_Register.requestに基づいて、ビデオストリーミングクライアント１０５をＭＩＨユーザとして登録したことを示すMIH_USER_Register.responseをビデオストリーミングクライアント１０５に送信する。なお、MIH_USER_Register.request及びMIH_USER_Register.responseは、IEEE802.21において規定されたものではなく、新たに定義されたものである。

ステップＳ２０において、MIHF１０３は、無線通信方式が異なる無線通信ネットワーク間（異種メディア間）ハンドオーバを実行可能な無線通信ネットワーク（無線リンクＲＬ）の有無を問い合わせるMIH_Capability_Discover.requestをMIHF２０３に送信する。MIHF２０３は、当該問い合わせに基づいて、異種メディア間ハンドオーバが実行可能な無線通信ネットワークを通知するMIH_Capability_Discover.responseをMIHF１０３に送信する。

ステップＳ３０において、MIHF１０３は、MIHF２０３からの通知結果に基づいて、異種メディア間ハンドオーバ（MIH）の準備を実行する。具体的には、MIHF１０３は、Multiple Care of Address（MCoA）を用いた無瞬断ハンドオーバ（Make Before Break）、またはSingle Care of Address（SCoA）を用いたハンドオーバ（Make After BreakまたはMake Before Break）の準備を実行する。

ステップＳ４０において、MIHF１０３は、MIHの登録を要求するMIH_Register.requestをMIHF２０３に送信する。MIHF２０３は、受信したMIH_Register.requestに基づいて、MIHF１０３を登録したことを示すMIH_Register.responseをビデオストリーミングクライアント１０５に送信する。なお、MIH_Register.request及びMIH_Register.responseは、IEEE802.21において規定されたものではなく、新たに定義されたものである。

ステップＳ５０において、NEMOハンドオーバマネージャ２０７は、モバイルルータ２００におけるサービス品質の閾値（MIH_Link_Configure_Threshold.request）をMIHF２０３に通知する。また、ステップＳ６０において、ビデオストリーミングクライアント１０５は、ビデオストリーミングクライアント１０５において用いられるサービス品質の閾値（
MIH_Link_Configure_Threshold.request）をMIHF２０３に通知する。

ステップＳ７０において、MIHF２０３は、レイヤ２における論理リンクの設定を要求し、リンク制御部２０５は、当該要求に対する確認をMIHF２０３に応答する。

ステップＳ８０において、MIHF２０３は、NEMOハンドオーバマネージャ２０７からのMIH_Link_Configure_Threshold.requestに対する応答として、MIH_Link_Configure_Threshold.confirmをNEMOハンドオーバマネージャ２０７に送信する。また、ステップＳ９０において、MIHF２０３は、ビデオストリーミングクライアント１０５からのMIH_Link_Configure_Threshold.requestに対する応答として、MIH_Link_Configure_Threshold.confirmをビデオストリーミングクライアント１０５に送信する。

ステップＳ１００において、リンク制御部２０５は、MIHF２０３からの論理リンクの設定要求に基づいて、現在接続している無線通信ネットワーク及びハンドオーバ候補となる無線通信ネットワークのサービス品質の閾値を設定する。

ステップＳ１１０において、MIHF１０３は、MIHに関するイベントの報知を要求するMIH_Event_Subscribe.requestをMIHF２０３及びリンク制御部２０５に送信する。当該イベントには、MIH_Link_up/down、MIH_Link_Parameters_Report及びBinding Eventなどが含まれる。なお、当該処理は、現在接続している無線通信ネットワーク及びハンドオーバ候補となる無線通信ネットワークの数に応じた回数実行される。本実施形態では、無線通信ネットワーク１０（1xEV-DO）と無線通信ネットワーク２０（iBurst（登録商標））が該当するものとする。

ステップＳ１２０において、リンク制御部２０５は、MIH_Event_Subscribe.requestに対する応答として、MIH_Event_Subscribe.responseをMIHF１０３及びMIHF２０３に送信する。なお、当該処理も、現在接続している無線通信ネットワーク及びハンドオーバ候補となる無線通信ネットワークの数に応じた回数実行される。

ステップＳ１２５において、ビデオストリーミングサーバ４０は、ビデオストリーミングクライアント１０５と通信を開始したことに伴って、下り方向における現在の伝送レート（スループット）の報告を要求する。

ステップＳ１３０において、ビデオストリーミングクライアント１０５は、ビデオストリーミングクライアント１０５において用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するMIH_Get_Service_Quality.requestを、MIHF１０３を介してMIHF２０３に送信する。なお、MIH_Get_Service_Quality.requestのフォーマットは、表１及び表２に示したとおりである。

ステップＳ１３５において、MIHF２０３は、現在接続している無線通信ネットワークのリンクパラメータの報告を要求するGet_Link_Parameters.requestをリンク制御部２０５に送信する。ステップＳ１４０において、リンク制御部２０５は、当該無線通信ネットワークのリンクパラメータを報告するGet_Link_Parameters.responseをMIHF２０３に送信する。

ステップＳ１４５において、MIHF２０３は、リンク制御部２０５から送信されたDRCやSINRを含むリンクパラメータに基づいて、現在のサービス品質（伝送レート）を報告するMIH_Get_Service_Quality.responseをビデオストリーミングクライアント１０５に送信する。なお、MIH_Get_Service_Quality.responseのフォーマットは、表３及び表４に示したとおりである。

ステップＳ１５０において、ビデオストリーミングクライアント１０５は、現在の伝送レート、具体的にはスループットをビデオストリーミングサーバ４０に通知する。

ステップＳ１６０において、ビデオストリーミングサーバ４０は、通知された現在の伝送レートを取得し、定期的なサービス品質の報告をビデオストリーミングクライアント１０５に対して要求する。

ステップＳ１７０において、ビデオストリーミングクライアント１０５は、定期的なサービス品質の報告の要求に基づいて、MIH_Get_Service_Quality.requestをMIHF２０３に送信する。

ステップＳ１８０において、MIHF２０３は、Get_Link_Parameters.requestをリンク制御部２０５に送信する。また、ステップＳ１９０において、MIHF２０３は、サービス品質の報告周期（所定の周期）を計時するタイマーをスタートさせる。つまり、MIHF２０３は、Get_Link_Parameters.request及びMIH_Get_Service_Quality.responseの送信タイミングを認識するためにタイマーをスタートさせる。なお、サービス品質の報告周期（例えば、１００ｍｓ）は、移動通信端末１００やモバイルルータ２００の処理能力などに応じて、適宜変更できる。

ステップＳ２００において、リンク制御部２０５は、Get_Link_Parameters.responseをMIHF２０３に送信する。ステップＳ２１０において、MIHF２０３は、MIH_Get_Service_Quality.responseをビデオストリーミングクライアント１０５に送信する。

ステップＳ２２０において、ビデオストリーミングクライアント１０５は、MIHF２０３から受信したMIH_Get_Service_Quality.responseに含まれるサービス品質（予測利用可能帯域やスループット）をビデオストリーミングサーバ４０に通知する。

以下、上述したステップＳ１８０、Ｓ２００〜Ｓ２２０の処理が、ステップＳ２３０〜Ｓ２８０において所定の周期で繰り返される。

（３．２）動作例２
図５は、無線通信システム５０によるサービス品質（伝送レートや遅延）の予測値の取得動作例２を示す。上述した動作例１と比較すると、本動作例では、ビデオストリーミングサーバ４０もMIHFを実装している点が異なる。

ステップＳ１０〜Ｓ１２０の処理は、図４に示した動作例１と同様である。ステップＳ４１０において、ビデオストリーミングサーバ４０は、MIH_Get_Service_Quality.requestをビデオストリーミングクライアント１０５に送信し、ビデオストリーミングクライアント１０５からMIHF１０３及びMIHF２０３に送信する。

ステップＳ４２０において、MIHF２０３は、Get_Link_Parameters.requestをリンク制御部２０５に送信する。また、ステップＳ４３０において、MIHF２０３は、サービス品質の報告周期を計時するタイマーをスタートさせる。

ステップＳ４４０及びＳ４５０の処理は、動作例１のステップＳ２００及びＳ２１０と同様である。

ステップＳ４６０において、ビデオストリーミングクライアント１０５は、MIHF２０３から受信したMIH_Get_Service_Quality.responseをビデオストリーミングサーバ４０のMIHFに中継する。

以下、上述したステップＳ４２０、Ｓ４４０〜Ｓ４６０の処理が、ステップＳ４７０〜Ｓ５２０において所定の周期で繰り返される。

（４）作用・効果
無線通信システム５０によれば、MIHF２０３は、MIH_Get_Service_Quality.requestを取得した場合、未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した予測値を所定の周期でMIH_Get_Service_Quality.responseによってエンティティ（ビデオストリーミングクライアント１０５及びビデオフォン１０７）に通知する。このため、無線リンクＲＬの通信品質閾値に対応するエンティティのサービス品質要求値に到達する都度、当該サービス品質要求値に到達したことがエンティティに通知される状態を回避できる。

また、未来におけるサービス品質の予測値がエンティティに対して通知される。このため、無線リンクＲＬの通信品質が通信品質閾値に到達してからエンティティが対応した処理を実行するまでに一定の遅延がある場合でも、処理時点のサービス品質の予測値に応じた適切な処理（例えば、ハンドオーバやパラメータの適応制御）を実行できる。

つまり、無線通信システム５０によれば、エンティティとリンク制御部２０５との間にMIHF１０３及びMIHF２０３が設けられる場合において、エンティティでの処理負荷を抑制しつつ、無線リンクＲＬの通信品質に応じた適切なハンドオーバやパラメータの適応制御などを実行することができる。

（５）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなる。

例えば、上述した実施形態では、MIHFが移動通信端末１００及びモバイルルータ２００、またはビデオストリーミングサーバ４０、移動通信端末１００及びモバイルルータ２００に実装される形態であったが、MIHFを移動通信端末１００に集約するともに、エンティティに代えてＭＩＨユーザを実装してもよい。

図８は、本発明の変更例に係る移動通信端末１００Ａ（無線通信端末）の機能ブロック図である。図８に示すように、移動通信端末１００Ａは、無線リンク制御部１０２、MIHF１０３、MIH User１０９Ａ，１０９Ｂ、無線通信部１１１〜１１３、及び無線ＩＦ１１４〜１１６を備える。以下、上述した移動通信端末１００と異なる部分について主に説明する。

無線通信部１１１〜１１３は、無線通信ネットワーク１０〜３０のそれぞれと無線ＩＦ１１４〜１１６を介して無線通信を実行する。つまり、移動通信端末１００Ａは、モバイルルータ２００を介さずに無線通信ネットワーク１０〜３０に接続する。

無線リンク制御部１０２は、MIHF１０３からの指示に応じて無線通信部１１１〜１１３を制御し、無線通信ネットワーク１０〜３０の何れかと無線リンクＲＬを設定する。

MIH User１０９Ａ及びMIH User１０９Ｂは、例えば、無線通信ネットワーク１０から無線通信ネットワーク２０への移動通信端末１００Ａの移動性を管理する。本変更例において、MIH User１０９Ａ及びMIH User１０９Ｂは、移動性管理部を構成する。MIH User１０９Ａ及びMIH User１０９Ｂは、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザである。MIH User１０９Ａ及びMIH User１０９Ｂは、例えば、Mobile IPなどのプロトコルである。

MIH User１０９Ａ及びMIH User１０９Ｂは、上述したエンティティ（ビデオストリーミングクライアント１０５及びビデオフォン１０７）と同様に、MIH_Get_Service_Quality.requestをMIHF１０３に送信する。MIHF１０３は、MIH User１０９ＡまたはMIH User１０９Ｂからの要求に基づいて他の無線通信ネットワークへのハンドオーバやパラメータの適応制御を実行する。

上述した実施形態では、下り方向におけるサービス品質の予測値を例として説明したが、CN４５のビデオフォンがMIHFを実装することによって、CN４５のビデオフォンが上り方向におけるサービス品質の予測値を演算するようにしてもよい。

上述した実施形態では、CDMA2000 1xEV-DO、iBurst（登録商標）及びモバイルWiMAXを例として説明したが、本発明が適用可能な無線通信方式は、勿論これらに限定されるものではない。例えば、次世代のセルラシステムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）システムにも適用可能である。このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。

なお、日本国特許出願第２００９−０７７８３７号（２００９年３月２６日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

以上のように、本発明に係る無線通信システム、無線通信端末及び通信制御方法は、ＭＩＨユーザとリンク制御部との間にＭＩＨ機能部などのハンドオーバ制御部が設けられる場合において、ＭＩＨユーザでの処理負荷を抑制しつつ、無線リンクの通信品質に応じた適切なハンドオーバやパラメータの適応制御などの処理を実行することができるため、移動体通信などの無線通信において有用である。

Claims

第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する無線通信システムであって、
前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するリンク制御部と、
少なくとも前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークを介して通信を実行するエンティティと、
前記エンティティからの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部と
を備え、
前記エンティティは、前記エンティティにおいて用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を前記ハンドオーバ制御部に送信し、
前記ハンドオーバ制御部は、
前記エンティティから前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記リンク制御部から通知される前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、
演算した前記予測値を前記エンティティに通知する無線通信システム。
第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する無線通信システムであって、
前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するリンク制御部と、
前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへの前記無線通信システムの移動性を管理する移動性管理部と、
前記移動性管理部からの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部と
を備え、
前記移動性管理部は、前記移動性管理部において用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を前記ハンドオーバ制御部に送信し、
前記ハンドオーバ制御部は、
前記移動性管理部から前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記リンク制御部から通知される前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、
演算した前記予測値を前記移動性管理部に通知する無線通信システム。
前記エンティティは、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザであり、
前記ハンドオーバ制御部は、前記IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部である請求項１に記載の無線通信システム。
前記移動性管理部は、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザであり、
前記ハンドオーバ制御部は、前記IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部である請求項２に記載の無線通信システム。
第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する無線通信端末であって、
前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するリンク制御部と、
少なくとも前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークを介して通信を実行するエンティティと、
前記エンティティからの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部と
を備え、
前記エンティティは、前記エンティティにおいて用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を前記ハンドオーバ制御部に送信し、
前記ハンドオーバ制御部は、
前記エンティティから前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記リンク制御部から通知される前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、
演算した前記予測値を前記エンティティに通知する無線通信端末。
第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する無線通信端末であって、
前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するリンク制御部と、
前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへの前記無線通信システムの移動性を管理する移動性管理部と、
前記移動性管理部からの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部と
を備え、
前記移動性管理部は、前記移動性管理部において用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を前記ハンドオーバ制御部に送信し、
前記ハンドオーバ制御部は、
前記移動性管理部から前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記リンク制御部から通知される前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、
演算した前記予測値を前記移動性管理部に通知する無線通信端末。
前記エンティティは、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザであり、
前記ハンドオーバ制御部は、前記IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部である請求項５に記載の無線通信端末。
前記移動性管理部は、IEEE802.21において規定されるＭＩＨユーザであり、
前記ハンドオーバ制御部は、前記IEEE802.21において規定されるＭＩＨ機能部である請求項６に記載の無線通信端末。
第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する無線通信システムにおける通信制御方法であって、
前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するステップと、
少なくとも前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークを介してエンティティによる通信アプリケーションを実行するステップと、
前記エンティティからの要求に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するステップと
を備え、
前記通信アプリケーションを実行するステップは、前記エンティティにおいて用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を送信するステップを含み、
前記ハンドオーバを制御するステップは、前記エンティティから前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した前記予測値を前記エンティティに通知するステップを含む通信制御方法。
第１無線通信ネットワークから前記第１無線通信ネットワークと無線通信方式が異なる第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを実行する無線通信システムにおける通信制御方法であって、
前記第１無線通信ネットワークまたは前記第２無線通信ネットワークと無線リンクを設定するステップと、
前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへの前記無線通信システムの移動性を移動性管理部によって管理するステップと、
前記移動性を管理するステップでの処理に基づいて前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを制御するステップと
を備え、
前記移動性を管理するステップは、前記移動性管理部において用いられるサービス品質の所定の周期での報告を要求するサービス品質取得要求を前記ハンドオーバ制御部に送信するステップを含み、
前記ハンドオーバを制御するステップは、前記サービス品質取得要求を取得した場合、前記無線リンクの通信品質に基づいて、前記所定の周期で未来におけるサービス品質の予測値を演算し、演算した前記予測値を前記移動性管理部に通知するステップを含む通信制御方法。