KR101217305B1 - 중계국, 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법 - Google Patents

중계국, 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법 Download PDF

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Abstract

무선 통신 단말의 위치를 파악하여 안정된 통신 품질을 확보함과 함께, 무선 통신을 유지한 채로 심리스인 핸드 오버를 실현한다. 중계국(130)은, 무선 통신 단말의 통신을 중계하고 있을 때, 무선 통신 단말과의 통신 품질을 감시하여 무선 통신 단말의 위치를 추정하는 위치 추정부(350)와, 무선 통신 단말의 위치에 따라, 무선 통신 단말과의 무선 통신의 QoS를 전환하고, 핸드 오버 기준을 전환시키는 접속 제어부(352)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

중계국, 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법{RELAY STATION, RADIO COMMUNICATION SYSTEM, AND RADIO COMMUNICATION METHOD}
본 발명은, 무선 통신 단말과 기지국의 통신을 중계 가능한 중계국, 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
최근, PHS(Personal Handy phone System) 단말이나 휴대전화 등으로 대표되는 무선 통신 단말이 보급되어, 장소나 시간을 불문하고 통화나 정보 입수가 가능해졌다. 특히 요즈음에는, 입수 가능한 정보량도 증가 일로를 걷고 있으며, 대용량의 데이터를 다운로드하기 위해 고속이며 또한 고품질인 무선 통신 방식이 도입되게 되었다.
이러한 고속 디지털 무선 통신 방식의 하나로서, IEEE802.11이나 WiMAX로 대표되는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 직교 주파수 분할 다중) 방식을 들 수 있다. OFDM 방식은, 데이터의 다중화 방식의 하나로 분류되며, 단위 시간축 상에서 다수의 반송파를 이용하여, 변조 대상이 되는 신호파의 위상이 서로 이웃하는 반송파 사이에서 직교하도록 반송파의 대역을 일부 겹치게 하여 주파수대역을 유효 이용하는 방식이다. 또, OFDM이 개별의 사용자 마다 시분할로 서브 채널을 할당하고 있는데 반해, 복수의 사용자가 전체 서브 채널을 공유하여, 각 사용자에게 있어 가장 전송 효율이 좋은 서브 채널을 할당하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplex Access: 직교 주파수 분할 다원 접속)도 제공되고 있다.
상기 서술한 WiMAX 등 차세대의 고속 무선 통신 방식에 있어서 2.5GHz대 또는 그 이상의 고주파수대를 사용하는 경우, 장애물이 많은 등의 전파 상태가 나쁜 영역에서는 기지국 1개에 대한 통신 가능 범위(커버리지)가 작아지기 때문에, 주위를 모두 커버하려면 다수의 기지국을 설치해야 한다. 또한, 이러한 1개의 기지국의 통신 가능 범위가 작은 영역을 전철이나 자동차 등의 이동체로 통과하면, 접속처가 되는 기지국을 전환하는 핸드 오버가 빈발하여, 통신 품질의 저하나 소비 전력의 증대를 초래한다.
그래서, 이동체 내에, 기지국과 무선 통신 단말을 중계하는 중계국을 고정 설치하여, 이동체 내에서의 통신 전력을 안정시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 중계국은, 증폭기나 필터로 구성되어, 신호 파형을 유지하면서 전력을 증폭하는 기능만 가지고, 통신의 제어 기능이 부가되어 있지 않았다. 따라서, 통신 품질의 저하나 소비 전력의 쓸데없는 소비에 대한 고려가 이루어지지 않았었다.
이러한 중계국의 발전 기술로서, 항공기 내에 중계국을 설치하고, 그 중계국을 통해서 지상 통신망에 접속된 기지국 안테나에 무선 통신 단말을 통신 접속하는 기술이 개시되어 있다. 여기에서는, 탑승자가 소유하는 단말을 이용하여 위성을 통하지 않고 지상 통신망과 통신할 수 있어, 항공기 내에 있는 채로 인터넷 통신이나 통화와 같은 서비스를 받는 것이 가능해진다.
그러나, 상기 서술한 항공기 내의 중계국에서는, 무선 통신 단말과 중계국 사이의 무선 통신 방식과, 무선 통신 단말과 기지국 사이의 무선 통신 방식이 상이하다. 또한, 중계국과 기지국의 사이에서는, 별도 중계국 전용의 무선 통신 방식을 준비할 필요가 있었다. 따라서, 무선 통신을 수행하는 전단계 처리 부하 및 설비 코스트의 증대를 초래하고 있었다.
또, 항공기에 승강할 때에는 일단 통신을 절단해야 한다는 사정에서, 무선 통신 단말에서의 기지국 또는 중계국과의 접속이 일단 절단되는 것이 전제가 된다. 이 때문에, 통신의 접속 상태를 유지한 채로 접속처를 전환하는 무선 통신 단말의 핸드 오버에 관해서는 고려되어 있지 않다.
이동체 등의 작은 공간에서의 무선 통신을 가능하게 하는 무선 LAN을 현재의 무선 통신 시스템에 조합하고, 중계국에 그 기능을 부가하는 것도 생각할 수 있다. 그러나 이 경우에 있어서도, 무선 통신 단말은, 통상의 기지국과 중계국에서 상이한 무선 통신 방식에 의한 무선 통신이 강요되기 때문에, 그 전환 시에는 전환 전의 통신 정보를 이용하지 못하고, 매회 통신 경로를 새롭게 확립할 필요가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제를 감안하여, 무선 통신 단말의 위치를 파악하여 안정된 통신 품질을 확보함과 함께, 무선 통신을 유지한 채로 심리스인 핸드 오버를 실현하는 것이 가능한 중계국, 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 대표적인 구성은, 무선 통신 단말과 기지국의 통신을 중계 가능한 중계국으로서, 무선 통신 단말과 기지국의 통신을 중계하고 있는 경우에, 무선 통신 단말과 자국(自局)의 통신 품질을 감시하는 감시부와, 감시한 결과에 따라, 무선 통신 단말과 기지국이 자국을 통하지 않고 통신하도록 무선 통신 단말을 제어하는 접속 제어부를 구비했다. 이러한 중계국은, 사람이 승강 가능한 이동체에 설치되며, 감시부의 감시 결과에 따라 무선 통신 단말의 위치를 추정하는 위치 추정부를 더 구비해도 된다.
위치 추정부는, 통신 품질을 나타내는 값이 소정값 이상 또한 통신 품질이 소정 변동폭 내에서 안정되어 있을 때에 무선 통신 단말이 이동체 내에 존재한다고 판단할 수 있다.
접속 제어부는, 무선 통신 단말이 이동체 내에 존재할 때 통신 품질이 높은 QoS를, 무선 통신 단말이 이동체 밖에 존재할 때 이동성이 높은 QoS를 선택시켜도 된다.
접속 제어부는, 무선 통신 단말이 이동체 내에 존재할 때 핸드 오버의 억제를 지시하고, 무선 통신 단말이 이동체 밖에 존재할 때 자국 이외의 기지국으로의 핸드 오버를 지시해도 된다.
접속 제어부는, 무선 통신 단말이 이동체 밖에 존재할 때 자국이 무선 통신을 수행하고 있는 기지국으로의 핸드 오버를 지시해도 된다.
당해 중계국은, 기지국에 대해 무선 통신 단말로서 기능하는 단말 기능부와, 무선 통신 단말에 대해 기지국으로서 기능하는 기지국 기능부를 더 구비해도 된다.
단말 기능부는, 기지국과 무선 통신 단말의 사이에서 이용되는 무선 통신 방식에 의해 기지국과 무선 통신을 행해도 된다.
본 발명의 대표적인 다른 구성은, 무선 통신 단말과, 무선 통신 단말과 무선 통신을 행하는 기지국과, 무선 통신 단말과 기지국의 통신을 중계 가능한 중계국을 구비하는 무선 통신 시스템으로서, 무선 통신 단말은, 기지국 또는 중계국과 무선 통신을 확립하는 단말 무선 통신부와, 중계국으로부터의 핸드 오버 기준에 따라, 핸드 오버를 요구하는 핸드 오버 요구부를 구비하고, 중계국은, 무선 통신 단말과 기지국의 통신을 중계하고 있는 경우에, 무선 통신 단말과 자국의 통신 품질을 감시하는 감시부와, 감시부의 감시 결과에 따라 무선 통신 단말의 위치를 추정하는 위치 추정부와, 무선 통신 단말의 위치에 따라, 무선 통신 단말과의 무선 통신의 QoS를 전환하고, 무선 통신 단말의 핸드 오버 기준을 전환시키는 접속 제어부를 구비하며, 기지국은, 무선 통신 단말로부터의 핸드 오버 요구에 따라, 중계국과 자국의 핸드 오버를 실행하는 기지국 무선 통신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 대표적인 다른 구성은, 무선 통신 단말과, 무선 통신 단말과 무선 통신을 행하는 기지국과, 무선 통신 단말과 기지국의 통신을 중계 가능한 중계국을 이용하여 무선 통신을 실행하는 무선 통신 방법으로서, 무선 통신 단말은, 중계국과 무선 통신을 확립하고, 중계국은, 무선 통신 단말의 통신 품질을 감시하여 무선 통신 단말의 위치를 추정하고, 중계국은, 무선 통신 단말의 위치에 따라, 무선 통신 단말과의 무선 통신의 QoS를 전환하고, 무선 통신 단말의 핸드 오버 기준을 전환시키며, 무선 통신 단말은, 중계국으로부터의 핸드 오버 기준에 따라, 지시된 기지국으로의 핸드 오버 요구를 실행하고, 기지국은, 무선 통신 단말로부터의 핸드 오버 요구에 따라, 중계국으로부터 자국으로의 핸드 오버를 실행하는 것을 특징으로 한다.
상기 서술한 중계국의 기술적 사상에 기초하는 구성 요소나 그 설명은, 당해 무선 통신 시스템이나 무선 통신 방법에도 적용 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 중계국에 의하면, 무선 통신 단말의 위치를 파악하여 안정된 통신 품질을 확보함과 함께, 무선 통신을 유지한 채로 심리스인 핸드 오버를 실현하는 것이 가능해진다.
도 1은 무선 통신 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 PHS 단말의 하드웨어 구성을 나타낸 기능 블럭도이다.
도 3은 PHS 단말의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 4는 기지국의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 5는 중계국의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 6은 PHS 단말이 이동체 내에 존재할 때의 위치 관계를 나타낸 설명도이다.
도 7은 PHS 단말이 이동체 밖으로 이탈했을 때의 위치 관계를 나타낸 설명도이다.
도 8은 모바일 IP에 의한 데이터 전송의 이미지를 나타낸 설명도이다.
도 9는 중계국의 등록 처리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 중계국의 핸드 오버 처리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 PHS 단말에서의 중계국과의 무선 확립 처리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 12는 PHS 단말에서의 중계국으로부터의 이탈 처리를 설명하기 위한 설명도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 이러한 실시 형태에 나타내는 치수, 재료, 그 외의 구체적인 수치 등은, 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 지나지 않고, 특별히 언급하는 경우를 제외하고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 가지는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략하고, 또 본 발명에 직접 관계가 없는 요소는 도시를 생략한다.
PHS 단말이나 휴대전화 등으로 대표되는 무선 통신 단말은, 소정 간격을 두고 배치되는 복수의 기지국과의 광대역의 무선 통신 시스템을 구축하며, 이 무선 통신 시스템을 통해서 다른 PHS 단말이나 통신망 상의 서버와 통신을 수행한다. 본 실시 형태에서는, 이러한 무선 통신 단말을 포함하여 이루어지는 무선 통신 시스템에서의, QoS의 유지와 핸드 오버의 기준 설정에 관해서 설명한다.
여기에서는, 본 실시 형태의 이해를 용이하게 하기 위해, 우선 무선 통신 시스템의 개략적인 구성을 설명하고, 그 후에 무선 통신 단말의 구체적인 동작을 설명한다. 또, 여기에서는, 무선 통신 단말로서 PHS 단말을 예로 들고 있지만, 이러한 경우에 한정되지 않고, 휴대전화, 노트형 퍼스널 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistant), 디지털 카메라, 음악 플레이어, 카 내비게이션, 휴대용 TV, 게임기기, DVD 플레이어, 리모트 콘트롤러 등 무선 통신 가능한 다양한 전자기기를 무선 통신 단말로서 이용할 수도 있다. 또, 이동체는, 자동차, 버스, 전철(열차), 선박, 항공기 등, 사람이 승강 가능한 탈 것을 나타내고 있다.
(무선 통신 시스템(100))
도 1은, 무선 통신 시스템(100)의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다. 당해 무선 통신 시스템(100)은, PHS 단말(110)(110A, 110B)과, 기지국(120)(120A, 120B)과, 중계국(130)과, ISDN(Integrated Services Digital Network) 회선, 인터넷, 전용 회선 등으로 구성되는 통신망(140)과, 중계 서버(150)를 포함하여 구성된다.
이러한 무선 통신 시스템(100)에 있어서, 사용자가 자신의 PHS 단말 110A로부터 다른 PHS 단말 110B로의 통신 회선의 접속을 행하는 경우, PHS 단말 110A는, 통신 가능 범위 내에 있는 기지국 120A에 무선 접속 요구를 행한다. 무선 접속 요구를 수신한 기지국 120A는, 통신망(140)을 통하여 중계 서버(150)에 통신 상대와의 통신 접속을 요구하고, 중계 서버(150)는, 다른 PHS 단말 110B의 위치 등록 정보를 참조하여, 다른 PHS 단말 110B의 무선 통신 범위 내에 있는 기지국 120B를 선택하고 기지국 120A와 기지국 120B의 통신 경로를 확보하여, PHS 단말 110A와 PHS 단말 110B의 통신을 확립한다.
이 때 사용자가 이동체(160)로서의 예를 들면 전철을 탄 경우, PHS 단말 110A는, 기지국 120A와 직접은 아니고, 중계국(130)을 통한 간접 통신으로 전환된다. 이러한 중계국(130)은, 이동체(160)에 고정되어 이동체(160)과 함께 이동하여, 이동체 내를 통신 가능 영역으로 한다. 이동체 내에 타고 온 사용자가 가지는 PHS 단말 110A와 중계국(130)은, 빈 좌석을 찾는 등의 동작이 발생하지 않는 한 서로의 위치 관계가 변화하는 일 없이 함께 이동하고, 또 양자 간을 차폐하는 장벽도 없기 때문에, 안정된 무선 통신을 확보하는 것이 가능해진다. 따라서, PHS 단말 110A는, 이동체(160)의 이동에 관계없이, 중계국(130)을 통하여 다른 PHS 단말 110B와의 통신을 유지할 수 있다. 이하, 무선 통신 시스템(100)의 구성 요소인 PHS 단말(110), 기지국(120), 중계국(130)에 대해서 하나 하나 설명한다.
(PHS 단말(110))
도 2는, PHS 단말(110)의 하드웨어 구성을 나타낸 기능 블럭도이며, 도 3은, PHS 단말(110)의 외관을 나타낸 사시도이다. PHS 단말(110)은, 단말 제어부(210)와, 단말 메모리(212)와, 표시부(214)와, 조작부(216)와, 음성 입력부(218)와, 음성 출력부(220)와, 단말 무선 통신부(222)를 포함하여 구성된다.
단말 제어부(210)는, 중앙 처리 장치(CPU)를 포함하는 반도체 집적 회로에 의해 PHS 단말(110) 전체를 관리 및 제어한다. 단말 제어부(210)는, 단말 메모리(212)의 프로그램을 이용하여, 통화 기능, 메일 송수신 기능, 촬상 기능, 음악 재생 기능, TV시청 기능도 수행한다. 또, 단말 제어부(210)는, 중계국(130)으로부터의 핸드 오버 기준에 따라, 핸드 오버를 요구하는 핸드 오버 요구부(230)로서도 기능한다. 단말 메모리(212)는, ROM, RAM, EEPROM, 불휘발성 RAM, 플래쉬 메모리, HDD 등으로 구성되며, 단말 제어부(210)에서 처리되는 프로그램이나 음성 데이터 등을 기억한다.
표시부(214)는, 액정 디스플레이, EL(Electro Luminescence) 등으로 구성되고, 단말 메모리(212)에 기억된, 또는 통신망(140)을 통하여 어플리케이션 중계 서버(도시하지 않음)로부터 제공되는, Web 브라우저나 어플리케이션의 GUI(Graphical User Interface)를 표시할 수 있다. 조작부(216)는, 키보드, 십자 키, 죠이스틱 등의 스위치로 구성되며, 사용자의 조작 입력을 접수한다.
음성 입력부(218)는, 마이크 등의 음성 인식 수단으로 구성되며, 통화시에 입력된 사용자의 음성을 PHS 단말(110) 내에서 처리 가능한 전기 신호로 변환한다. 음성 출력부(220)는, 스피커로 구성되며, PHS 단말(110)에서 수신한 통화 상대의 음성 신호를 음성으로 바꾸어 출력한다. 또, 착신음이나, 조작부(216)의 조작음, 알람음 등도 출력할 수 있다.
단말 무선 통신부(222)는, 통신망(140)에서의 기지국(120) 또는 중계국(130)과의 무선 통신을 행한다. 단말 무선 통신부(222)에는, TDMS(시분할 다중 접속: Time Division Multiple Access) 방식, OFDM 방식, OFDMA 방식 등 다양한 무선 통신 방식을 적용할 수 있다.
(기지국(120))
도 4는, 기지국(120)의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다. 기지국(120)은, 기지국 제어부(250)와, 기지국 메모리(252)와, 기지국 무선 통신부(254)와, 기지국 유선 통신부(256)를 포함하여 구성된다.
기지국 제어부(250)는, 중앙 처리 장치(CPU)를 포함하는 반도체 집적 회로에 의해 기지국(120) 전체를 관리 및 제어한다. 기지국 메모리(252)는, ROM, RAM, EEPROM, 불휘발성 RAM, 플래쉬 메모리, HDD 등으로 구성되며, 기지국 제어부(250)에서 처리되는 프로그램 등을 기억한다.
기지국 무선 통신부(254)는, PHS 단말(110) 또는 중계국(130)과, 예를 들면 OFDMA 방식 등에 의한 무선 통신을 확립하고, PHS 단말(110) 또는 중계국(130)의 통신 상태에 따라, 변조 방식을 적응적으로 변경할 수도 있다(적응 변조). 또, 기지국 무선 통신부(254)는, PHS 단말(110)로부터의 핸드 오버 요구에 따라, 중계국(130)과 자국의 핸드 오버를 실행한다. 기지국 유선 통신부(256)는, 통신망(140)을 통하여 중계 서버(150)를 포함하는 다양한 서버와 접속할 수 있다.
(중계국(130))
도 5는, 중계국(130)의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다. 중계국(130)은, 중계국 제어부(310)와, 중계국 메모리(312)와, 중계국 무선 통신부(314)를 포함하여 구성된다.
중계국 제어부(310)는, 중앙 처리 장치(CPU)를 포함하는 반도체 집적 회로에 의해 중계국(130) 전체를 관리 및 제어한다. 중계국 메모리(312)는, ROM, RAM, EEPROM, 불휘발성 RAM, 플래쉬 메모리, HDD 등으로 구성되며, 중계국 제어부(310)에서 처리되는 프로그램 등을 기억한다. 중계국 무선 통신부(314)는, PHS 단말(110)과 기지국(120)에 접속되어, PHS 단말(110)과 기지국(120)을 중계한다. 또, 중계국 무선 통신부(314)는, 감시부(348), 위치 추정부(350), 접속 제어부(352), 단말 기능부(354), 기지국 기능부(356), 위치 등록 정보 제어부(358), 채널 정보 제어부(360), 인증 정보 제어부(362)로서 기능한다.
감시부(348)는, 당해 중계국(130)이 PHS 단말(110)의 통신을 중계하고 있을 때, PHS 단말(110)의 통신 품질을 감시한다.
위치 추정부(350)는, 감시부(348)의 감시 결과에 따라 PHS 단말(110)의 위치, 특히 이동체 내에 존재하는지 아닌지를 추정한다. 여기서, 통신 품질은, 전계 강도, SNR(Signal to Noise Ratio), BER(Bit Error Rate)와 같은 통신의 품질을 나타내고 있다.
도 6은, PHS 단말(110)이 이동체 내에 존재할 때의 위치 관계를 나타낸 설명도이다. 위치 추정부(350)는, 상시, 미약한 정량 신호를 이동체 내에 발신(브로드캐스트)하고 있으며, PHS 단말(110)은, 중계국(130)으로부터의 리포트 리퀘스트 커멘드 등에 의한 전파 강도 측정 지령을 통해서, 중계국(130)으로부터 발신된 이 정량 신호의 전파 강도를 소정 시간 간격으로 측정하여, 전파 강도 정보로서 중계국(130)에 회신한다.
위치 추정부(350)는, PHS 단말(110)로부터의 전파 강도 정보가 소정량을 넘고 있으며, 또한 소정 변동폭 내에서 안정되어 있는 경우, 그 PHS 단말(110)은 이동체 내에 존재한다고 판단한다. 이동체(160)는, 전파를 차폐하는 금속으로 덮여 있는 경우가 많아, 이동체 안과 밖에서는 통신 품질이 현저하게 상이하다. 또, 이동체 내에서는, PHS 단말(110)과 중계국(130)의 거리나 공간의 위치 관계에 변화가 없기 때문에, 저전력으로 안정된 통신을 실행할 수 있다. 따라서, 위치 추정부(350)는, 통신 품질이 높고, 안정되어 있음으로써 PHS 단말(110)이 이동체 내에 존재하는 것을 추정할 수 있다.
여기서, 위치 추정부(350)는, 정량 신호의 전파 강도를 측정함으로써 그 거리를 추정하고 있지만, 이러한 경우에 한정되지 않고, PHS 단말(110)의 송신 전력을 파악할 수 있으면, 송신 전력과 수신 신호의 전파 강도로부터 전력 열화를 도출하여 거리를 추정하거나, PHS 단말(110)과의 전파 왕로의 전파 지연을 측정하여 거리를 추정하거나 하는 것도 가능하다.
도 7은, PHS 단말(110)이 이동체 밖으로 이탈했을 때의 위치 관계를 나타낸 설명도이다. PHS 단말(110)의 사용자가 이동체 내로부터 이동체 밖으로 나온 경우, 이동체(160)를 덮는 금속이 전파를 차폐하는 장벽이 되므로 무선 품질이 크게 열화된다. 또, 이동체 밖으로 나온 후, 이동체(160)가 흰 화살표로 나타낸 바와 같이 더 이동하면 중계국(130)과 PHS 단말(110)의 거리가 커지므로, 통신 품질은 더 열화하게 된다. 따라서, 통신 품질을 나타내는 값이 소정값 이하 또는 통신 품질이 소정 변동폭 밖으로 일탈되어 버려 위치 추정부(350)는, PHS 단말(110)이 이동체 밖에 존재한다고 판단하게 된다.
또, 위치 추정부(350)는, 이동체 안밖을 판별할 뿐만 아니라, 그 전환 시점을 판별할 수 있기 때문에, PHS 단말(110)과 중계국(130)이 핸드 오버가 곤란할 정도 멀어지기 전에, 후술하는 접속 제어부(352)에 의해 PHS 단말(110)에 핸드 오버를 재촉하는 것이 가능해진다. 이러한 구성에 의해, 이동체(160)의 이동에 의해 핸드 오버가 이루어지기 전에 일단 통신이 절단되어 버려, PHS 단말(110)의 위치 등록 등의 초기 설정으로부터 재차 설정하지 않으면 안 되는 등의 사태를 회피할 수 있다. 이렇게 하여, 무선 통신을 유지한 채로 심리스인 핸드 오버를 확실히 실현하는 것이 가능해진다.
접속 제어부(352)는, PHS 단말(110)의 위치에 따라, PHS 단말(110)의 무선 통신의 QoS를 전환하고, PHS 단말(110)의 핸드 오버 기준을 전환시킨다.
QoS에 관해서, 접속 제어부(352)는, PHS 단말(110)이 이동체 내에 존재한다고 위치 추정부(350)가 추정하고 있는 동안, PHS 단말(110)과의 무선 통신으로서 통신 품질이 높은 QoS를 선택시키고, PHS 단말(110)이 이동체 밖에 존재한다고 위치 추정부(350)가 추정한 경우에는 이동성이 높은 QoS를 선택시킨다. 여기서 QoS는, 통신 속도, 변조 방식, 출력 전압을 포함하는 서비스의 종합적인 품질을 나타내고, 통신 품질에 따라 임의로 조정(설정)할 수 있다.
예를 들면, 이동체 내에서는, 상기 서술한 바와 같이, 무선 통신을 방해하는 장벽도 없고, 또, 이동체(160)와 같은 소공간 내에서 중계국(130)과 PHS 단말(110)의 거리의 변화도 거의 없기 때문에, 통신 환경이 매우 좋다. 따라서, 도 6에 나타낸 바와 같이, PHS 단말(110)이 이동체 내에 존재하는 경우는, 통신 품질이 높은 QoS를 선택시킬 수 있으며, 또한, 소비 전력을 저감할 수 있다. 또, 도 7에 나타낸 바와 같이 이동체 밖으로 이동한 경우, 통신 품질이 보증되지 않기 때문에, 접속 제어부(352)는, 이동성이 높은 QoS를 선택시킴과 함께 소비 전력의 저감을 캔슬하지 않으면 안 된다.
또, 핸드 오버 기준에 관해서, 접속 제어부(352)는, PHS 단말(110)이 이동체 내에 존재할 때 핸드 오버의 억제를 지시하고, PHS 단말(110)이 이동체 밖에 존재할 때 자국 이외의 기지국(120)으로의 핸드 오버를 지시한다. 종래의 무선 통신 시스템에서는 핸드 오버의 요구는 PHS 단말(110)로부터로 한정되어 있었지만, WiMAX 등 차세대의 고속 무선 통신 방식에서는 핸드 오버 요구를 쌍방향으로 실행할 수 있다. 따라서, 접속 제어부(352)로부터 PHS 단말(110)에 대해 핸드 오버를 요구하는 것이 가능해진다.
상기 서술한 바와 같이 이동체 내에서는, 중계국(130)과의 양호한 통신 환경이 형성되기 때문에, 일시적으로 통신 품질이 좋은 기지국(120)이 존재했다고 해도 함부로 핸드 오버해서는 안된다. 또, 이동체 밖에서는, 거리가 확대될 가능성이 높은 중계국(130)과의 무선 통신을 언제까지나 유지해서는 안된다. 따라서, PHS 단말(110)은, 도 6에 나타낸 바와 같이 이동체 내에 존재할 때에는, 핸드 오버의 임계값이 높아지는 등의 조치에 의해 핸드 오버가 억제된다. 또 PHS 단말(110)은, 도 7에 나타낸 바와 같이 이동체 밖에 존재할 때에는 핸드 오버의 임계값이 낮아져, 당해 중계국(130) 이외의 다른 기지국(120)에 무선 통신이 이행된다.
접속 제어부(352)는, PHS 단말(110)이 이동체 밖에 존재할 때 자국 이외의 기지국(120)으로의 핸드 오버를 지시할 뿐만 아니라, 자국이 무선 통신을 수행하고 있는 기지국(120)으로의 핸드 오버를 지시해도 된다.
중계국(130)은 최적의 무선 통신처로서 임의의 기지국(120)을 선택하고 있다. 따라서, 직전까지 중계국(130)의 근방에 존재하고 있던 PHS 단말(110)도 중계국(130)이 무선 통신하고 있는 기지국(120)이 최적의 무선 통신처가 될 가능성이 높다. 중계국(130)은 자국과의 무선 통신이 양호한 이 기지국(120)의 정보를 PHS 단말(110)에 제공함으로써, PHS 단말(110)은 조기에 기지국(120)과의 무선 통신을 확립하는 것이 가능해진다.
또한 접속 제어부(352)는, PHS 단말(110)와의 통신 상태에 따라, 변조 방식을 적응적으로 변경할 수도 있다(적응 변조).
이상 설명한 바와 같이, 위치 추정부(350)는, PHS 단말(110)의 위치, 특히 이동체의 안밖(승강) 어느 쪽에 위치하고 있는지를 파악하고, 접속 제어부(352)가 그 위치에 따라 PHS 단말(110)에 적절한 통신 상태를 제공한다. 이와 같이 PHS 단말(110)에 적절한 통신 상태를 제공함으로써, 이동체 내에 머물고 있어도 안정된 QoS를 확보할 수 있고, 이동체 밖으로 이탈했다고 해도 전환된 적절한 QoS에 의해, 무선 통신을 유지한 채로 심리스인 핸드 오버를 실현하는 것이 가능해진다.
단말 기능부(354)는, 기지국(120)에 대해 PHS 단말(110)로서 기능한다. 중계국(130)은, 도 5에 나타내는 바와 같이 단말 기능부(354)를 예를 들면 4개 구비하여, 각각이 독립적으로 기지국(120)과 접속한다. 4개의 단말 기능부(354)는, 1개의 기지국(120)과 접속하는 것도, 복수의 기지국(120)에 각각 접속하는 것도 가능하다. 4개의 단말 기능부(354)에는 예를 들면 그 10배가 되는 40대 정도의 PHS 단말(110)을 수용할 수 있다. 이것은 1개의 단말 기능부(354)의 리소스로 복수의 PHS 단말(110)의 통신을 시간 방향 및 대역 방향으로 분할하여 허용할 수 있기 때문이다. 따라서, 당해 무선 통신 시스템(100)은, 데이터 통신이나 VoIP(Voice over Internet Protocol)에 의한 음성 통신은 물론, 리얼타임 통신을 필요로 하는 음성 통신에도 적용 가능하다.
단말 기능부(354)에서는, 후에 상세히 서술하는 바와 같이, 중계국(130)의 기지국(120)에 대한 핸드 오버가 발생했다고 해도 복수의 단말 기능부(354) 각각의 핸드 오버 시점을 중첩시키지 않고, 순차적으로 전환한다. 따라서, 1개의 단말 기능부(354)가 그 전환 시점에 있어서 무선 통신이 중단되었다고 해도, 다른 단말 기능부(354)와 기지국(120)의 무선 통신이 중단되어 있지 않기 때문에, PHS 단말(110)과 기지국(120)의 통신을 유지할 수 있어, 심리스인 핸드 오버가 가능해진다.
또, 단말 기능부(354)는, 기지국(120)과 PHS 단말(110)의 사이에서 이용되는 무선 통신 방식, 여기에서는, WiMAX에 의해 기지국(120)과 무선 통신을 행하고 있다. WiMAX는, 규격 범위 내에서 중계국용으로 특화된 MAC 피지컬 레이어로 구성된다.
이러한 구성에 의해, 중계국(130)과 기지국(120) 사이의 무선 통신 방식을 새롭게 준비할 필요가 없어져, PHS 단말(110)의 처리 부하 및 설비 코스트를 삭감할 수 있다. 또, 중계국(130)의 단말 기능부(354)는 이동체 내의 PHS 단말(110))과 동등한 상황에 놓여지므로, PHS 단말(110) 대신에 통신 품질 등을 추측하고, 또한 PHS 단말(110)에 그 정보를 전달하는 것이 가능해진다.
기지국 기능부(356)는, PHS 단말(110)에 대해 기지국으로서 기능한다. 기지국 기능부(356)는, 도 5에 나타내는 바와 같이 기본적으로 1개로 구성되며, 이동체 내의 모든 PHS 단말(110)의 통신을 담당한다. 또, 선박, 항공기 등의 어느 정도 넓은 공간에 적용되는 경우, 복수로 구성할 수도 있다. 이러한 기지국 기능부(356)에 의해, 이동체 내에서의 하나 또는 복수의 PHS 단말(110)은, 실제로는 중계국(130)과 접속되어 있지만, 마치 기지국(120)에 접속되어 있는 것과 같이 통신을 유지할 수 있다.
위치 등록 정보 제어부(358)는, 기지국 기능부(356)에 접속되어 있는 PHS 단말(110)의 MAC 어드레스, IP어드레스, 위치 등록 정보의 관리를 행한다. 또, 본 실시 형태에서는, PHS 단말(110)과의 접속처가 기지국(120)이어도 중계국(130)이어도, PHS 단말(110)로부터의 무선 통신 방식이 동일해지도록, 중계국(130)에서는, 모바일 IP의 외부 에이전트(Foreign Agent)로서 기능한다.
도 8은, 모바일 IP에 의한 데이터 전송의 이미지를 나타낸 설명도이다. 도 8(a)에서는, PHS 단말(110)이 기지국(120)과 직접 통신을 행하고 있다. 여기서, PHS 단말(110)은 홈 에이전트(Home Agent)(370)에 대해 모바일 IP에 의해 캡슐화된 IP데이터를 데이터 전송하고 있다. 도 8(b)에서는, PHS 단말(110)은 중계국(130)을 통하여 기지국(120)에 접속되어 있다. 여기서, PHS 단말(110)은, 중계국(130)에 대해 도 8(a)와 동일한 전송을 행하지만, 중계국(130)과 기지국(120)의 사이에서는 외부 에이전트를 특정하는 FA어드레스가 이용된다. 따라서, 중계국(130)과 기지국(120) 및 기지국(120)과 홈 에이전트(370)의 사이는, 캡슐화된 FA어드레스와 IP데이터가 전송된다. 위치 등록 정보 제어부(358)는, 이러한 중계국(130)의 FA어드레스의 관리도 수행한다.
또, 중계 서버(150)에 대해 중계국(130)도 PHS 단말(110)과 마찬가지로, 이동이 전제가 되므로, 중계국(130)도 중계 서버(150)에 위치 등록된다. 따라서, 중계국(130)을 통하여 기지국(120)과 접속되는 PHS 단말(110)은, 당해 기지국(120)에 대해 중계국(130)의 하위의 단말로서 위치 등록된다.
채널 정보 제어부(360)는, PHS 단말(110)과 기지국 기능부(356)의 통신 품질에 따라 양자 간의 QoS를 제어함과 함께, 그 QoS를 유지할 수 있도록 단말 기능부(354)와 기지국(120)의 QoS도 제어한다.
인증 정보 제어부(362)는, 기지국 기능부(356)에 대한 인증(AAA: Authentication(인증), Authorization(인가), Accounting(어카운팅)) 서버로서 기능하여, PHS 단말(110)로의 인증 정보의 전송을 행한다.
(무선 통신 방법)
다음에, PHS 단말(110)과, 기지국(120)과, 중계국(130)을 이용하여 무선 통신을 실행하는 무선 통신 방법을 상세하게 설명한다. 여기에서는, 중계국(130)의 동작을, (1) 중계국(130)의 등록, (2) 중계국(130)의 핸드 오버, (3) PHS 단말(110)에서의 중계국(130)과의 무선 확립, (4) PHS 단말(110)에서의 중계국(130)으로부터의 이탈로 나누어 설명한다.
도 9는, (1) 중계국(130)의 등록 처리를 설명하기 위한 설명도이다. 특히 도 9(a)에는 중계국(130)과 기지국(120)의 위치 관계를, 도 9(b)에는 중계국(130)의 등록 처리를 나타낸 시퀀스도를 나타낸다.
우선, 중계국(130)의 접속 제어부(352)는, 중계국 내의 각 단말 기능부(354)(354A, 354B)에 기동 요구를 행하고(S400), 각 단말 기능부(354A, 254B)는, 캐리어 센스를 실행하여, 각각이 통신 품질이 높은 기지국(120)과 독립적으로 무선 통신을 확립한다(S402).
각 단말 기능부(354A, 254B)는, 기지국(120)과의 무선 통신이 확립되면 그 완료 통지를 접속 제어부(352)에 송신한다(S404). 접속 제어부(352)는, 완료 통지에 포함되는 MAC 어드레스, IP어드레스, 기지국 처리 능력(Capabilitiy)을 위치 등록 정보 제어부(358)에 송신하고(S406), 또, 인증 키, 그 인증 키의 유효기간을 인증 정보 제어부(362)에 송신한다(S408). 이러한 접속 정보는, 정기적으로 각 단말 기능부(354)로부터 접속 제어부(352)에 통지되고(S410), 그 내용에 따라 중계국(130)의 핸드 오버가 이루어진다.
도 10은, (2) 중계국(130)의 핸드 오버 처리를 설명하기 위한 설명도이다. 특히 도 10(a)에는 중계국(130)과 기지국(120)의 위치 관계를, 도 10(b)에는 중계국(130)의 핸드 오버 처리를 나타낸 시퀀스도를 나타낸다.
중계국(130)은 단말 기능부(354A, 254B)를 통해서 기지국 120A와 통신을 실행하고 있다(S450). 접속 제어부(352)는, 단말 기능부(354)로부터 정기적인 접속 정보의 통지를 받아(S452), 중계국(130)의 이동에 의해 현재 접속되어 있는 기지국 120A와의 통신의 유지가 곤란하게 되면, 접속 제어부(352)는, 다른 기지국 120B로의 핸드 오버를 시도한다. 이러한 핸드 오버시에는, 단말 기능부(354A, 254B)를 한 번에 전환하지 않고, 타이밍을 늦추어 순차적으로 전환하고 있다.
우선, 접속 제어부(352)는, 기지국 120A에 접속되어 있는 2개의 단말 기능부(354A, 254B) 중 한쪽의 단말 기능부 354A에만 핸드 오버 지시를 행하고(S454), 단말 기능부 354A는, 기지국 120A에 핸드 오버 요구를 행한다(S456).
핸드 오버 요구를 수신한 기지국 120A는, 중계 서버(150)를 통하여 전환처의 기지국 120B에 단말 정보를 통지하고(S458), 또, 단말 기능부 354A에 대해 핸드 오버 응답을 회신한다(S460). 그리고 단말 기능부 354A는, 새로운 접속처인 기지국 120B에 접속 요구를 행하고(S462), 그 접속 응답(S464)에 의해 단말 기능부 354A와 기지국 120B의 통신 접속이 확립된다(S466). 단말 기능부 354A는 핸드 오버가 완료된 것을 접속 제어부(352)에 전달한다(S468).
접속 제어부(352)는, 단말 기능부 354A의 핸드 오버가 완료되면, 이어서 단말 기능부 354B에 핸드 오버 요구를 행한다. 이러한 핸드 오버의 동작은 대상이 단말 기능부 354B인 것을 제외하고, 단말 기능부 354A의 처리(S454~S468)와 실질적으로 동일하기 때문에, 여기에서는 그 설명을 생략한다.
접속 제어부(352)는, 단말 기능부 354A 및 354B의 핸드 오버가 완료되면, 그 때의 접속 정보를 위치 등록 정보 제어부(358) 및 인증 정보 제어부(362)에 송신한다(S470).
상기 서술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 중계국(130)의 핸드 오버에서는, 모든 단말 기능부(354)가 동시에 핸드 오버를 행하지 않고, 그 타이밍을 늦추어 실시되므로, 중계국(130) 전체적으로 통신이 중단되는 일 없이, 안정된 무선 통신이 가능해진다.
도 11은, (3) PHS 단말(110)에서의 중계국(130)과의 무선 확립 처리를 설명하기 위한 설명도이다. 특히 도 11(a)에는 중계국(130), 기지국(120), PHS 단말(110)의 위치 관계를, 도 11(b)에는 PHS 단말(110)에서의 중계국(130)과의 무선 확립 처리를 나타낸 시퀀스도를 나타낸다.
PHS 단말(110)은 이미 기지국(120)과 무선 통신을 확립하고 있다(S500). 이 때 기지국(120)은, 자국에 속하고 있는 중계국(130)의 기지국 기능부(356)를 인접하는 기지국(120)으로서 PHS 단말(110)에 알린다(S502). PHS 단말(110)은, 그 정보에 기초하여 기지국 기능부(356)로부터 송신되어 있는 알림 정보를 취득하여(S504), 핸드 오버의 준비를 행한다. PHS 단말(110)은, 기지국(120)으로부터의 인접 정보에 의해 핸드 오버의 타이밍을 도모할 수 있어, 이동체 내로의 순조로운 핸드 오버가 가능해진다.
PHS 단말(110)은, 기지국 기능부(356)로부터의 알림 정보를 통해서 중계국(130)에 캐리어 센스를 행하여, 기지국 기능부(356)로부터의 전계 강도가 소정값 이상이면 기지국(120)에 대해 핸드 오버 요구를 행한다(S506). 이 때, 대상이 되는 중계국(130)은 이동체 등의 한정된 공간에서의 통신이 되므로, 소정값을 통상의 기지국(120)에 대한 임계값보다 높은 값으로 설정할 수 있다.
기지국(120)은, PHS 단말(110)로부터 핸드 오버 요구를 받아, 중계 서버(150)에 핸드 오버를 지시하고, 중계 서버(150)의 확인을 취하면 그 핸드 오버 요구가 중계국(130)의 단말 기능부(354)를 통해서 접속 제어부(352)에 전달된다(S508). 그리고, 접속 제어부(352)는, 기지국 기능부(356)에 PHS 단말(110)로부터의 접속 요구가 도래하는 것을 대기한다(S510).
PHS 단말(110)은, 기지국(120)으로부터의 핸드 오버 응답(S512)에 따라 중계국(130)의 기지국 기능부(356)를 통해서 접속 제어부(352)에 접속 요구를 행하고(S514), 접속 제어부(352)는, PHS 단말(110)에 대해 준비 완료 응답을 행한다(S516). 기지국 기능부(356)는, 준비 완료 응답에 따라, 채널 정보 제어부(360)에 대해 채널 확보 요구를 행하고(S518), 채널 정보 제어부(360)는 단말 기능부(354)에서의 채널의 확보를 실행한다(S520). 이렇게 하여 PHS 단말(110)과 중계국(130) 및 중계국(130)과 기지국(120)의 무선 통신이 확립되어(S522), PHS 단말(110)은 통상의 기지국(120)과 동일한 무선 통신을 수행하는 것이 가능해진다.
그리고, 접속 제어부(352)는, 위치 추정부(350)에 의해 PHS 단말(110)이 이동체 내에 존재하는 것을 확인하면, 통신 품질이 높은 QoS를 선택시킨다. 이것에 의해 소비 전력을 저감하고, 또한, PHS 단말(110)의 핸드 오버의 임계값을 높여 핸드 오버를 억제한다(S524).
도 12는, (4) PHS 단말에서의 중계국으로부터의 이탈 처리를 설명하기 위한 설명도이다. 특히 도 12(a)에는 중계국(130), 기지국(120), PHS 단말(110)의 위치 관계를, 도 12(b)에는 PHS 단말에서의 중계국으로부터의 이탈 처리를 나타낸 시퀀스도를 나타낸다.
PHS 단말(110)은 이미 중계국(130)과 무선 통신을 확립하고 있으며, 또한 중계국(130)은 기지국(120)과의 무선 통신을 확립하고 있다(S550). 이 때, 위치 추정부(350)는 기지국 기능부(356)에 미약한 정량 신호를 발신시킨다(S552). PHS 단말(110)은 중계국(130)으로부터 발신된 이 정량 신호의 전파 강도를 소정 시간 간격으로 측정하여(S554), 전파 강도 정보로서 중계국(130)에 회신한다(S556). 이러한 전파 강도 정보는, 위치 추정부(350)에 의해 해석된다(S558).
여기서, 전파 강도 정보에 나타낸 전파 강도가, 소정값 이하 또는 전파 강도가 소정 변동폭을 일탈하고 있다고 위치 추정부(350)가 판단한 경우, 전파 강도의 현저한 열화가 있었다고 간주한다. 즉, PHS 단말(110)이 당해 이동체(160)로부터 이탈했다고 간주한다. 그리고, 접속 제어부(352)에 그 취지를 전달한다(S560). 접속 제어부(352)는, 기지국 기능부(356)를 통해서 PHS 단말(110)에 대해 핸드 오버 요구를 행한다(S562). 이 때, 핸드 오버 요구에는 자국이 무선 통신을 확립하고 있는 기지국(120)으로의 핸드 오버를 후보로 하도록 재촉하여, 이동성이 높은 QoS를 선택시키고, 소비 전력을 통상으로 되돌린다. 여기에서는, 핸드 오버 요구를 할 때, 자국과 무선 통신을 확립하고 있는 기지국(120)을 핸드 오버 후보로 하고 있지만, 이러한 경우에 한정되지 않고, 다른 기지국을 선택하도록 요구할 수도 있으며, PHS 단말(110)에 핸드 오버처의 기지국을 선택하도록 요구하는 것도 가능하다.
또, 중계국(130)이 PHS 단말(110)에 요구하는 핸드 오버 기준은, 기지국(120)이 PHS 단말(110)에 요구하는 핸드 오버 기준과 상이하게 해도 된다. 또한, PHS 단말(110)이 기지국(120)으로부터 다른 기지국으로 핸드 오버할 때의 핸드 오버 기준은, 기지국(120)으로부터 중계국(130)으로 핸드 오버할 때의 핸드 오버 기준과 상이하게 해도 된다.
또, 접속 제어부(352)는, 병행하여 기지국(120)에 핸드 오버에 필요한 PHS 단말(110)의 정보를 송신한다(S564). 기지국(120)은, 중계국(130)으로부터의 핸드 오버 요구를 받아, 중계 서버(150)에 핸드 오버를 지시하고, 중계 서버(150)의 확인을 얻어, PHS 단말(110)로부터의 접속 요구 대기 상태가 된다(S566).
PHS 단말(110)은, 기지국(120)으로부터 송신되는 알림 정보를 취득하여(S568), 핸드 오버의 준비를 행한다. PHS 단말(110)은, 이 알림 정보를 통해서 기지국(120)에 캐리어 센스를 행하여, 기지국(120)으로부터의 전계 강도가 소정값 이상이면, 그대로 기지국(120)을 핸드 오버처로 하고, 핸드 오버 응답을 중계국(130)에 회신한다(S570).
PHS 단말(110)은, 기지국(120)에 접속 요구를 송신한다(S572). 기지국(120)은, PHS 단말(110)로부터의 접속 요구를 받아, PHS 단말(110)에 접속 응답을 회신한다(S574). 이렇게 하여 PHS 단말(110)과 기지국(120)의 무선 통신이 확립된다(S576). 기지국 기능부(356)는, 핸드 오버 응답에 따라 채널 정보 제어부(360)에 대해 채널 해방 요구를 행하고(S578), 채널 정보 제어부(360)는 단말 기능부(354)에서의 채널의 해방을 실행한다(S580).
이러한 무선 통신 방법에 있어서도, PHS 단말(110)의 위치를 파악하여 안정된 통신 품질을 확보함과 함께, 무선 통신을 유지한 채로 심리스인 핸드 오버를 실현하는 것이 가능해진다.
즉 본 실시 형태에 이러한 중계국(130)의 대표적인 구성은, PHS 단말(110)과 기지국(120)의 통신을 중계 가능한 중계국(130)으로서, PHS 단말(110)과 기지국(120)의 통신을 중계하고 있는 경우에, PHS 단말(110)과 자국의 통신 품질을 감시하는 감시부(348)와, 감시한 결과에 따라, PHS 단말(110)과 기지국(120)이 자국을 통하지 않고 통신하도록 PHS 단말(110)을 제어하는 접속 제어부(352)를 구비했다. 이러한 중계국(130)은, 사람이 승강 가능한 이동체(160)에 설치되며, 감시부(348)의 감시 결과에 따라 PHS 단말(110)의 위치를 추정하는 위치 추정부(350)를 더 구비해도 된다.
상기 구성에 의해, 위치 추정부(350)는, PHS 단말(110)의 위치, 특히 이동체(160)의 안밖(승강) 어느 쪽에 위치하고 있는지를 파악하여, 접속 제어부(352)가 그 위치에 따라 PHS 단말(110)에 적절한 통신 상태를 제공한다. 이와 같이 PHS 단말(110)에 적절한 통신 상태를 제공함으로써, 이동체(160) 내에 머물고 있어도 안정된 QoS(Quality of Service)를 확보할 수 있어, 이동체(160) 밖으로 이탈했다고 해도 전환된 적절한 QoS에 의해, 무선 통신을 유지한 채로 심리스인 핸드 오버를 실현하는 것이 가능해진다.
위치 추정부(350)는, 통신 품질을 나타내는 값이 소정값 이상 또한 통신 품질이 소정 변동폭 내에서 안정되어 있을 때에 PHS 단말(110)이 이동체(160) 내에 존재한다고 판단할 수 있다.
이동체(160) 내로부터 이동체(160) 밖으로 나온 경우, 이동체(160)를 덮는 금속이 전파를 차폐하는 장벽이 되므로 무선 품질이 크게 열화된다. 또, 이동체(160) 밖으로 나온 후, 이동체(160)가 더 이동하면 중계국(130)과 PHS 단말(110)의 거리가 커지므로, 통신 품질은 더 열화하게 된다. 따라서, 통신 품질을 나타내는 값이 소정값 이상 또한 통신 품질이 소정 변동폭 내에서 안정되어 있을 때에 PHS 단말(110)의 이동체(160) 내의 존재를 판단할 수 있고, 그 이외의 상태에서는 PHS 단말(110)이 이동체(160) 밖에 존재한다고 판단할 수 있다. 또, 위치 추정부(350)는, 이동체(160) 안밖을 판별할 뿐만 아니라, 그 전환 시점을 판별할 수 있기 때문에, PHS 단말(110)과 중계국(130)이 핸드 오버가 곤란할 정도 멀어지기 전에 PHS 단말(110)에 핸드 오버를 재촉하는 것이 가능해져, 무선 통신을 유지한 채로 심리스인 핸드 오버를 더 확실히 실현하는 것이 가능해진다.
접속 제어부(352)는, PHS 단말(110)이 이동체(160) 내에 존재할 때 통신 품질이 높은 QoS를, PHS 단말(110)이 이동체(160) 밖에 존재할 때 이동성이 높은 QoS를 선택시켜도 된다.
이동체(160) 내에서는, 무선 통신을 방해하는 장벽도 없고, 또, 이동체(160)와 같은 소공간 내에서 중계국(130)과 PHS 단말(110)의 거리의 변화도 거의 없기 때문에, 통신 환경이 매우 좋다. 따라서, PHS 단말(110)이 이동체(160) 내에 존재하는 경우는, 통신 품질이 높은 QoS를 선택시킬 수 있으며, 또한, 소비 전력을 저감할 수 있다. 이동체(160) 밖에서는, 통신 품질이 보증되지 않기 때문에, 이동성이 높은 QoS를 선택시킴과 함께 소비 전력의 저감을 캔슬하지 않으면 안 된다.
접속 제어부(352)는, PHS 단말(110)이 이동체(160) 내에 존재할 때 핸드 오버의 억제를 지시하고, PHS 단말(110)이 이동체(160) 밖에 존재할 때 자국 이외의 기지국(120)으로의 핸드 오버를 지시해도 된다.
상기 서술한 바와 같이 이동체(160) 내에서는, 중계국(130)과의 양호한 통신 환경이 형성되기 때문에, 일시적으로 통신 품질이 좋은 기지국(120)이 존재했다고 해도 함부로 핸드 오버해서는 안된다. 또, 이동체(160) 밖에서는, 거리가 넓어질 가능성이 높은 중계국(130)과의 무선 통신을 언제까지나 유지해서는 안된다. 따라서, PHS 단말(110)은, 이동체(160) 내에 존재할 때에는 핸드 오버의 임계값이 높아지는 등의 조치에 의해 핸드 오버가 억제되고, 이동체(160) 밖에 존재할 때에는 그 임계값이 낮아지고 또한 당해 중계국(130) 이외의 다른 기지국(120)에 무선 통신이 이행된다.
접속 제어부(352)는, PHS 단말(110)이 이동체(160) 밖에 존재할 때 자국이 무선 통신을 수행하고 있는 기지국(120)으로의 핸드 오버를 지시해도 된다.
중계국(130)은 최적의 무선 통신처로서 임의의 기지국(120)을 선택하고 있다. 따라서, 직전까지 중계국(130)의 근방에 존재하고 있던 PHS 단말(110)도 중계국(130)이 무선 통신하고 있는 기지국(120)이 최적의 무선 통신처가 될 가능성이 높다. 중계국(130)은 자국과의 무선 통신이 양호한 이 기지국(120)의 정보를 PHS 단말(110)에 제공함으로써, PHS 단말(110)은 조기에 기지국(120)과의 무선 통신을 확립하는 것이 가능해진다.
당해 중계국(130)은, 기지국(120)에 대해 PHS 단말(110)로서 기능하는 단말 기능부(354)와, PHS 단말(110)에 대해 기지국(120)으로서 기능하는 기지국 기능부(356)를 더 구비해도 된다.
이러한 구성에 의해, 중계국(130)은, 기지국(120)과 접속하는 경우에 PHS 단말(110)로서 기능하여, 중계국(130)을 PHS 단말(110)과 같이 취급할 수 있다.
단말 기능부(354)는, 기지국(120)과 PHS 단말(110)의 사이에서 이용되는 무선 통신 방식에 의해 기지국(120)과 무선 통신을 행해도 된다.
이러한 구성에 의해, 중계국(130)과 기지국(120) 사이의 무선 통신 방식을 새롭게 준비할 필요가 없어져, PHS 단말(110)의 처리 부하 및 설비 코스트를 삭감할 수 있다. 또, 중계국(130)의 단말 기능부(354)는 이동체(160) 내의 PHS 단말(110)과 동등한 상황에 놓여지므로, PHS 단말(110) 대신에 통신 품질 등을 추측하고, 또한 PHS 단말(110)에 그 정보를 전달하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태의 대표적인 다른 구성은, PHS 단말(110)과 PHS 단말(110)과 무선 통신을 행하는 기지국(120)과, PHS 단말(110)과 기지국(120)의 통신을 중계 가능한 중계국(130)을 구비하는 무선 통신 시스템으로서, PHS 단말(110)은, 기지국(120) 또는 중계국(130)과 무선 통신을 확립하는 단말 무선 통신부(222)와, 중계국(130)으로부터의 핸드 오버 기준에 따라, 핸드 오버를 요구하는 핸드 오버 요구부(230)를 구비하고, 중계국(130)은, PHS 단말(110)과 기지국(120)의 통신을 중계하고 있는 경우에, PHS 단말(110)과 자국의 통신 품질을 감시하는 감시부(348)와, 감시부(348)의 감시 결과에 따라 PHS 단말(110)의 위치를 추정하는 위치 추정부(350)와, PHS 단말(110)의 위치에 따라, PHS 단말(110)과의 무선 통신의 QoS를 전환하고, PHS 단말(110)의 핸드 오버 기준을 전환시키는 접속 제어부(352)를 구비하며, 기지국(120)은, PHS 단말(110)로부터의 핸드 오버 요구에 따라, 중계국(130)과 자국의 핸드 오버를 실행하는 기지국 무선 통신부(254)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 실시 형태의 대표적인 다른 구성은, PHS 단말(110)과, PHS 단말(110)과 무선 통신을 행하는 기지국(120)과, PHS 단말(110)과 기지국(120)의 통신을 중계 가능한 중계국(130)을 이용하여 무선 통신을 실행하는 무선 통신 방법으로서, PHS 단말(110)은, 중계국(130)과 무선 통신을 확립하고, 중계국(130)은, PHS 단말(110)의 통신 품질을 감시하여 PHS 단말(110)의 위치를 추정하고, 중계국(130)은, PHS 단말(110)의 위치에 따라, PHS 단말(110)과의 무선 통신의 QoS를 전환하고, PHS 단말(110)의 핸드 오버 기준을 전환시키며, PHS 단말(110)은, 중계국(130)으로부터의 핸드 오버 기준에 따라, 지시된 기지국(120)으로의 핸드 오버 요구를 실행하고, 기지국(120)은, PHS 단말(110)로부터의 핸드 오버 요구에 따라, 중계국(130)으로부터 자국으로의 핸드 오버를 실행하는 것을 특징으로 한다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 관련된 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
상기 서술한 실시 형태에서는, PHS 단말 등을 예로 들어 무선 통신 단말을 설명했지만, 반드시 PHS 단말에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, OFDM 방식이나 OFDMA 방식을 이용한 고속 디지털 무선 통신(예를 들면, WiMAX, 차세대 PHS 등)에 의해 본 무선 통신 시스템을 구축하는 것은 가능하며, 그 경우에 무선 통신 단말이나 중계국은 OFDM 방식이나 OFDMA 방식에 대응한 통신 기능을 가지도록 하게 된다.
또한, 본 명세서의 무선 통신 방법에서의 각 공정은, 반드시 시퀀스도로서 기재된 순서에 따라 시계열로 처리할 필요는 없고, 병렬적 혹은 서브루틴에 의한 처리를 포함해도 된다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명은, 무선 통신 단말과 기지국의 통신을 중계 가능한 중계국, 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법으로 이용할 수 있다.
110 PHS 단말(무선 통신 단말) 120 기지국
130 중계국 160 이동체
350 위치 추정부 352 접속 제어부
354 단말 기능부 356 기지국 기능부
358 위치 등록 정보 제어부 360 채널 정보 제어부
362 인증 정보 제어부

Claims (10)

  1. 무선 통신 단말과 기지국의 무선 통신을 중계 가능한 중계국으로서,
    상기 기지국과 무선 통신을 행하는 단말 기능부와,
    상기 무선 통신 단말과 무선 통신을 행하는 기지국 기능부와,
    상기 무선 통신 단말과 기지국의 무선 통신을 중계하고 있을 때, 그 무선 통신 단말과 상기 기지국 기능부의 통신 품질에 따라, 자국(自局)을 통하지 않고, 그 무선 통신 단말과, 상기 단말 기능부가 무선 통신을 확립 가능한 기지국이 직접 무선 통신하도록 그 무선 통신 단말을 제어하는 접속 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중계국은, 사람이 승강 가능한 이동체에 설치되며,
    상기 통신 품질에 따라 상기 무선 통신 단말의 위치를 추정하는 위치 추정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 위치 추정부는, 상기 통신 품질을 나타내는 값이 소정값 이상 또한 당해 통신 품질이 소정 변동폭 내에서 안정되어 있을 때에 상기 무선 통신 단말이 상기 이동체 내에 존재한다고 판단하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 접속 제어부는, 상기 무선 통신 단말이 상기 이동체 내에 존재할 때 통신 품질이 높은 QoS를, 상기 무선 통신 단말이 상기 이동체 밖에 존재할 때 이동성이 높은 QoS를 선택시키는 것을 특징으로 하는 중계국.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 접속 제어부는, 상기 무선 통신 단말이 사람이 승강 가능한 이동체 내에 존재할 때 핸드 오버의 억제를 지시하고, 상기 무선 통신 단말이 상기 이동체 밖에 존재할 때 자국 이외의 기지국으로의 핸드 오버를 지시하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 접속 제어부는, 상기 무선 통신 단말이 상기 이동체 밖에 존재할 때 자국이 무선 통신을 수행하고 있는 기지국으로의 핸드 오버를 지시하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  7. 삭제
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단말 기능부는, 상기 기지국과 무선 통신 단말의 사이에서 이용되는 무선 통신 방식에 의해 상기 기지국과 무선 통신을 행하는 것을 특징으로 하는 중계국.
  9. 무선 통신 단말과, 그 무선 통신 단말과 무선 통신을 행하는 기지국과, 그 무선 통신 단말과 그 기지국의 무선 통신을 중계 가능한 중계국을 구비하는 무선 통신 시스템으로서,
    상기 무선 통신 단말은,
    상기 기지국 또는 중계국과 무선 통신을 확립하는 단말 무선 통신부와,
    상기 중계국으로부터의 핸드 오버 기준에 따라, 핸드 오버를 요구하는 핸드 오버 요구부를 구비하고,
    상기 중계국은,
    상기 기지국과 무선 통신을 행하는 단말 기능부와,
    상기 무선 통신 단말과 무선 통신을 행하는 기지국 기능부와,
    상기 무선 통신 단말과 기지국의 무선 통신을 중계하고 있을 때, 그 무선 통신 단말과 상기 기지국 기능부의 통신 품질에 따라, 자국을 통하지 않고, 그 무선 통신 단말과, 상기 단말 기능부가 무선 통신을 확립 가능한 기지국이 직접 무선 통신하도록 그 무선 통신 단말을 제어하는 접속 제어부를 구비하며,
    상기 기지국은,
    상기 무선 통신 단말로부터의 핸드 오버 요구에 따라, 상기 중계국과 자국의 핸드 오버를 실행하는 기지국 무선 통신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  10. 무선 통신 단말과, 그 무선 통신 단말과 무선 통신을 행하는 기지국과, 그 기지국과 무선 통신을 행하는 단말 기능부와, 그 무선 통신 단말과 무선 통신을 행하는 기지국 기능부를 구비하고, 그 무선 통신 단말과 그 기지국의 무선 통신을 중계 가능한 중계국을 이용하여 무선 통신을 실행하는 무선 통신 방법으로서,
    상기 무선 통신 단말은, 상기 중계국과 무선 통신을 확립하고,
    상기 중계국은, 상기 기지국 기능부와 상기 무선 통신 단말의 통신 품질에 따라, 자국을 통하지 않고, 그 무선 통신 단말과, 상기 단말 기능부가 무선 통신을 확립 가능한 기지국이 직접 무선 통신하도록 그 무선 통신 단말을 제어하고,
    상기 무선 통신 단말은, 상기 중계국의 제어에 따라, 지시된 기지국으로의 핸드 오버 요구를 실행하고,
    상기 기지국은, 상기 무선 통신 단말로부터의 핸드 오버 요구에 따라, 상기 중계국으로부터 자국으로의 핸드 오버를 실행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
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