WO2011030862A1 - 無線通信システム、無線基地局及びハンドオーバ制御方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a radio communication system, a radio base station, and a handover control method to which relay transmission is applied.
- the radio signal transmitted by the radio relay station mounted on the transport device reaches the outside of the transport device. For this reason, in the conventional method, even if the wireless terminal is connected to the wireless base station outside the transport equipment, if the wireless quality of the wireless signal received from the wireless relay station is good, the wireless relay station is wireless. It becomes a candidate for the handover destination of the terminal.
- the wireless relay station When a wireless terminal outside a transport device performs a handover to a wireless relay station installed in the transport device, the wireless relay station forms a narrow communication area. The terminal needs to perform handover from the radio relay station to the radio base station.
- the handover from the radio base station to the radio relay station may need to be performed immediately after the handover from the radio base station to the radio relay station, the handover from the radio base station to the radio relay station results in Often wasted.
- the conventional method has a problem that processing load and communication delay occur due to such useless handover.
- an object of the present invention is to provide a radio communication system, a radio base station, and a handover control method that can prevent processing load and communication delay due to useless handover when a radio relay station is used.
- the present invention has the following features.
- a wireless base station wireless base station 100A, wireless base station 100B, wireless base station 100C or wireless base station 100D
- a wireless terminal wireless terminal 200A, wireless terminal 200B, wireless terminal.
- 200C or radio terminal 200D wireless terminal 200A, wireless terminal 200B, wireless terminal.
- a radio relay station relay node 300A, relay node 300B, relay node 300C, or relay node 300D
- at least one of the radio terminal and the radio relay station is movable.
- a wireless communication system comprising a handover control unit (handover control unit 124) for controlling a handover in which the wireless terminal switches a connection destination, wherein the handover control unit is configured to connect the wireless terminal and the wireless relay station.
- a handover control unit for controlling a handover in which the wireless terminal switches a connection destination
- the handover control unit is configured to connect the wireless terminal and the wireless relay station.
- the wireless base station based on whether a predetermined condition indicating that the relative distance between the wireless terminal and the wireless relay station is not changed or is small is satisfied, the wireless base station The handover from to the radio relay station is controlled.
- control such as allowing handover from the wireless base station to the wireless relay station, or wireless relaying between the wireless terminal and the wireless relay station is possible.
- control such as prohibiting handover from the radio base station to the radio relay station. Therefore, when a radio relay station is used, processing load and communication delay due to useless handover can be prevented.
- the handover control unit may control the radio terminal to execute the handover from the radio base station to the radio relay station when the predetermined condition is satisfied.
- the handover control unit can detect the radio base station when a radio quality level between the radio terminal and the radio relay station is higher than a predetermined level and the predetermined condition is satisfied.
- the wireless terminal may be controlled to execute the handover from a station to the wireless relay station.
- Control may be performed so that the handover from the radio base station to the radio relay station is not executed.
- the predetermined condition may be a condition that a first value indicating a change amount of the relative distance over a predetermined time is equal to or less than a threshold value.
- first terminal position information indicating a position of the wireless terminal at a first time and first position information indicating a position of the wireless terminal at a second time after the predetermined time has elapsed from the first time.
- An information acquisition unit for example, information acquisition unit 121
- a first relative distance based on the first terminal position information and the first relay station position information, the second terminal position information, and the A second relative distance based on the second relay station position information is calculated, and a value indicating a difference between the calculated first relative distance and the second relative distance is calculated as the first value.
- a calculation unit (for example, a relative distance calculation unit 123) It may be provided in La.
- a second value indicating a moving distance of the wireless terminal over the predetermined time is calculated based on the first terminal position information and the second terminal position information, and the first relay station
- a second calculating unit (for example, a moving distance calculating unit 122) that calculates a third value indicating a moving distance of the radio relay station over the predetermined time based on the position information and the second relay station position information;
- the first calculation unit may calculate the first value when at least one of the second value or the third value is greater than zero.
- the level of radio quality between the radio terminal and the radio relay station is a first level after a lapse of the predetermined time from a first time when the radio terminal is in a state in which the radio terminal can connect to the radio relay station.
- An acquisition unit (for example, an information acquisition unit 521) that acquires terminal position information indicating the position of the wireless terminal at time 2 and relay station position information indicating the position of the wireless relay station at the second time;
- the relative distance between the wireless terminal and the wireless relay station at a first time is regarded as zero, and the relative distance between the position indicated by the terminal position information and the position indicated by the relay station position information is You may further provide the 1st calculation part (for example, relative distance calculation part 523) calculated as 1 value.
- the acquisition unit and the first calculation unit may be provided in the radio base station or a higher-level device (for example, the mobility management device 500) of the radio base station.
- the radio relay station is mounted on a transport device (transport device T) on which a user of the radio terminal can ride, and the radio relay station or the transport device is configured to perform communication conforming to a predetermined communication method.
- a first communication unit short-range wireless communication unit 360 or non-contact IC card communication unit 400
- the wireless terminal performs a second communication unit (near-field communication) that performs communication based on the predetermined communication method.
- the predetermined condition is a condition that a connection between the first communication unit and the second communication unit is established. Good.
- a feature of the radio base station of the present invention is that a radio terminal (radio terminal 200A, radio terminal 200B or radio terminal 200C) and a radio relay station (relay node 300A, relay node 300B or relay node 300C) at least one of which can move are used.
- a handover control unit (handover control unit 124) that controls a handover, which is a radio base station (radio base station 100A, radio base station 100B, or radio base station 100C) to be connected and is an operation in which the radio terminal switches a connection destination.
- FIG. 6 is a diagram for explaining a handover control operation according to the first embodiment of the present invention (No. 1).
- FIG. 6 is a diagram for explaining a handover control operation according to the first embodiment of the present invention (No. 2).
- the wireless terminal 200A periodically measures wireless quality.
- the radio terminal 200A may measure the radio quality when the level of the radio quality with the connection-destination radio base station 100A falls below a predetermined level.
- the wireless signal received by the wireless terminal 200A includes an identifier (cell ID) that identifies the transmission source of the wireless signal.
- cell ID identifies the transmission source of the wireless signal.
- wireless terminals report the measurement result of radio
- the relay node 300A is installed in the transport device T and moves as the transport device T moves.
- a bus is illustrated as the transport device T.
- the relay node 300A is a low-power relay base station that is wirelessly connected to the radio base station 100A and has a radio backhaul.
- the relay node 300A relays communication between the radio terminal 200A and the radio base station 100A. That is, when the radio terminal 200A is connected to the relay node 300A, the radio terminal 200A communicates indirectly with the radio base station 100A via the relay node 300A.
- the relay node 300A has a positioning system.
- the relay node 300A includes a GPS receiver 330 (see FIG. 3) that receives a signal from a GPS satellite.
- the radio base station 100A grasps the radio state of the radio terminal 200A based on the measurement report received from the radio terminal 200A, and if there is a need for handover to another radio base station, the radio base station 100A performs handover.
- a handover request is transmitted via the backhaul network to the previous candidate radio base station.
- the radio base station 100A receives a response from the handover destination candidate radio base station, and if the handover destination candidate radio base station can accept the radio terminal 200A, transmits a handover instruction to the radio terminal 200A. To do.
- the radio terminal 200A disconnects the connection with the radio base station 100A and then connects to the handover destination radio base station to complete the handover.
- E-UTRA Evolved Universal Terrestrial Radio Access
- E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
- the radio base station 100A grasps the radio state of the radio terminal 200A based on the measurement report received from the radio terminal 200A, and becomes a handover destination candidate when there is a need for handover to the relay node 300A.
- a handover request is transmitted to relay node 300A.
- the radio base station 100A receives the response from the handover destination candidate relay node 300A, and transmits a handover instruction to the radio terminal 200A if the handover destination candidate relay node 300A can accept the radio terminal 200A.
- the radio terminal 200A disconnects the connection with the radio base station 100A and then connects to the handover destination relay node 300A to complete the handover.
- the radio signal transmitted by the relay node 300A mounted on the transport device T reaches the outside of the transport device T. For this reason, if the radio terminal 200A connected to the radio base station 100A outside the transport device T has a radio quality level of a radio signal received from the relay node 300A equal to or higher than a predetermined level, the relay node 300A It becomes a candidate for the handover destination of 200A.
- relay node 300A if the radio quality level of the radio signal received by radio terminal 200A from relay node 300A is equal to or higher than the radio quality level of the radio signal received by radio terminal 200A from radio base station 100A, relay node 300A. Becomes a candidate for the handover destination of the radio terminal 200A.
- the communication area formed by the relay node 300A is narrow, so that when the radio terminal 200A or the relay node 300A moves, the radio terminal 200A Needs to perform handover from the relay node 300A to the radio base station 100A.
- the radio terminal 200A when the radio terminal 200A is located around the transport device T that is stopped due to a signal waiting, and the radio terminal 200A performs a handover from the radio base station 100A to the relay node 300A, When the device T resumes moving, the radio terminal 200A needs to perform a handover from the relay node 300A to the radio base station 100A. As a result, the handover from the radio base station 100A to the relay node 300A is wasted.
- the wireless terminal 200A when the wireless terminal 200A exists in the transport device T and moves as the transport device T moves, the wireless terminal 200A connects to the relay node 300A rather than connecting to the wireless base station 100A. Communication with the radio base station 100A can be performed under good conditions. Specifically, since relay node 300A has a higher wireless communication function than wireless terminal 200A, it can perform good communication with wireless base station 100A. In addition, since the wireless terminal 200A can perform wireless communication with small transmission power, it can suppress battery consumption.
- the radio base station 100A determines whether the radio base station 100A satisfies a predetermined condition indicating that the relative distance between the radio terminal 200A and the relay node 300A does not change or is kept small. Controls handover from the station 100A to the relay node 300A.
- a predetermined condition indicating that the relative distance between the radio terminal 200A and the relay node 300A does not change or is kept small. Controls handover from the station 100A to the relay node 300A.
- the predetermined condition it can be considered that the wireless terminal 200A exists in the transport device T. Further, when the predetermined condition is not satisfied, it can be considered that the wireless terminal 200A exists outside the transport device T.
- the predetermined condition is a condition that a value (first value) indicating a change amount of the relative distance between the radio terminal 200A and the relay node 300A over a predetermined time is equal to or less than a threshold value. . Details of the method for controlling handover will be described later.
- FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the radio terminal 200A.
- the radio terminal 200 ⁇ / b> A includes an antenna unit 201, an antenna unit 202, a transmission / reception unit 210, a GPS receiver 220, a control unit 230, a storage unit 240, and a battery 250.
- the transmission / reception unit 210 includes a radio unit 211 that processes radio frequency band signals (that is, radio signals), and a baseband unit 212 that processes baseband signals.
- the transmission / reception unit 210 transmits / receives a radio signal to / from the radio base station 100A or the relay node 300A via the antenna unit 201.
- the GPS receiver 220 receives signals from GPS satellites via the antenna unit 202.
- the control unit 230 is configured using, for example, a CPU, and controls various functions included in the wireless terminal 200A.
- the storage unit 240 is configured using, for example, a memory, and stores various types of information used for controlling the wireless terminal 200A.
- the battery 250 stores power supplied to each block of the wireless terminal 200A.
- the radio quality measurement unit 231 measures the radio quality of the radio signal received by the transmission / reception unit 210 regularly or irregularly.
- the transmission / reception unit 210 transmits a report of measurement results from the radio quality measurement unit 231 to the radio base station 100A.
- the radio quality is RSSI or CINR, but is not limited to the case where the value such as RSSI or CINR is transmitted as it is, and an index such as RSSI or CINR is transmitted to the radio base station 100A as a measurement result report. May be.
- the handover execution unit 233 executes a handover to the handover destination specified by the handover instruction.
- FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of relay node 300A.
- the relay node 300 ⁇ / b> A includes an antenna unit 301, an antenna unit 302, an antenna unit 303, a transmission / reception unit 310, a transmission / reception unit 320, a GPS receiver 330, a control unit 340, and a storage unit 350.
- the transmission / reception unit 310 includes a radio unit 311 that processes radio signals, and a baseband unit 312 that processes baseband signals.
- the transmission / reception unit 310 transmits / receives a radio signal to / from the radio base station 100 ⁇ / b> A via the antenna unit 301.
- the transmission / reception unit 320 includes a radio unit 321 that processes radio signals and a baseband unit 322 that processes baseband signals.
- the transmission / reception unit 320 transmits / receives a radio signal to / from the radio terminal 200 ⁇ / b> A via the antenna unit 302.
- the GPS receiver 330 receives signals from GPS satellites via the antenna unit 303.
- the control unit 340 is configured using a CPU, for example, and controls various functions provided in the relay node 300A.
- the storage unit 350 is configured using, for example, a memory, and stores various types of information used for controlling the relay node 300A.
- the control unit 340 includes a position measurement unit 341.
- the position measurement unit 341 measures the position of the relay node 300A based on the signal received by the GPS receiver 330.
- the position measurement unit 232 corresponds to a second position measurement unit.
- the transmission / reception unit 310 transmits the report of the position measurement result from the position measurement unit 341 to the radio base station 100A.
- FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the radio base station 100A.
- the radio base station 100A includes an antenna unit 101, a transmission / reception unit 110, a control unit 120, a backhaul communication unit 130, and a storage unit 140.
- the transmission / reception unit 110 includes a radio unit 111 that processes radio signals, and a baseband unit 122 that processes baseband signals.
- the transmission / reception unit 110 transmits / receives a radio signal to / from the radio terminal 200A or the relay node 300A via the antenna unit 101.
- the information acquisition unit 121 acquires the position information (terminal position information) of the wireless terminal 200A based on the position measurement result report received by the transmission / reception unit 110 from the wireless terminal 200A. Further, the information acquisition unit 121 acquires the position information (relay station position information) of the relay node 300A based on the report of the position measurement result received by the transmission / reception unit 110 from the relay node 300A.
- the relative distance calculation unit 123 is a value indicating a change amount of the relative distance between the radio terminal 200A and the relay node 300A over a predetermined time based on the terminal position information and the relay station position information acquired by the information acquisition unit 121 ( First value) is calculated.
- the relative distance calculation unit 123 corresponds to a first calculation unit. Details of the relative distance calculation operation by the relative distance calculation unit 123 will be described later.
- the handover control unit 124 performs control related to handover. For example, the handover control unit 124 determines a handover destination and generates a message related to the handover.
- the handover control unit 124 generates a message instructing handover from the radio base station 100A to the relay node 300A when the value indicating the amount of change in the relative distance calculated by the relative distance calculation unit 123 is equal to or less than the threshold value.
- the transmission / reception unit 110 transmits the message to the radio terminal 200A. Details of the handover control operation by the handover control unit 124 will be described later.
- FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the handover control operation.
- unit 121 acquires position information A (X1, Y1, Z1) of relay node 300A and position information B (X2, Y2, Z2) of radio terminal 200A.
- the position information is defined by the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate, but the Z coordinate (vertical direction) is not necessarily included in the position information.
- Timing t in a state in which the wireless quality level between the wireless terminal 200A and the relay node 300A is higher than the wireless quality level between the wireless terminal 200A and the wireless base station 100A after a predetermined time has elapsed from the timing 0.
- the information acquisition unit 121 as shown in FIG. 5, the position information A ′ (X1 ′, Y1 ′, Z1 ′) of the relay node 300A and the position information B ′ (X2) of the radio terminal 200A. ', Y2', Z2 ').
- the moving distance calculation unit 122 calculates the distance between A and A ′ as the moving distance (MDA) of the relay node 300A using the calculation formula shown in FIG. 5, and calculates the distance between B and B ′ as the wireless terminal 200A. It is calculated as the movement distance (MDB).
- the information acquisition unit 121 further passes a predetermined time from the timing t as shown in FIG.
- the position of the relay node 300A at the timing 2t in a state where the level of radio quality between the radio terminal 200A and the relay node 300A is higher than the level of radio quality between the radio terminal 200A and the radio base station 100A.
- Information A ′′ (X1 ′′, Y1 ′′, Z1 ′′) and position information B ′′ (X2 ′′, Y2 ′′, Z2 ′′) of the wireless terminal 200A are acquired.
- the relative distance calculation unit 123 calculates a difference (for example,
- the handover control unit 124 When the difference is equal to or smaller than the threshold value, the handover control unit 124 generates a handover instruction from the radio base station 100A to the relay node 300A, and transmits the instruction from the transmission / reception unit 110 to the radio terminal 200A.
- the handover control unit 124 determines that the radio quality level between the radio terminal 200A and the relay node 300A is higher than the radio quality level between the radio terminal 200A and the radio base station 100A, and the relative distance. When the value of the amount of change (difference) is less than or equal to the threshold value, control is performed so that the radio terminal 200A performs a handover from the radio base station 100A to the relay node 300A.
- the handover control unit 124 changes the relative distance even if the level of the radio quality between the radio terminal 200A and the relay node 300A is higher than the level of the radio quality between the radio terminal 200A and the radio base station 100A.
- the amount (difference) value is larger than the threshold value, control is performed so that the radio terminal 200A does not perform a handover from the radio base station 100A to the relay node 300A.
- the handover to the relay node 300A is executed when the radio terminal 200A exists in the transport device T, and the relay node when the radio terminal 200A does not exist in the transport device T.
- the handover to 300A can be prevented from being executed.
- the wireless terminal 200A and the relay node 300A By calculating the value of the change (difference) in relative distance when at least one of the moving distances is greater than zero, the accuracy of determining whether or not the wireless terminal 200A is present in the transport device T is improved. I am letting.
- FIG. 7 is an operation sequence diagram illustrating a detailed operation example of the radio communication system 1.
- step S101 the radio base station 100A transmits Measurement Control, which is a message for controlling radio quality measurement in the radio terminal 200A, to the radio terminal 200A.
- Measurement Control is a message for controlling radio quality measurement in the radio terminal 200A
- step S102 the radio base station 100A transmits / receives packet data, which is data other than control data used for communication control, to / from the radio terminal 200A. Transmission / reception of packet data is continued after step S102.
- step S103 the radio base station 100A allocates radio resources to be used for reporting radio quality measurement results in the radio terminal 200A to the radio terminals 200A, and transmits UL allocation to the radio terminal 200A as a message indicating the allocation result. .
- step S104 the radio terminal 200A measures the radio quality of the received radio signal in accordance with Measurement Control received from the radio base station 100A in step S101, and transmits a measurement report that is a message indicating the measurement result to the radio base station 100A. To do.
- the radio base station 100A determines whether or not the radio terminal 200A needs to be handed over based on the measurement report received from the radio terminal 200A in step S104.
- the radio base station 100A compares the radio quality corresponding to the radio base station 100A with the radio quality corresponding to another node (another radio base station or the relay node 300A), and determines the radio quality corresponding to the other node. If the wireless quality is better than the wireless quality corresponding to the wireless base station 100A, it is determined that the wireless terminal 200A needs to be handed over.
- step S106 the radio base station 100A determines whether or not the handover target that is a candidate for the handover destination of the radio terminal 200A is the relay node 300A. For example, the radio base station 100A determines whether the handover target is the relay node 300A based on the cell ID included in the measurement report. When the handover target is the relay node 300A, the process proceeds to the subsequent processing.
- step S107 the radio base station 100A transmits a position information request for requesting transmission of position measurement result information to the radio terminal 200A.
- step S108 the radio base station 100A transmits a position information request for requesting transmission of position measurement result information to the relay node 300A.
- the radio terminal 200A When receiving the position information request from the radio base station 100A in step S107, the radio terminal 200A performs position measurement and transmits a position information report indicating the position measurement result to the radio base station 100A in step S109.
- the radio base station 100A stores the location information of the radio terminal 200A based on the location information report received from the radio terminal 200A in step S109.
- the radio base station 100A stores the position information of the relay node 300A based on the position information report received from the relay node 300A in step S110.
- step S112 the radio base station 100A measures a certain time. After a predetermined time has elapsed, in step S113, the radio base station 100A transmits MeasurementAControl to the radio terminal 200A.
- step S114 the radio base station 100A allocates radio resources used for reporting the measurement result of radio quality in the radio terminal 200A to the radio terminal 200A, and transmits UL allocation to the radio terminal 200A.
- step S115 the radio terminal 200A measures the radio quality of the received radio signal in accordance with Measurement Control received from the radio base station 100A in step S114, and transmits a measurement report to the radio base station 100A.
- the radio base station 100A determines whether or not the radio terminal 200A needs to be handed over based on the measurement report received from the radio terminal 200A in step S115.
- the radio base station 100A compares the radio quality corresponding to the radio base station 100A and the radio quality corresponding to the relay node 300A, and the radio quality corresponding to the relay node 300A corresponds to the radio quality corresponding to the radio base station 100A. If it is better, it is determined that the radio terminal 200A needs to be handed over to the relay node 300A. When it is determined that the radio terminal 200A needs to be handed over to the relay node 300A, the process proceeds to the subsequent processes.
- step S117 the radio base station 100A transmits a location information request to the radio terminal 200A.
- step S118 the radio base station 100A transmits a position information request to the relay node 300A.
- the radio terminal 200A Upon receiving the position information request from the radio base station 100A in step S117, the radio terminal 200A performs position measurement again and transmits a position information report indicating the position measurement result to the radio base station 100A in step S119.
- the radio base station 100A receives the position information report from the radio terminal 200A and the relay node 300A, receives the position information re-request from the radio base station 100A, and the radio base station 100A receives from the radio terminal 200A and the relay node 300A.
- the time until receiving again is a predetermined time.
- step S121 the radio base station 100A calculates the movement distances of the radio terminal 200A and the relay node 300A.
- the process returns to step S112.
- this number is set to a predetermined number (see FIG. 6).
- the process proceeds to step S122.
- step S122 the radio base station 100A calculates the relative distance 1 from the position information of the radio terminal 200A and the relay node 300A held in step S111, and based on the position information reports received in steps S119 and S120. The distance 2 is calculated. Then, the radio base station 100A calculates the difference between the relative distance 1 and the relative distance 2.
- the handover control unit 124 of the radio base station 100A determines that the radio quality level between the radio terminal 200A and the relay node 300A is the radio terminal 200A and the radio base.
- the radio quality level between the radio base station 100A and the relay node 300A is higher than the level of radio quality with the station 100A and the change amount (difference) in the relative distance is equal to or less than the threshold, the radio terminal 200A performs handover from the radio base station 100A to the relay node 300A. Control to execute.
- the handover to the relay node 300A is executed when the radio terminal 200A exists in the transport device T, and the relay node when the radio terminal 200A does not exist in the transport device T.
- the handover to 300A can be prevented from being executed. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to prevent processing load and communication delay due to useless handover.
- the value of the change amount (difference) of the relative distance is not calculated, and at least one of the radio terminal 200A and the radio base station 100A is calculated.
- the traffic load in the radio section increases due to a control message between the relay node 300A and the radio base station 100A, packet transfer of the radio terminal to be handed over, or the like.
- the radio base station 100A performs processing related to handover of a radio terminal, an increase in traffic load can be avoided.
- the handover control unit 124 when the radio quality level between the radio terminal 200A and the relay node 300A is higher than the radio quality level between the radio terminal 200A and the radio base station 100A, The position information request is transmitted to the radio terminal 200A and the relay node 300A. That is, when the level of the radio quality between the radio terminal 200A and the relay node 300A is equal to or lower than the level of the radio quality between the radio terminal 200A and the radio base station 100A, the handover control unit 124 Is not transmitted to the radio terminal 200A and the relay node 300A.
- the location information report can be transmitted to the radio terminal 200A and the relay node 300A only when the handover needs to be performed. Therefore, the overhead can be reduced as compared with the case where the radio terminal 200A and the relay node 300A regularly transmit the position information report.
- FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a radio communication system according to the second embodiment.
- the relay node 300 ⁇ / b> B is mounted on a transport device T on which a user of the radio terminal 200 ⁇ / b> B can get.
- the transport device T is not limited to the bus exemplified in the first embodiment, and may be a train or the like.
- FIG. 8 illustrates a case where the wireless terminal 200B exists in the transport device T.
- the radio base station 100B is an immovable macro base station, as in the first embodiment.
- the radio terminal 200B is connected to the radio base station 100B.
- Each of the wireless terminal 200B and the relay node 300B includes a communication unit that performs communication based on a communication method different from LTE.
- the communication method is a short-range wireless communication method having a communication distance that allows communication only within the transport device T. Examples of short-range wireless communication methods include Bluetooth, ZigBee, UWB (Ultra Wide Band), and the like.
- FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the radio terminal 200B.
- the wireless terminal 200B is different from the wireless terminal 200A according to the first embodiment in that it includes a short-range wireless communication unit 260.
- the short-range wireless communication unit 260 performs wireless communication conforming to the short-range wireless communication system via the antenna unit 206.
- the short-range wireless communication unit 260 corresponds to a second communication unit.
- the control unit 230 includes a short-range wireless communication control unit 234 that controls wireless communication by the short-range wireless communication unit 260.
- step S202 the radio base station 100B transmits and receives packet data (so-called user data), which is data other than control data used for communication control, to and from the radio terminal 200B. Transmission / reception of packet data is continued after step S202.
- packet data so-called user data
- user data data other than control data used for communication control
- the short-range wireless communication control unit 234 of the wireless terminal 200B uses the short-range wireless communication unit 260 to establish a connection using the short-range wireless communication method with the relay node 300B. For example, when the wireless terminal 200B moves into the short-range wireless communication area of the relay node 300B, the short-range wireless communication control unit 234 of the wireless terminal 200B confirms that a device that supports the short-range wireless communication method exists in the vicinity. Detects and automatically establishes a short-range wireless communication connection.
- step S204 the wireless terminal 200B transmits a connection establishment notification, which is a message indicating that a connection has been established with the relay node 300B by the short-range wireless communication method, to the wireless base station 100B.
- the short-range wireless communication method in the second embodiment is changed to a non-contact IC card communication method.
- the communicable distance of the non-contact IC card communication method is very short, for example, about 10 cm.
- FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the wireless terminal 200C.
- the wireless terminal 200 ⁇ / b> C is different from the wireless terminal 200 ⁇ / b> B according to the second embodiment in that it includes a non-contact IC card unit 270.
- the non-contact IC card unit 270 performs wireless communication conforming to the non-contact IC card communication method.
- the non-contact IC card unit 270 corresponds to a second communication unit.
- the control unit 230 includes a non-contact IC card communication control unit 235 that controls wireless communication using the non-contact IC card communication method.
- steps S301 and S302 are the same as those in the second embodiment described above.
- the handover control unit 124 of the radio base station 100C determines whether or not a connection by the contactless IC card communication method is established between the radio terminal 200C and the relay node 300C. Based on the above, the handover from the radio base station 100C to the relay node 300C is controlled.
- FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of the radio communication system 1 according to the third embodiment.
- the radio communication system 1 according to the third embodiment is configured based on LTE-Advanced as in the first embodiment, and includes a radio base station 100D, a radio terminal 200D, a relay node 300D ( Wireless relay station), and a core network 700.
- the location information server 600 collects the arrival time difference of radio signals received from a plurality of radio base stations by each of the radio terminal 200D and the relay node 300D, the base station ID included in the radio signal, and the like, Each position information of the relay node 300D is generated and managed.
- E-SMLC Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
- UE User Equipment
- FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the mobility management device 500. As illustrated in FIG. 16, the mobility management device 500 includes a transmission / reception unit 510, a control unit 520, and a storage unit 530.
- the information acquisition unit 521 determines the position of the relay node 300D. Get information A (X1, Y1, Z1).
- the state in which the wireless terminal 200D can be connected to the relay node 300D is, for example, that the wireless quality level between the wireless terminal 200D and the relay node 300D is higher than the wireless quality level between the wireless terminal 200D and the wireless base station 100D. Also means good condition.
- the information acquisition unit 521 has the position information A ′ (X1 ′, Y1 ′, Z1 ′) of the relay node 300D and the position information B ( X2, Y2, Z2).
- the relative distance (RD) between A ′ and B calculated by the relative distance calculation unit 523 is the relative distance between the radio terminal 200D and the relay node 300D over a predetermined time (first time to second time). This corresponds to a first value indicating the amount of change.
- the handover determining unit 524 determines that the handover from the radio base station 100D to the relay node 300D by the radio terminal 200D is permitted (affirmed), and accordingly. Is transmitted from the transmission / reception unit 510 to the radio base station 100D.
- the threshold value is a value corresponding to a predetermined distance from the relay node 300D (for example, a range in the transport equipment T) as shown by a circle centered on the relay node 300D in FIG.
- the handover control unit 124 of the radio base station 100D instructs the radio terminal 200D to perform a handover to the relay node 300D.
- the information acquisition unit 521 has the position information A ′ (X1 ′, Y1 ′, Z1 ′) of the relay node 300D and the position information B ( X2, Y2, Z2).
- FIG. 19 is an operation sequence diagram illustrating a detailed operation example of the radio communication system 1 according to the third embodiment.
- the radio base station 100D stops the timer related to the handover when the determination request message to the mobility management device 500 passes through the radio base station 100D.
- the radio base station 100D performs processing for enabling the radio terminal 200D to make a radio quality measurement request after a predetermined time (described later in steps S422 and S423).
- step S409 the mobility management device 500 receives the determination request message.
- step S410 the mobility management device 500 transmits a location information request message requesting location information of the relay node 300D to the location information server 600.
- the location information server 600 measures the location information of the relay node 300D in response to the location information request message. In step S413, the location information server 600 transmits the measurement result of the location information to the mobility management device 500.
- step S414 the mobility management device 500 holds the position information of the relay node 300D.
- step S415 the mobility management device 500 waits for a predetermined interval to elapse.
- step S416 the mobility management device 500 transmits a location information request message for requesting location information of each of the relay node 300D and the radio terminal 200D to the location information server 600.
- the location information server 600 that has received the location information request message measures the location information of each of the relay node 300D and the wireless terminal 200D.
- the location information server 600 transmits the location information measurement result to the mobility management device 500.
- the time from when the location information notification (step S413) arrives to the mobility management device 500 from the location information server 600 first until the next location information notification (step S420) arrives is defined as a predetermined time.
- step S421 the mobility management device 500 calculates the travel distance according to the handover control operation 1 or 2 described above.
- the handover control operation 1 when the moving distance of the relay node 300D is 0, the process returns to step S414, and steps S414 to S420 are repeated.
- the handover control operation 2 when the movement distances of the radio terminal 200D and the relay node 300D are 0, the process returns to step S414, and steps S414 to S420 are repeated.
- the number of times that the mobility management apparatus 500 can repeat this process is limited, and this number is set to a predetermined number.
- the mobility management device 500 After a predetermined number of times or after re-notification of location information, for the handover control operation 1, when the mobility management device 500 determines that the travel distance of the relay node 300D is not 0, each of the radio terminal 200D and the relay node 300D The relative distance is calculated from the position information. Regarding the handover control operation 2, the mobility management device 500 calculates the relative distance from the position information of the radio terminal 200D and the relay node 300D when the movement distances of the radio terminal 200D and the relay node 300D are not zero.
- the mobility management device 500 determines that the handover from the radio base station 100D to the relay node 300D by the radio terminal 200D is allowed (affirmed), and the calculated relative distance is If it is determined that the value is equal to or greater than the threshold, it is determined that the handover from the radio base station 100D to the relay node 300D by the radio terminal 200D is rejected (denied).
- step S421 the mobility management apparatus 500 transmits information on the determination result to the radio base station 100D.
- step S422 the radio base station 100D allocates resources so that the radio terminal 200D can notify the radio base station 100D of the radio quality measurement result.
- step S423 the radio terminal 200D notifies the radio base station 100D of the measurement result of the radio quality according to the instruction from the radio base station 100D.
- the measurement result includes information on the wireless quality between the wireless terminal 200D and the relay node 300D.
- the radio base station 100D determines the radio base station 100D by the radio terminal 200D based on the determination result information received from the mobility management device 500 in step S424 and the measurement result received from the radio terminal 200D in step S423. Determines whether to execute a handover from the relay node 300D to the relay node 300D.
- the radio base station 100D determines that the handover result by the mobility management device 500 is permitted (affirmed) and the radio terminal station 100D has a good radio quality between the radio terminal 200D and the relay node 300D. It is determined that the handover from the radio base station 100D to the relay node 300D by 200D is executed. When it is determined that the handover is to be executed, whether or not the relay node 300D can accept is confirmed, and thereafter an instruction for handover to the relay node 300D is transmitted to the radio terminal 200D.
- the relative distance between the radio terminal 200D and the relay node 300D is By assuming that there is no (zero), it is possible to omit the method of measuring the location information of the radio terminal 200D at the time when the handover request is made, and thus it is possible to reduce calculations related to handover.
- the handover control operation 1 when the relay node 300D is moving, based on the relative distance between the relay node 300D and the radio terminal 200D at a position after a predetermined time has elapsed in the relay node 300D.
- the relay node 300D by controlling the handover to the relay node 300D, it is possible to reduce the process of calculating the moving distance of the radio terminal 200D.
- the position information is measured by the core network 700 (specifically, the position information server 600), and thus there is no system capable of measuring the position information by a single wireless terminal 200D such as GPS.
- the control signal between the radio terminal 200D, the radio base station 100D, and the core network 700 can be reduced, and the traffic load can be reduced.
- first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment described above is not limited to being implemented individually, and may be implemented by appropriately combining the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment. Good.
- each of the handover control operations 1 and 2 according to the third embodiment is applicable to the system configuration of the first embodiment. That is, even if the information acquisition unit 121, the movement distance calculation unit 122, and the relative distance calculation unit 123 of the radio base station 100A according to the first embodiment execute the handover control operations 1 and 2 according to the third embodiment, respectively. Good. Since each of the handover control operations 1 and 2 according to the third embodiment can omit the acquisition of position information as compared with the handover control operation according to the first embodiment, the traffic load between the terminal and the base station can be reduced. .
- the handover control operation described in the first embodiment is applicable to the system configuration of the third embodiment. That is, the information acquisition unit 521, the movement distance calculation unit 522, and the relative distance calculation unit 523 of the movement management device 500 according to the third embodiment may execute the handover control operation described in the first embodiment.
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Abstract
本発明の無線通信システムは、無線基地局100Aに無線端末200A及びリレーノード300Aが接続しており、無線端末200A及びリレーノード300Aの少なくとも一方が移動可能である。無線基地局100Aは、無線端末200Aが接続先を切り替える動作であるハンドオーバを制御する。無線基地局100Aは、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを制御する。
Description
本発明は、中継伝送が適用される無線通信システム、無線基地局及びハンドオーバ制御方法に関する。
現在運用されている第3世代及び第3.5世代無線通信システムよりも高速な通信を実現する次世代の無線通信システムとして、無線通信システムの標準化団体である3GPP(3rd Generation Partnership Project)で標準化されているLTE(Long Term Evolution)がある。
LTEは3GPP Release 8として技術仕様が定まり、現在はRelease 8の機能拡張版であるRelease 9、及び、LTEを高度化したLTE Advancedの検討が行われている。LTE Advancedでは、リレーノードと呼ばれる固定若しくは移動可能な無線中継局を用いた中継伝送の採用が予定されている(例えば、非特許文献1参照)。
無線中継局は、無線基地局(マクロ基地局)に無線により接続する小出力の中継基地局である。無線中継局に接続する無線端末は、無線中継局を介して無線基地局との通信を行う。電車やバスなどの輸送機器に無線中継局を搭載し、当該輸送機器内に存在する無線端末が無線中継局に接続することで、無線基地局に接続するよりも良い条件で通信を行うことができる。
また、無線端末は、現在接続中の無線基地局よりも無線品質の良好な無線基地局に接続先を切り替えるハンドオーバを実行する。無線端末は、無線基地局間のハンドオーバだけでなく、無線基地局から無線中継局へのハンドオーバを行うことができる。この場合、無線端末は、現在接続中の無線基地局よりも無線品質の良好な無線中継局へのハンドオーバを行う。
3GPP TR 36.814 V0.4.1、 9章 "Relaying functionality"、 2009年2月
ところで、輸送機器に搭載された無線中継局が送信する無線信号は、輸送機器外にも到達する。このため、従来の方法では、当該輸送機器外において無線基地局に接続している無線端末であっても、無線中継局から受信する無線信号の無線品質が良好であれば、無線中継局が無線端末のハンドオーバ先の候補になる。
輸送機器外の無線端末が、当該輸送機器に設置された無線中継局へのハンドオーバを行った場合、無線中継局が形成する通信エリアは狭いことから、無線端末又は無線中継局が移動すると、無線端末は無線中継局から無線基地局へのハンドオーバを行う必要がある。
このように、無線基地局から無線中継局へのハンドオーバを行って直ぐに無線中継局から無線基地局へのハンドオーバを行う必要が生じ得るため、無線基地局から無線中継局へのハンドオーバは結果的に無駄になることが多い。従来の方法では、このような無駄なハンドオーバによって処理負荷及び通信遅延が発生する問題があった。
そこで、本発明は、無線中継局が用いられる場合において、無駄なハンドオーバによる処理負荷及び通信遅延の発生を防止できる無線通信システム、無線基地局及びハンドオーバ制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の無線通信システムの特徴は、無線基地局(無線基地局100A、無線基地局100B、無線基地局100C又は無線基地局100D)に無線端末(無線端末200A、無線端末200B、無線端末200C又は無線端末200D)及び無線中継局(リレーノード300A、リレーノード300B、リレーノード300C、又はリレーノード300D)が接続しており、前記無線端末及び前記無線中継局の少なくとも一方が移動可能である無線通信システムであって、前記無線端末が接続先を切り替える動作であるハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部(ハンドオーバ制御部124)を備え、前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを制御することを要旨とする。
このような特徴によれば、無線端末と無線中継局との間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、無線基地局から無線中継局へのハンドオーバが制御される。これにより、無線端末と無線中継局との間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されるケースでは無線基地局から無線中継局へのハンドオーバを許容するといった制御や、無線端末と無線中継局との間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されないケースでは無線基地局から無線中継局へのハンドオーバを禁止するといった制御が可能になる。したがって、無線中継局が用いられる場合において、無駄なハンドオーバによる処理負荷及び通信遅延の発生を防止できる。
上記の特徴において、前記ハンドオーバ制御部は、前記所定の条件が満たされた場合に、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを前記無線端末に実行させるよう制御してもよい。
上記の特徴において、前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の無線品質のレベルが所定レベルよりも高く、且つ、前記所定の条件が満たされた場合に、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを前記無線端末に実行させるよう制御してもよい。
上記の特徴において、前記ハンドオーバ制御部は、前記所定の条件が満たされていない場合に、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを前記無線端末に実行させないよう制御してもよい。
上記の特徴において、前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の無線品質のレベルが所定レベルよりも高くても、前記所定の条件が満たされていない場合には、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを実行させないよう制御してもよい。
上記の特徴において、前記所定の条件とは、所定時間に渡る前記相対距離の変化量を示す第1の値が閾値以下であるという条件であってもよい。
上記の特徴において、第1の時刻における前記無線端末の位置を示す第1の端末位置情報と、前記第1の時刻から前記所定時間経過後の第2の時刻における前記無線端末の位置を示す第2の端末位置情報と、前記第1の時刻における前記無線中継局の位置を示す第1の中継局位置情報と、前記第2の時刻における前記無線中継局の位置を示す第2の中継局位置情報とを取得する取得部(例えば情報取得部121)と、前記第1の端末位置情報及び前記第1の中継局位置情報に基づく第1の相対距離と、前記第2の端末位置情報及び前記第2の中継局位置情報に基づく第2の相対距離とを算出し、前記算出した第1の相対距離及び第2の相対距離の差を示す値を前記第1の値として算出する第1の算出部(例えば相対距離算出部123)とをさらに備えてもよい。
上記の特徴において、前記第1の端末位置情報及び前記第2の端末位置情報に基づいて前記所定時間に渡る前記無線端末の移動距離を示す第2の値を算出し、前記第1の中継局位置情報及び前記第2の中継局位置情報に基づいて前記所定時間に渡る前記無線中継局の移動距離を示す第3の値を算出する第2の算出部(例えば移動距離算出部122)をさらに備え、前記第1の算出部は、前記第2の値又は前記第3の値の少なくとも一方がゼロよりも大きい場合に、前記第1の値を算出してもよい。
上記の特徴において、前記無線端末と前記無線中継局との間の無線品質のレベルが、前記無線端末が前記無線中継局に接続可能な状態にある第1の時刻から前記所定時間経過後の第2の時刻における前記無線端末の位置を示す端末位置情報と、前記第2の時刻における前記無線中継局の位置を示す中継局位置情報とを取得する取得部(例えば情報取得部521)と、前記第1の時刻における前記無線端末と前記無線中継局との間の相対距離をゼロとみなして、前記端末位置情報が示す位置と前記中継局位置情報が示す位置との間の相対距離を前記第1の値として算出する第1の算出部(例えば相対距離算出部523)とをさらに備えてもよい。
上記の特徴において、前記第1の時刻における前記無線中継局の位置を示す第1の中継局位置情報及び前記第2の時刻における前記無線中継局の位置を示す第2の中継局位置情報に基づいて、前記所定時間に渡る前記無線中継局の移動距離を示す値を算出する第2の算出部(例えば移動距離算出部522)をさらに備え、前記第1の算出部は、前記第2の算出部によって算出された前記値がゼロよりも大きい場合に、前記第1の値を算出してもよい。
上記の特徴において、前記取得部及び前記第1の算出部は、前記無線基地局又は前記無線基地局の上位装置(例えば移動管理装置500)に設けられてもよい。
上記の特徴において、前記無線端末は、前記無線端末の位置を測定する第1の位置測定部(位置測定部232)を有し、前記無線中継局は、前記無線中継局の位置を測定する第2の位置測定部(位置測定部341)を有し、前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の無線品質のレベルが所定レベルよりも高い場合に、位置測定結果の情報の送信を要求する位置情報要求を前記無線端末及び前記無線中継局に送信してもよい。
上記の特徴において、前記無線中継局は、前記無線端末のユーザが乗ることのできる輸送機器(輸送機器T)に搭載され、前記無線中継局又は前記輸送機器は、所定の通信方式に準拠した通信を行う第1の通信部(近距離無線通信部360又は非接触ICカード通信部400)を有し、前記無線端末は、前記所定の通信方式に準拠した通信を行う第2の通信部(近距離無線通信部260又は非接触ICカード部270)を有し、前記所定の条件とは、前記第1の通信部と前記第2の通信部との接続が確立されたという条件であってもよい。
上記の特徴において、前記所定の通信方式は、前記輸送機器内でのみ通信可能な程度の通信距離を有する通信方式であってもよい。
上記の特徴において、前記所定の通信方式は、近距離無線通信方式又は非接触ICカード通信方式であってもよい。
本発明の無線基地局の特徴は、少なくとも一方が移動可能である無線端末(無線端末200A、無線端末200B又は無線端末200C)及び無線中継局(リレーノード300A、リレーノード300B又はリレーノード300C)が接続する無線基地局(無線基地局100A、無線基地局100B又は無線基地局100C)であって、前記無線端末が接続先を切り替える動作であるハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部(ハンドオーバ制御部124)を備え、前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを制御することを要旨とする。
本発明のハンドオーバ制御方法の特徴は、無線基地局に無線端末及び無線中継局が接続しており、前記無線端末及び前記無線中継局の少なくとも一方が移動可能である無線通信システムにおいて、前記無線端末が接続先を切り替える動作であるハンドオーバを制御するハンドオーバ制御方法であって、前記無線端末と前記無線中継局との間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを制御するステップを含むことを要旨とする。
本発明によれば、無線中継局が用いられる場合において、無駄なハンドオーバによる処理負荷及び通信遅延の発生を防止できる無線通信システム、無線基地局及びハンドオーバ制御方法を提供できる。
以下において、本発明の第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態及びその他の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
[第1実施形態]
第1実施形態においては、(1)無線通信システムの構成、(2)無線通信システムの動作、(3)第1実施形態の作用・効果の順に説明する。
第1実施形態においては、(1)無線通信システムの構成、(2)無線通信システムの動作、(3)第1実施形態の作用・効果の順に説明する。
(1)無線通信システムの構成
まず、第1実施形態に係る無線通信システムの構成について、(1.1)無線通信システムの全体構成、(1.2)無線通信システムの詳細構成の順に説明する。
まず、第1実施形態に係る無線通信システムの構成について、(1.1)無線通信システムの全体構成、(1.2)無線通信システムの詳細構成の順に説明する。
(1.1)無線通信システムの全体構成
図1は、第1実施形態に係る無線通信システム1の構成を示す図である。無線通信システム1は、無線基地局100A、無線端末200A、及びリレーノード300A(無線中継局)を有する。無線通信システム1は、例えば、第4世代(4G)携帯電話システムとして位置づけられているLTE-Advancedに基づいて構成されている。
図1は、第1実施形態に係る無線通信システム1の構成を示す図である。無線通信システム1は、無線基地局100A、無線端末200A、及びリレーノード300A(無線中継局)を有する。無線通信システム1は、例えば、第4世代(4G)携帯電話システムとして位置づけられているLTE-Advancedに基づいて構成されている。
無線基地局100Aは、例えば半径が数百m程度のセルを形成するマクロ基地局である。無線基地局100Aが形成するセルとは、無線基地局100Aに接続可能な通信エリアである。図1の例では、無線基地局100Aは、ビルBに設置されており、移動不能である。
無線基地局100Aは、図示を省略するバックホールネットワークに接続されている。バックホールネットワークは有線通信網であり、無線基地局100Aはバックホールネットワークを介して他の無線基地局との基地局間通信を行うことができる。
無線端末200A及びリレーノード300Aは、無線基地局100Aが形成するセル内に位置している。無線端末200A及びリレーノード300Aは、無線基地局100Aに無線により接続している。
無線端末200Aは、ユーザUが所持しており、ユーザUの移動に伴って移動する。無線端末200Aは、携帯電話端末であってもよく、カード型の通信端末であってもよい。無線端末200Aは、無線基地局100Aに接続し、無線基地局100Aと直接的な無線通信を行う。無線端末200Aは、接続先の切り替え動作であるハンドオーバを実行する。無線端末200Aは、一の無線基地局から他の無線基地局へのハンドオーバだけでなく、一の無線基地局から一のリレーノードへのハンドオーバも実行できる。
無線端末200Aは、GPS(Global Positioning System)など、自身の位置情報を取得できるシステム(以下、測位システム)を具備している。第1実施形態では、無線端末200Aは、GPS衛星からの信号を受信するGPS受信機220(図2参照)を有する。
無線端末200Aは、受信する無線信号の無線品質の測定を行う。無線品質としては、周期的に送信される参照信号の受信電界強度(RSSI)、又は当該参照信号の搬送波対干渉雑音比(CINR)等である。無線端末200Aは、接続先の無線基地局100Aから受信する無線信号の無線品質だけでなく、受信可能な無線信号の無線品質を測定する。
無線端末200Aは、定期的に無線品質を測定する。あるいは、無線端末200Aは、接続先の無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルが所定レベルを下回った場合等に無線品質を測定してもよい。
無線端末200Aが受信する無線信号には、当該無線信号の送信元を識別する識別子(セルID)が含まれている。無線端末200Aは、無線品質の測定結果をセルIDと共に無線基地局100Aに報告する。このような報告は、LTEにおいて測定報告(Measurement Report)と称される。
リレーノード300Aは、輸送機器Tに設置されており、輸送機器Tの移動に伴って移動する。図1では、輸送機器Tとしてバスを例示している。リレーノード300Aは、無線基地局100Aに無線により接続し、無線のバックホールを持つ小出力の中継基地局である。無線端末200Aがリレーノード300Aに接続した場合、リレーノード300Aは、無線端末200Aと無線基地局100Aとの通信を中継する。すなわち、無線端末200Aは、リレーノード300Aに接続した場合には、リレーノード300Aを介して無線基地局100Aと間接的に通信する。
リレーノード300Aは、測位システムを具備している。第1実施形態では、リレーノード300Aは、GPS衛星からの信号を受信するGPS受信機330(図3参照)を有している。
無線基地局100Aは、無線基地局100Aに接続する無線端末200Aについてのハンドオーバの決定権を持っている。無線端末200Aは、ハンドオーバの指示を無線基地局100Aから受信した場合には、無線基地局100Aによって指定されたハンドオーバ先へのハンドオーバを実行する。
具体的には、無線基地局100Aは、無線端末200Aから受信した測定報告に基づいて無線端末200Aの無線状態を把握し、他の無線基地局へのハンドオーバの必要性がある場合には、ハンドオーバ先の候補となる無線基地局に対し、バックホールネットワークを介してハンドオーバリクエストを送信する。そして、無線基地局100Aは、ハンドオーバ先候補の無線基地局からの応答を受信し、ハンドオーバ先候補の無線基地局が無線端末200Aを受け入れ可能であれば、無線端末200Aに対してハンドオーバ指示を送信する。無線端末200Aは、無線基地局100Aとの接続を切断後、ハンドオーバ先の無線基地局に接続することでハンドオーバを完了する。このような手順の詳細については、例えば、3GPP TS 36.300:“Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description”: Figure 10.1.2.1.1-1 Intra-MME/Serving Gateway HOを参照されたい。
また、無線基地局100Aは、無線端末200Aから受信した測定報告に基づいて無線端末200Aの無線状態を把握し、リレーノード300Aへのハンドオーバの必要性がある場合には、ハンドオーバ先の候補となるリレーノード300Aに対し、ハンドオーバリクエストを送信する。そして、無線基地局100Aは、ハンドオーバ先候補のリレーノード300Aからの応答を受信し、ハンドオーバ先候補のリレーノード300Aが無線端末200Aを受け入れ可能であれば、無線端末200Aにハンドオーバ指示を送信する。無線端末200Aは、無線基地局100Aとの接続を切断後、ハンドオーバ先のリレーノード300Aに接続することでハンドオーバを完了する。
輸送機器Tに搭載されたリレーノード300Aが送信する無線信号は、輸送機器T外にも到達する。このため、当該輸送機器T外において無線基地局100Aに接続している無線端末200Aは、リレーノード300Aから受信する無線信号の無線品質のレベルが所定レベル以上であれば、リレーノード300Aが無線端末200Aのハンドオーバ先の候補になる。
具体的には、リレーノード300Aから無線端末200Aが受信する無線信号の無線品質のレベルが、無線基地局100Aから無線端末200Aが受信する無線信号の無線品質のレベル以上であれば、リレーノード300Aが無線端末200Aのハンドオーバ先の候補になる。
無線端末200Aが、輸送機器Tに設置されたリレーノード300Aへのハンドオーバを行った場合、リレーノード300Aが形成する通信エリアは狭いことから、無線端末200A又はリレーノード300Aが移動すると、無線端末200Aはリレーノード300Aから無線基地局100Aへのハンドオーバを行う必要がある。
図1の例では、信号待ちにより停止している輸送機器Tの周辺に無線端末200Aが位置しており、無線端末200Aが無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを行った場合において、輸送機器Tが移動を再開すると、無線端末200Aはリレーノード300Aから無線基地局100Aへのハンドオーバを行う必要がある。結果として、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバは無駄になる。
一方で、無線端末200Aが輸送機器T内に存在し、輸送機器Tの移動に伴って移動する場合、無線端末200Aは、リレーノード300Aに接続することで、無線基地局100Aに接続するよりも良い条件で無線基地局100Aとの通信を行うことができる。具体的には、リレーノード300Aは無線端末200Aよりも高度な無線通信機能を有するため、無線基地局100Aと良好な通信を行うことができる。また、無線端末200Aは、小さな送信電力での無線通信が可能であるため、バッテリの消費を抑制できる。
そこで、無線基地局100Aは、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを制御する。所定の条件が満たされた場合には、無線端末200Aが輸送機器T内に存在するとみなすことができる。また、所定の条件が満たされていない場合には、無線端末200Aが輸送機器T外に存在するとみなすことができる。
第1実施形態では、所定の条件とは、所定時間に渡る無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の相対距離の変化量を示す値(第1の値)が閾値以下であるという条件である。ハンドオーバを制御する方法の詳細については後述する。
(1.2)無線通信システムの詳細構成
次に、(1.2.1)無線端末の構成、(1.2.2)リレーノードの構成、(1.2.3)無線基地局の構成について説明する。
次に、(1.2.1)無線端末の構成、(1.2.2)リレーノードの構成、(1.2.3)無線基地局の構成について説明する。
(1.2.1)無線端末の構成
図2は、無線端末200Aの構成を示すブロック図である。図2に示すように、無線端末200Aは、アンテナ部201、アンテナ部202、送受信部210、GPS受信機220、制御部230、記憶部240、及びバッテリ250を有する。
図2は、無線端末200Aの構成を示すブロック図である。図2に示すように、無線端末200Aは、アンテナ部201、アンテナ部202、送受信部210、GPS受信機220、制御部230、記憶部240、及びバッテリ250を有する。
送受信部210は、無線周波数帯の信号(すなわち無線信号)を処理する無線部211と、ベースバンド帯の信号を処理するベースバンド部212とを有する。送受信部210は、アンテナ部201を介して、無線基地局100A又はリレーノード300Aとの間で無線信号の送受信を行う。
GPS受信機220は、アンテナ部202を介してGPS衛星からの信号を受信する。制御部230は、例えばCPUを用いて構成され、無線端末200Aが具備する各種の機能を制御する。記憶部240は、例えばメモリを用いて構成され、無線端末200Aの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。バッテリ250は、無線端末200Aの各ブロックに供給される電力を蓄える。
制御部230は、無線品質測定部231、位置測定部232、及びハンドオーバ実行部233を有する。
無線品質測定部231は、送受信部210が受信する無線信号の無線品質を定期的又は不定期に測定する。送受信部210は、無線品質測定部231による測定結果の報告を無線基地局100Aに送信する。上述したように、無線品質はRSSI又はCINR等であるが、RSSI又はCINR等の値をそのまま送信する場合に限らず、RSSI又はCINR等のインデックスを測定結果の報告として無線基地局100Aに送信してもよい。
位置測定部232は、GPS受信機220が受信した信号に基づいて、無線端末200Aの位置を測定する。位置測定部232は、第1の位置測定部に相当する。送受信部210は、位置測定部232による位置測定結果の報告を無線基地局100Aに送信する。
ハンドオーバ実行部233は、ハンドオーバの指示を送受信部210が受信した場合、ハンドオーバの指示により指定されたハンドオーバ先へのハンドオーバを実行する。
(1.2.2)リレーノードの構成
図3は、リレーノード300Aの構成を示すブロック図である。図3に示すように、リレーノード300Aは、アンテナ部301、アンテナ部302、アンテナ部303、送受信部310、送受信部320、GPS受信機330、制御部340、及び記憶部350を有する。
図3は、リレーノード300Aの構成を示すブロック図である。図3に示すように、リレーノード300Aは、アンテナ部301、アンテナ部302、アンテナ部303、送受信部310、送受信部320、GPS受信機330、制御部340、及び記憶部350を有する。
送受信部310は、無線信号を処理する無線部311と、ベースバンド帯の信号を処理するベースバンド部312とを有する。送受信部310は、アンテナ部301を介して、無線基地局100Aとの間で無線信号の送受信を行う。
送受信部320は、無線信号を処理する無線部321と、ベースバンド帯の信号を処理するベースバンド部322とを有する。送受信部320は、アンテナ部302を介して、無線端末200Aとの間で無線信号の送受信を行う。GPS受信機330は、アンテナ部303を介してGPS衛星からの信号を受信する。制御部340は、例えばCPUを用いて構成され、リレーノード300Aが具備する各種の機能を制御する。記憶部350は、例えばメモリを用いて構成され、リレーノード300Aの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。
制御部340は、位置測定部341を有する。位置測定部341は、GPS受信機330が受信した信号に基づいて、リレーノード300Aの位置を測定する。位置測定部232は、第2の位置測定部に相当する。送受信部310は、位置測定部341による位置測定結果の報告を無線基地局100Aに送信する。
(1.2.3)無線基地局の構成
図4は、無線基地局100Aの構成を示すブロック図である。図4に示すように、無線基地局100Aは、アンテナ部101、送受信部110、制御部120、バックホール通信部130、及び記憶部140を有する。
図4は、無線基地局100Aの構成を示すブロック図である。図4に示すように、無線基地局100Aは、アンテナ部101、送受信部110、制御部120、バックホール通信部130、及び記憶部140を有する。
送受信部110は、無線信号を処理する無線部111と、ベースバンド帯の信号を処理するベースバンド部122とを有する。送受信部110は、アンテナ部101を介して、無線端末200A又はリレーノード300Aとの間で無線信号の送受信を行う。
制御部120は、例えばCPUを用いて構成され、無線基地局100Aが具備する各種の機能を制御する。バックホール通信部130は、バックホールネットワークを介して他の無線基地局との通信を行う。記憶部140は、例えばメモリを用いて構成され、無線基地局100Aの制御等に用いられる各種の情報を記憶する。
制御部120は、情報取得部121、移動距離算出部122、相対距離算出部123、及びハンドオーバ制御部124を有する。
情報取得部121は、送受信部110が無線端末200Aから受信する位置測定結果の報告に基づいて無線端末200Aの位置情報(端末位置情報)を取得する。また、情報取得部121は、送受信部110がリレーノード300Aから受信する位置測定結果の報告に基づいてリレーノード300Aの位置情報(中継局位置情報)を取得する。
移動距離算出部122は、所定時間に渡る無線端末200Aの移動距離を示す値(第2の値)と、所定時間に渡るリレーノード300Aの移動距離を示す値(第3の値)とを算出する。移動距離算出部122は、第2の算出部に相当する。移動距離算出部122による移動距離算出動作の詳細については後述する。
相対距離算出部123は、情報取得部121が取得する端末位置情報及び中継局位置情報に基づいて、所定時間に渡る無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の相対距離の変化量を示す値(第1の値)を算出する。相対距離算出部123は、第1の算出部に相当する。相対距離算出部123による相対距離算出動作の詳細については後述する。
ハンドオーバ制御部124は、ハンドオーバに関する制御を行う。例えばハンドオーバ制御部124は、ハンドオーバ先の決定やハンドオーバに関するメッセージの生成を行う。
ハンドオーバ制御部124は、相対距離算出部123によって算出された相対距離の変化量を示す値が閾値以下である場合に、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを指示するメッセージを生成する。送受信部110は、当該メッセージを無線端末200Aに送信する。ハンドオーバ制御部124によるハンドオーバ制御動作の詳細については後述する。
(2)無線通信システムの動作
次に、(2.1)ハンドオーバ制御動作、(2.2)無線通信システムの詳細動作例について説明する。
次に、(2.1)ハンドオーバ制御動作、(2.2)無線通信システムの詳細動作例について説明する。
(2.1)ハンドオーバ制御動作
図5及び図6は、ハンドオーバ制御動作を説明するための図である。
図5及び図6は、ハンドオーバ制御動作を説明するための図である。
まず、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルよりも高い状態におけるタイミング0(図6参照)において、情報取得部121は、図5に示すように、リレーノード300Aの位置情報A(X1,Y1,Z1)と、無線端末200Aの位置情報B(X2,Y2,Z2)とを取得する。ここでは位置情報がX座標、Y座標、Z座標で定義されているが、Z座標(垂直方向)は必ずしも位置情報に含まれていなくてもよい。
タイミング0から所定時間経過後であって、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルよりも高い状態におけるタイミングt(図6参照)において、情報取得部121は、図5に示すように、リレーノード300Aの位置情報A’(X1’,Y1’,Z1’)と、無線端末200Aの位置情報B’(X2’,Y2’,Z2’)とを取得する。
移動距離算出部122は、図5に記載の計算式を用いて、A, A’間の距離をリレーノード300Aの移動距離(MDA)として算出し、B, B’間の距離を無線端末200Aの移動距離(MDB)として算出する。
リレーノード300Aの移動距離(MDA)又は無線端末200Aの移動距離(MDB)の少なくとも一方がゼロよりも大きい場合、相対距離算出部123は、図5に記載の計算式に従って、A, B間の相対距離1(RD1)を算出し、A’, B’間の相対距離2(RD2)を算出する。さらに、相対距離算出部123は、相対距離1(RD1)と相対距離2(RD2)との差分(例えば|RD1 - RD2|)を算出する。このようにして算出される相対距離の差分は、所定時間(0~tの期間)に渡る無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の相対距離の変化量を示す第1の値に相当する。
相対距離1(RD1)と相対距離2(RD2)との差分が閾値以下である場合、ハンドオーバ制御部124は、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバの指示を生成し、当該指示を送受信部110から無線端末200Aに送信させる。これにより、無線端末200Aは、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを実行する。
一方、リレーノード300Aの移動距離(MDA)又は無線端末200Aの移動距離(MDB)の両方がゼロである場合、情報取得部121は、図6に示すように、タイミングtからさらに所定時間経過後であって、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルよりも高い状態におけるタイミング2tにおいて、リレーノード300Aの位置情報A”(X1”,Y1”,Z1”)と、無線端末200Aの位置情報B”(X2”,Y2”,Z2”)とを取得する。
移動距離算出部122は、A, A”間の距離をリレーノード300Aの移動距離(MDA’)として算出し、B, B”間の距離を無線端末200Aの移動距離(MDB’)として算出する。リレーノード300Aの移動距離(MDA’)又は無線端末200Aの移動距離(MDB’)の少なくとも一方がゼロよりも大きい場合、相対距離算出部123は、A, B間の相対距離1(RD1)を算出し、A”, B”間の相対距離2(RD2’)を算出する。さらに、相対距離算出部123は、相対距離1(RD1)と相対距離2(RD2’)との差分(例えば|RD1 - RD2’|)を算出する。当該差分が閾値以下である場合、ハンドオーバ制御部124は、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバの指示を生成し、当該指示を送受信部110から無線端末200Aに送信させる。
このように、ハンドオーバ制御部124は、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルよりも高く、且つ、相対距離の変化量(差分)の値が閾値以下である場合に、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを無線端末200Aに実行させるよう制御する。
また、ハンドオーバ制御部124は、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルよりも高くても、相対距離の変化量(差分)の値が閾値よりも大きい場合には、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを無線端末200Aに実行させないよう制御する。
このようなハンドオーバ制御を行うことで、無線端末200Aが輸送機器T内に存在する場合にはリレーノード300Aへのハンドオーバを実行させ、無線端末200Aが輸送機器T内に存在しない場合にはリレーノード300Aへのハンドオーバを実行させないようにすることができる。
また、無線端末200A及びリレーノード300Aのそれぞれの移動距離がゼロである場合には、無線端末200Aが輸送機器T内に存在するか否かの判定が難しいため、無線端末200A及びリレーノード300Aの少なくとも一方の移動距離がゼロよりも大きくなったときに相対距離の変化量(差分)の値を算出することで、無線端末200Aが輸送機器T内に存在するか否かの判定の精度を向上させている。
(2.2)無線通信システムの詳細動作例
図7は、無線通信システム1の詳細動作例を示す動作シーケンス図である。
図7は、無線通信システム1の詳細動作例を示す動作シーケンス図である。
ステップS101において、無線基地局100Aは、無線端末200Aにおける無線品質の測定を制御するためのメッセージであるMeasurement Controlを無線端末200Aに送信する。
ステップS102において、無線基地局100Aは、通信の制御に使用する制御データ以外のデータであるパケットデータを無線端末200Aと送受信する。パケットデータの送受信はステップS102以降においても継続される。
ステップS103において、無線基地局100Aは、無線端末200Aにおける無線品質の測定結果の報告に使用される無線リソースを無線端末200Aに割り当て、割り当て結果を示すメッセージであるUL allocationを無線端末200Aに送信する。
ステップS104において、無線端末200Aは、ステップS101で無線基地局100Aから受信したMeasurement Controlに従い、受信する無線信号の無線品質を測定し、測定結果を示すメッセージである測定報告を無線基地局100Aに送信する。
ステップS105において、無線基地局100Aは、ステップS104で無線端末200Aから受信した測定報告に基づいて、無線端末200Aにハンドオーバを行わせる必要があるか否かを判断する。無線基地局100Aは、無線基地局100Aに対応する無線品質と、他のノード(他の無線基地局又はリレーノード300A)に対応する無線品質とを比較し、他のノードに対応する無線品質の方が無線基地局100Aに対応する無線品質よりも良好である場合には、無線端末200Aにハンドオーバを行わせる必要があると判断する。
ステップS106において、無線基地局100Aは、無線端末200Aのハンドオーバ先の候補であるハンドオーバターゲットがリレーノード300Aであるか否かを判断する。無線基地局100Aは、例えば、測定報告に含まれるセルIDに基づいて、ハンドオーバターゲットがリレーノード300Aであるか否かを判断する。ハンドオーバターゲットがリレーノード300Aである場合、以降の処理に進む。
ステップS107において、無線基地局100Aは、位置測定結果の情報の送信を要求する位置情報要求を無線端末200Aに送信する。ステップS108において、無線基地局100Aは、位置測定結果の情報の送信を要求する位置情報要求をリレーノード300Aに送信する。
無線端末200Aは、ステップS107で位置情報要求を無線基地局100Aから受信すると、ステップS109において、位置測定を行うとともに、位置測定結果を示す位置情報報告を無線基地局100Aに送信する。
リレーノード300Aは、ステップS108で位置情報要求を無線基地局100Aから受信すると、ステップS110において、位置測定を行うとともに、位置測定結果を示す位置情報報告を無線基地局100Aに送信する。
ステップS111において、無線基地局100Aは、ステップS109で無線端末200Aから受信した位置情報報告に基づいて、無線端末200Aの位置情報を記憶する。無線基地局100Aは、ステップS110でリレーノード300Aから受信した位置情報報告に基づいて、リレーノード300Aの位置情報を記憶する。
ステップS112において、無線基地局100Aは、一定時間を計時する。一定時間の経過後、ステップS113において、無線基地局100Aは、Measurement Controlを無線端末200Aに送信する。
ステップS114において、無線基地局100Aは、無線端末200Aにおける無線品質の測定結果の報告に使用される無線リソースを無線端末200Aに割り当て、UL allocationを無線端末200Aに送信する。
ステップS115において、無線端末200Aは、ステップS114で無線基地局100Aから受信したMeasurement Controlに従い、受信する無線信号の無線品質を測定し、測定報告を無線基地局100Aに送信する。
ステップS116において、無線基地局100Aは、ステップS115で無線端末200Aから受信した測定報告に基づいて、無線端末200Aにハンドオーバを行わせる必要があるか否かを判断する。無線基地局100Aは、無線基地局100Aに対応する無線品質と、リレーノード300Aに対応する無線品質とを比較し、リレーノード300Aに対応する無線品質の方が無線基地局100Aに対応する無線品質よりも良好である場合には、リレーノード300Aへのハンドオーバを無線端末200Aに行わせる必要があると判断する。リレーノード300Aへのハンドオーバを無線端末200Aに行わせる必要があると判断される場合、以降の処理に進む。
ステップS117において、無線基地局100Aは、位置情報要求を無線端末200Aに送信する。ステップS118において、無線基地局100Aは、位置情報要求をリレーノード300Aに送信する。
無線端末200Aは、ステップS117で位置情報要求を無線基地局100Aから受信すると、ステップS119において、改めて位置測定を行うとともに、位置測定結果を示す位置情報報告を無線基地局100Aに送信する。
リレーノード300Aは、ステップS118で位置情報要求を無線基地局100Aから受信すると、ステップS120において、改めて位置測定を行うとともに、位置測定結果を示す位置情報報告を無線基地局100Aに送信する。
ここで、無線基地局100Aが無線端末200A及びリレーノード300Aから位置情報報告を受信してから、無線基地局100Aからの位置情報再要求により、無線基地局100Aが無線端末200A及びリレーノード300Aから改めて受信するまでの時間を所定時間とする。
ステップS121において、無線基地局100Aは、無線端末200A及びリレーノード300Aそれぞれの移動距離を算出する。無線端末200A及びリレーノード300Aの両移動距離が0である場合、処理がステップS112に戻る。ただし、無線基地局100Aがこの処理を繰り返すことが出来る回数は限られているものとし、この回数を所定回数とする(図6参照)。無線端末200A及びリレーノード300Aの少なくとも一方の移動距離が0よりも大きい場合、処理がステップS122に進む。
ステップS122において、無線基地局100Aは、ステップS111で保持しておいた無線端末200A及びリレーノード300Aの位置情報より相対距離1を算出し、ステップS119及びS120で受信した位置情報報告に基づいて相対距離2を算出する。そして、無線基地局100Aは、相対距離1と相対距離2との差分を算出する。
ステップS122において相対距離1と相対距離2との差分が閾値以下である場合、ステップS124において、無線基地局100Aは、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを決定し、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバの指示を無線端末200Aに送信する。一方、ステップS122において相対距離1と相対距離2との差分が閾値よりも大きい場合、無線基地局100Aは、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを取り止める。
(3)第1実施形態の作用・効果
以上説明したように、無線基地局100Aのハンドオーバ制御部124は、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルよりも高く、且つ、相対距離の変化量(差分)の値が閾値以下である場合に、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを無線端末200Aに実行させるよう制御する。
以上説明したように、無線基地局100Aのハンドオーバ制御部124は、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルよりも高く、且つ、相対距離の変化量(差分)の値が閾値以下である場合に、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを無線端末200Aに実行させるよう制御する。
また、ハンドオーバ制御部124は、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルよりも高くても、相対距離の変化量(差分)の値が閾値よりも大きい場合には、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバを無線端末200Aに実行させないよう制御する。
このようなハンドオーバ制御を行うことで、無線端末200Aが輸送機器T内に存在する場合にはリレーノード300Aへのハンドオーバを実行させ、無線端末200Aが輸送機器T内に存在しない場合にはリレーノード300Aへのハンドオーバを実行させないようにすることができる。したがって、第1実施形態によれば、無駄なハンドオーバによる処理負荷及び通信遅延の発生を防止できる。
特に、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバは、無線基地局間でのハンドオーバと比較してオーバーヘッドが大きくなる。第1実施形態によれば、無線基地局100Aからリレーノード300Aへのハンドオーバが行われる確率を低減できるため、オーバーヘッドを抑制できる。
また、無線端末200A及び無線基地局100Aの両方の移動距離がゼロである場合には相対距離の変化量(差分)の値を算出せずに、無線端末200A及び無線基地局100Aの少なくとも一方の移動距離がゼロよりも大きくなったときに相対距離の変化量(差分)の値を算出することで、判定精度を向上させることができる。
また、リレーノード300Aが無線端末のハンドオーバに関わる処理を行うケースにおいては、リレーノード300Aと無線基地局100A間のコントロールメッセージやハンドオーバ対象の無線端末のパケット転送などにより無線区間におけるトラフィック負荷が増大する。第1実施形態のように、無線基地局100Aが無線端末のハンドオーバに関わる処理を行うことにより、トラフィック負荷の増大を回避できる。
第1実施形態では、ハンドオーバ制御部124は、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベルよりも高い場合に、位置情報要求を無線端末200A及びリレーノード300Aに送信する。すなわち、ハンドオーバ制御部124は、無線端末200Aとリレーノード300Aとの間の無線品質のレベルが無線端末200Aと無線基地局100Aとの間の無線品質のレベル以下である場合には、位置情報要求を無線端末200A及びリレーノード300Aに送信しない。
これにより、ハンドオーバを行う必要があるときにのみ位置情報報告を無線端末200A及びリレーノード300Aに送信させることができる。したがって、無線端末200A及びリレーノード300Aが位置情報報告を定期的に送信する場合と比較して、オーバヘッドを低減できる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。具体的には、(1)無線通信システムの構成、(2)無線端末の構成、(3)リレーノードの構成、(4)無線通信システムの詳細動作例、(5)第2実施形態の作用・効果について説明する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。具体的には、(1)無線通信システムの構成、(2)無線端末の構成、(3)リレーノードの構成、(4)無線通信システムの詳細動作例、(5)第2実施形態の作用・効果について説明する。
第2実施形態においては、第1実施形態と異なる点を主に説明し、重複する説明を省略する。
(1)無線通信システムの構成
図8は、第2実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。
図8は、第2実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。
図8に示すように、リレーノード300Bは、無線端末200Bのユーザが乗ることのできる輸送機器Tに搭載されている。輸送機器Tは、第1実施形態で例示したバスに限らず、電車等であってもよい。
図8では、無線端末200Bが輸送機器T内に存在するケースを例示している。無線基地局100Bは、第1実施形態と同様に、移動不能なマクロ基地局である。無線端末200Bは、無線基地局100Bに接続している。
第2実施形態に係る無線端末200B及びリレーノード300Bは、GPS等の測位システムを有していない。
無線端末200B及びリレーノード300Bそれぞれは、LTEとは異なる通信方式に準拠した通信を行う通信部を有する。当該通信方式は、輸送機器T内でのみ通信可能な程度の通信距離を有する近距離無線通信方式である。近距離無線通信方式の例としては、ブルートゥース、ZigBee、UWB(Ultra Wide Band)等が挙げられる。
無線基地局100Bは、無線端末200Bとリレーノード300Bとの間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、無線基地局100Bからリレーノード300Bへのハンドオーバを制御する。第2実施形態では、所定の条件とは、無線端末200B及びリレーノード300Bにおいて、近距離無線通信方式による接続(いわゆる通信コネクション)が確立されたという条件である。ハンドオーバを制御する方法の詳細については後述する。
(2)無線端末の構成
図9は、無線端末200Bの構成を示すブロック図である。図9に示すように、無線端末200Bは、近距離無線通信部260を有している点において、第1実施形態に係る無線端末200Aとは異なる。近距離無線通信部260は、アンテナ部206を介して近距離無線通信方式に準拠した無線通信を行う。近距離無線通信部260は、第2の通信部に相当する。制御部230は、近距離無線通信部260による無線通信を制御する近距離無線通信制御部234を有する。
図9は、無線端末200Bの構成を示すブロック図である。図9に示すように、無線端末200Bは、近距離無線通信部260を有している点において、第1実施形態に係る無線端末200Aとは異なる。近距離無線通信部260は、アンテナ部206を介して近距離無線通信方式に準拠した無線通信を行う。近距離無線通信部260は、第2の通信部に相当する。制御部230は、近距離無線通信部260による無線通信を制御する近距離無線通信制御部234を有する。
(3)リレーノードの構成
図10は、リレーノード300Bの構成を示すブロック図である。図10に示すように、リレーノード300Bは、近距離無線通信部360を有している点において第1実施形態のリレーノード300Aとは異なる。近距離無線通信部360は、アンテナ部306を介して近距離無線通信方式に準拠した無線通信を行う。近距離無線通信部360は、第1の通信部に相当する。制御部340は、近距離無線通信部360による無線通信を制御する近距離無線通信制御部341を有する。
図10は、リレーノード300Bの構成を示すブロック図である。図10に示すように、リレーノード300Bは、近距離無線通信部360を有している点において第1実施形態のリレーノード300Aとは異なる。近距離無線通信部360は、アンテナ部306を介して近距離無線通信方式に準拠した無線通信を行う。近距離無線通信部360は、第1の通信部に相当する。制御部340は、近距離無線通信部360による無線通信を制御する近距離無線通信制御部341を有する。
(4)無線通信システムの詳細動作例
図11は、第2実施形態に係る無線通信システムの詳細動作例を示す動作シーケンス図である。
図11は、第2実施形態に係る無線通信システムの詳細動作例を示す動作シーケンス図である。
ステップS201において、無線基地局100Bは、無線端末200Bにおける無線品質の測定を制御するためのメッセージであるMeasurement Controlを無線端末200Bに送信する。
ステップS202において、無線基地局100Bは、通信の制御に使用する制御データ以外のデータであるパケットデータ(いわゆるユーザデータ)を無線端末200Bと送受信する。パケットデータの送受信はステップS202以降においても継続される。
ステップS203において、無線端末200Bの近距離無線通信制御部234は、近距離無線通信部260を用いて、リレーノード300Bとの間に近距離無線通信方式による接続を確立させる。例えば、リレーノード300Bの近距離無線通信エリア内に無線端末200Bが移動した場合、無線端末200Bの近距離無線通信制御部234は、近距離無線通信方式をサポートする機器が周辺に存在することを検出し、近距離無線通信方式による接続を自動で確立させる。
ステップS204において、無線端末200Bは、リレーノード300Bとの間に近距離無線通信方式による接続を確立させたことを示すメッセージであるコネクション確立通知を無線基地局100Bに送信する。
ステップS205において、無線端末200Bにおける無線品質の測定結果の報告に使用される無線リソースを無線端末200Aに割り当て、割り当て結果を示すメッセージであるUL allocationを無線端末200Bに送信する。
ステップS206において、無線端末200Bは、ステップS201で無線基地局100Bから受信したMeasurement Controlに従い、受信する無線信号の無線品質を測定し、測定した結果を示すメッセージである測定報告を無線基地局100Bに送信する。
ステップS207において、無線基地局100Bは、無線端末200Bにハンドオーバを行わせる否かを決定する。無線基地局100Bは、無線端末200Bとリレーノード300Bとの間の無線品質のレベルが無線端末200Bと無線基地局100Bとの間の無線品質のレベルよりも高く、且つ、無線端末200Bとリレーノード300Bとの間に近距離無線通信方式による接続が確立されている場合に、無線基地局100Bからリレーノード300Bへのハンドオーバを無線端末200Bに実行させると決定する。無線基地局100Bからリレーノード300Bへのハンドオーバを無線端末200Bに実行させると決定した場合、無線基地局100Bは、ハンドオーバの指示を生成し、生成したハンドオーバの指示を無線端末200Bに送信する。
(5)第2実施形態の作用・効果
以上説明したように、第2実施形態によれば、無線基地局100Bのハンドオーバ制御部124は、無線端末200Bとリレーノード300Bとの間に近距離無線通信方式による接続が確立されているか否かに基づいて、無線基地局100Bからリレーノード300Bへのハンドオーバを制御する。
以上説明したように、第2実施形態によれば、無線基地局100Bのハンドオーバ制御部124は、無線端末200Bとリレーノード300Bとの間に近距離無線通信方式による接続が確立されているか否かに基づいて、無線基地局100Bからリレーノード300Bへのハンドオーバを制御する。
具体的には、ハンドオーバ制御部124は、無線端末200Bとリレーノード300Bとの間の無線品質のレベルが無線端末200Bと無線基地局100Bとの間の無線品質のレベルよりも高い場合であっても、無線端末200Bとリレーノード300Bとの間に近距離無線通信方式による接続が確立されていない場合には、無線基地局100Bからリレーノード300Bへのハンドオーバを無線端末200Bに実行させないよう制御する。
このようなハンドオーバ制御を行うことで、無線端末200Bが輸送機器T内に存在する場合にはリレーノード300Bへのハンドオーバを実行させ、無線端末200Bが輸送機器T内に存在しない場合にはリレーノード300Bへのハンドオーバを実行させないようにすることができる。
したがって、第2実施形態によれば、無駄なハンドオーバによる処理負荷及び通信遅延の発生を防止できる。さらに、第2実施形態では、第1実施形態のような測位システムを有していない無線端末200B及びリレーノード300Bに対しても適用可能である。
[第2実施形態の変更例]
次に、第2実施形態の変更例について説明する。本変更例は、第2実施形態における近距離無線通信方式を非接触ICカード通信方式に変更したものである。非接触ICカード通信方式の通信可能距離は非常に短く、例えば10cm程度である。
次に、第2実施形態の変更例について説明する。本変更例は、第2実施形態における近距離無線通信方式を非接触ICカード通信方式に変更したものである。非接触ICカード通信方式の通信可能距離は非常に短く、例えば10cm程度である。
図12は、第2実施形態の変更例に係る無線通信システムの構成を示す図である。図12に示すように、輸送機器Tは、非接触ICカード通信部400を有している。非接触ICカード通信部400は、カードリーダ/ライタ機能を有しており、輸送機器Tの入り口又は出口等の周辺において、例えば運賃の精算に用いられる。輸送機器Tに設けられた非接触ICカード通信部400は、第1の通信部に相当する。
無線基地局100Cのハンドオーバ制御部124は、無線端末200Cとリレーノード300Cとの間に、非接触ICカード通信方式による接続(いわゆる通信コネクション)が確立されたか否かに基づいて、無線基地局100Cからリレーノード300Cへのハンドオーバを制御する。
図13は、無線端末200Cの構成を示すブロック図である。図13に示すように、無線端末200Cは、非接触ICカード部270を有している点において、第2実施形態に係る無線端末200Bとは異なる。非接触ICカード部270は、非接触ICカード通信方式に準拠した無線通信を行う。非接触ICカード部270は、第2の通信部に相当する。制御部230は、非接触ICカード通信方式による無線通信を制御する非接触ICカード通信制御部235を有する。
次に、本変更例に係る無線通信システムの詳細動作例について説明する。ただし、上述した第2実施形態と異なる動作について説明し、重複する説明を省略する。図14は、本変更例に係る無線通信システムの詳細動作例を示す動作シーケンス図である。
ステップS301及びS302の処理は、上述した第2実施形態と同様である。
ステップS303において、無線端末200Cの非接触ICカード通信制御部235は、非接触ICカード部270を用いて、非接触ICカード通信部400との間に非接触ICカード通信方式による接続を確立させる。例えば、非接触ICカード通信部400の非接触ICカード通信エリア内に無線端末200Cが移動した場合、無線端末200Cの非接触ICカード通信制御部235は、非接触ICカード通信方式をサポートする機器が周辺に存在することを検出し、非接触ICカード通信方式による接続を自動で確立させる。
ステップS304において、無線端末200Cの非接触ICカード通信制御部235は、非接触ICカード通信部400との間に非接触ICカード通信方式による接続を確立させたことを示すメッセージであるコネクション確立通知を無線基地局100Cに送信する。
ステップS305及びS306の処理は、上述した第2実施形態と同様である。
ステップS307において、無線基地局100Cのハンドオーバ制御部124は、無線端末200Cにハンドオーバを行わせる否かを決定する。ハンドオーバ制御部124は、無線端末200Cとリレーノード300Cとの間の無線品質のレベルが無線端末200Cと無線基地局100Cとの間の無線品質のレベルよりも高く、且つ、無線端末200Cと非接触ICカード通信部400との間に非接触ICカード通信方式による接続が確立されている場合に、無線基地局100Cからリレーノード300Cへのハンドオーバを無線端末200Cに実行させると決定する。
無線基地局100Cからリレーノード300Cへのハンドオーバを無線端末200Cに実行させると決定した場合、無線基地局100Cは、無線基地局100Cからリレーノード300Cへのハンドオーバの指示を生成し、生成したハンドオーバの指示を無線端末200Cに送信する。
以上説明したように、本変更例によれば、無線基地局100Cのハンドオーバ制御部124は、無線端末200Cとリレーノード300Cとの間に非接触ICカード通信方式による接続が確立されているか否かに基づいて、無線基地局100Cからリレーノード300Cへのハンドオーバを制御する。
具体的には、ハンドオーバ制御部124は、無線端末200Cとリレーノード300Cとの間の無線品質のレベルが無線端末200Cと無線基地局100Cとの間の無線品質のレベルよりも高い場合であっても、無線端末200Cとリレーノード300Cとの間に非接触ICカード通信方式による接続が確立されていない場合には、無線基地局100Cからリレーノード300Cへのハンドオーバを無線端末200Cに実行させないよう制御する。このようなハンドオーバ制御を行うことで、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。具体的には、(1)無線通信システムの構成、(2)無線通信システムの動作、(3)第3実施形態の作用・効果の順に説明する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。具体的には、(1)無線通信システムの構成、(2)無線通信システムの動作、(3)第3実施形態の作用・効果の順に説明する。
第3実施形態においては、第1実施形態と異なる点を主に説明し、重複する説明を省略する。
(1)無線通信システムの構成
図15は、第3実施形態に係る無線通信システム1の構成を示す図である。図15に示すように、第3実施形態に係る無線通信システム1は、第1実施形態と同様にLTE-Advancedに基づいて構成されており、無線基地局100D、無線端末200D、リレーノード300D(無線中継局)、及びコアネットワーク700を有する。
図15は、第3実施形態に係る無線通信システム1の構成を示す図である。図15に示すように、第3実施形態に係る無線通信システム1は、第1実施形態と同様にLTE-Advancedに基づいて構成されており、無線基地局100D、無線端末200D、リレーノード300D(無線中継局)、及びコアネットワーク700を有する。
第3実施形態においては、コアネットワーク700は、無線端末200D及びリレーノード300DのそれぞれがGPSなど自身の位置情報を取得するためのシステムを有していない場合でも、無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれの位置情報を取得できるように構成されている。
具体的には、コアネットワーク700は、無線基地局100Dの上位装置である移動管理装置500と、無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれの位置情報を管理する位置情報サーバ600とを有する。LTEにおいて移動管理装置500は、MME(Mobility Management Entity)と称され、位置情報サーバ600はE-SMLC(e-Serving Mobile Location Center)と称される。
位置情報サーバ600は、無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれが複数の無線基地局から受信する無線信号の到達時間差や、当該無線信号に含まれる基地局ID等を収集して、無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれの位置情報を生成及び管理する。位置情報サーバ600(E-SMLC)の詳細については、3GPP TS 36.305: “Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Stage 2 functional specification of User Equipment (UE) positioning in E-UTRAN”を参照されたい。
また、第3実施形態では、第1実施形態において無線基地局100Aが実行していた移動距離及び相対距離のそれぞれの算出処理を移動管理装置500が実行する。その他のシステム構成については、第1実施形態と同様である。
図16は、移動管理装置500の構成を示すブロック図である。図16に示すように、移動管理装置500は、送受信部510、制御部520、及び記憶部530を有する。
送受信部510は、バックホールネットワークに接続されており、バックホールネットワークを介して無線基地局100A及び位置情報サーバ600との有線通信を行う。送受信部510は、無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれの位置情報を位置情報サーバ600から受信する。制御部520は、例えばCPUを用いて構成され、移動管理装置500が具備する各種の機能を制御する。記憶部530は、例えばメモリを用いて構成され、移動管理装置500の制御等に用いられる各種の情報を記憶する。
制御部520は、情報取得部521、移動距離算出部522、相対距離算出部523、及びハンドオーバ判断部524を有する。
情報取得部521は、送受信部510が位置情報サーバ600から受信する位置情報を取得する。移動距離算出部522は、所定時間に渡る無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれの移動距離を示す値を算出する。ただし、第3実施形態においては、移動距離算出部522は、リレーノード300Dの移動距離のみを算出し、無線端末200Dの移動距離の算出を省略してもよい。
第3実施形態において移動距離算出部522は、第2の算出部に相当する。移動距離算出部522による移動距離算出動作の詳細については後述する。
相対距離算出部523は、情報取得部521が取得する位置情報に基づいて、所定時間に渡る無線端末200D及びリレーノード300Dの間の相対距離の変化量を示す値(第1の値)を算出する。相対距離算出部523は、第1の算出部に相当する。相対距離算出部523による相対距離算出動作の詳細については後述する。
ハンドオーバ判断部524は、ハンドオーバに関する判断(estimation)を行う。具体的には、ハンドオーバ判断部524は、リレーノード300Dへの無線端末200Dのハンドオーバを許容するか否かを判断する。
(2)無線通信システムの動作
次に、第3実施形態に係る無線通信システム1の動作について、(2.1)ハンドオーバ制御動作、(2.2)無線通信システムの詳細動作例の順に説明する。
次に、第3実施形態に係る無線通信システム1の動作について、(2.1)ハンドオーバ制御動作、(2.2)無線通信システムの詳細動作例の順に説明する。
(2.1)ハンドオーバ制御動作
以下において、移動管理装置500が実行するハンドオーバ制御動作1及び2について説明する。ここでは、第1実施形態で説明したハンドオーバ制御動作との相違点を主として説明する。
以下において、移動管理装置500が実行するハンドオーバ制御動作1及び2について説明する。ここでは、第1実施形態で説明したハンドオーバ制御動作との相違点を主として説明する。
(2.1.1)ハンドオーバ制御動作1
図17は、第3実施形態に係るハンドオーバ制御動作1を説明するための図である。
図17は、第3実施形態に係るハンドオーバ制御動作1を説明するための図である。
まず、無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の無線品質のレベルが、無線端末200Dがリレーノード300Dに接続可能な状態にある第1の時刻において、情報取得部521は、リレーノード300Dの位置情報A(X1,Y1,Z1)を取得する。無線端末200Dがリレーノード300Dに接続可能な状態とは、例えば、無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の無線品質のレベルが無線端末200Dと無線基地局100Dとの間の無線品質のレベルよりも良好な状態を意味する。
第1の時刻から所定時間経過後の第2の時刻において、情報取得部521は、リレーノード300Dの位置情報A’(X1’,Y1’,Z1’)と、無線端末200Dの位置情報B(X2,Y2,Z2)とを取得する。
移動距離算出部522は、図17に記載の計算式を用いて、A, A’間の距離をリレーノード300Dの移動距離(MDA)として算出する。
リレーノード300Dの移動距離(MDA)がゼロよりも大きい場合、相対距離算出部523は、図17に記載の計算式を用いて、第2の時刻におけるA’, B間の相対距離(RD)を算出する。ここで、第1の時刻における無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の相対距離をゼロとみなしている点が第1実施形態とは異なる。すなわち、リレーノード300Dの送信電力は小さいため、無線端末200Dがリレーノード300Dに接続可能な状態にある場合には無線端末200Dがリレーノード300Dの近傍に位置すると推定できる。よって、第1の時刻における無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の相対距離はゼロとみなすことができる。
相対距離算出部523によって算出されるA’, B間の相対距離(RD)は、所定時間(第1の時刻~第2の時刻)に渡る無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の相対距離の変化量を示す第1の値に相当する。
A’, B間の相対距離(RD)が閾値以下である場合、ハンドオーバ判断部524は、無線端末200Dによる無線基地局100Dからリレーノード300Dへのハンドオーバを許容(肯定)すると判断し、その旨の判断結果(ハンドオーバAck)を送受信部510から無線基地局100Dに送信させる。閾値は、図17においてリレーノード300Dを中心とした円に示すように、リレーノード300Dから所定距離(例えば輸送機器T内の範囲)と対応する値である。無線基地局100Dのハンドオーバ制御部124は、ハンドオーバAckを受信すると、リレーノード300Dへのハンドオーバを無線端末200Dに指示する。
なお、リレーノード300Dの移動距離(MDA)がゼロである場合、情報取得部521は、第2の時刻からさらに所定時間経過後の第3の時刻において、リレーノード300Dの位置情報A”(X1”,Y1”,Z1”)を取得する。このように、情報取得部521は、リレーノード300Dの移動距離(MDA)がゼロである場合には、リレーノード300Dの位置情報の取得を所定回数だけ繰り返す。
このようなハンドオーバ制御を行うことで、第1実施形態と同様に、無線端末200Dが輸送機器T内に存在する場合にはリレーノード300Dへのハンドオーバを実行させ、無線端末200Dが輸送機器T内に存在しない場合にはリレーノード300Dへのハンドオーバを実行させないようにすることができる。
(2.1.2)ハンドオーバ制御動作2
図18は、第3実施形態に係るハンドオーバ制御動作2を説明するための図である。
図18は、第3実施形態に係るハンドオーバ制御動作2を説明するための図である。
まず、無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の無線品質のレベルが、無線端末200Dがリレーノード300Dに接続可能な状態にある第1の時刻において、情報取得部521は、リレーノード300Dの位置情報A(X1,Y1,Z1)を取得する。無線端末200Dがリレーノード300Dに接続可能な状態とは、例えば、無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の無線品質のレベルが無線端末200Dと無線基地局100Dとの間の無線品質のレベルよりも良好な状態を意味する。
第1の時刻から所定時間経過後の第2の時刻において、情報取得部521は、リレーノード300Dの位置情報A’(X1’,Y1’,Z1’)と、無線端末200Dの位置情報B(X2,Y2,Z2)とを取得する。
移動距離算出部522は、図18に記載の計算式を用いて、A, A’間の距離をリレーノード300Dの移動距離(MDA)として算出し、A, B間の距離を無線端末200Dの移動距離(MDB)として算出する。ここで、第1の時刻における無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の相対距離をゼロとみなし、第1の時刻における無線端末200Dの位置をリレーノード300Dの位置と等しいものとする点が第1実施形態とは異なる。すなわち、リレーノード300Dの送信電力は小さいため、無線端末200Dがリレーノード300Dに接続可能な状態にある場合には無線端末200Dがリレーノード300Dの近傍に位置すると推定できる。よって、第1の時刻における無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の相対距離はゼロとみなすことができる。
リレーノード300Dの移動距離(MDA)又は無線端末200Dの移動距離(MDB)の少なくとも一方がゼロよりも大きい場合、相対距離算出部523は、図18に記載の計算式を用いて、第2の時刻におけるA’, B間の相対距離(RD)を算出する。第1の時刻における無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の相対距離をゼロとみなしているため、相対距離算出部523によって算出されるA’, B間の相対距離(RD)は、所定時間(第1の時刻~第2の時刻)に渡る無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の相対距離の変化量を示す第1の値に相当する。
A’, B間の相対距離(RD)が閾値以下である場合、ハンドオーバ判断部524は、無線端末200Dによる無線基地局100Dからリレーノード300Dへのハンドオーバを許容(肯定)すると判断し、その旨の判断結果(ハンドオーバAck)を送受信部510から無線基地局100Dに送信させる。閾値は、図18においてリレーノード300Dを中心とした円に示すように、リレーノード300Dから所定距離(例えば輸送機器T内の範囲)と対応する値である。無線基地局100Dのハンドオーバ制御部124は、ハンドオーバAckを受信すると、リレーノード300Dへのハンドオーバを無線端末200Dに指示する。
なお、リレーノード300Dの移動距離(MDA)及び無線端末200Dの移動距離(MDB)がゼロである場合、情報取得部521は、第2の時刻からさらに所定時間経過後の第3の時刻において、リレーノード300Dの位置情報A”(X1”,Y1”,Z1”)及び無線端末200Dの位置情報B’(X2’,Y2’,Z2’)を取得する。このように、情報取得部521は、リレーノード300Dの移動距離(MDA)及び無線端末200Dの移動距離(MDB)がゼロである場合には、リレーノード300D及び無線端末200Dの位置情報の取得を所定回数だけ繰り返す。
このようなハンドオーバ制御を行うことで、第1実施形態と同様に、無線端末200Dが輸送機器T内に存在する場合にはリレーノード300Dへのハンドオーバを実行させ、無線端末200Dが輸送機器T内に存在しない場合にはリレーノード300Dへのハンドオーバを実行させないようにすることができる。
(2.2)無線通信システムの詳細動作例
図19は、第3実施形態に係る無線通信システム1の詳細動作例を示す動作シーケンス図である。
図19は、第3実施形態に係る無線通信システム1の詳細動作例を示す動作シーケンス図である。
ステップS401において、無線基地局100Dは、無線端末200Dにおける無線品質の測定を制御するためのメッセージであるMeasurement Controlを無線端末200Dに送信する。
ステップS402において、無線基地局100Dは、パケットデータを無線端末200Dと送受信する。ステップS403において、無線基地局100Dは、パケットデータをリレーノード300Dと送受信する。
ステップS404において、無線基地局100Dは、必要に応じて、無線端末200Dが測定結果を無線基地局100Dに通知できるようにリソースの割り当てを行い、無線品質の測定結果の報告を要求する測定要求を無線端末200Dに送信する。
ステップS405において、無線端末200Dは無線基地局100Dからの測定要求に従い、無線基地局100Dに測定結果を通知する。無線端末200Dは自身の無線状態を定期的に、または特定のイベント(接続する無線基地局100Dとの間の無線品質が所定値を下回った等)が起こる度に、無線基地局100Dに通知を行う。
ステップS406において、無線基地局100Dは、無線端末200Dのハンドオーバの必要性があると判断し、ステップS407においてリレーノード300Dへハンドオーバ要求メッセージを送信する。なお、無線基地局100Dでハンドオーバ対象がリレーノード300Dと判断できる場合には、リレーノード300Dへのハンドオーバ要求メッセージの送信をせずに、ハンドオーバの判断(estimation)を要求する判断要求メッセージを移動管理装置500へ送信しても構わない。
ステップS407aにおいて、リレーノード300Dは、無線基地局100Dからのハンドオーバ要求メッセージが届くと、コアネットワーク700にハンドオーバを判断してもらうため、移動管理装置500に判断要求メッセージを送信する。リレーノード300Dがコアネットワーク700と接続する時は必ず無線基地局100Dを介すため、無線基地局100Dは移動管理装置500への判断要求メッセージが送信されたことを確認できる。
ステップS408において、無線基地局100Dは、移動管理装置500への判断要求メッセージが無線基地局100Dを通過するときに、ハンドオーバに関連するタイマーを止める。無線基地局100Dは、所定時間後において、無線端末200Dに無線品質の測定要求を可能にするための処理(ステップS422,S423で後述)を行う。
ステップS409において、移動管理装置500は、判断要求メッセージを受信する。ステップS410において、移動管理装置500は、位置情報サーバ600へリレーノード300Dの位置情報を要求する位置情報要求メッセージを送信する。
ステップS411及びS412において、位置情報サーバ600は、位置情報要求メッセージに応じて、リレーノード300Dの位置情報を測定する。ステップS413において、位置情報サーバ600は、位置情報の測定結果を移動管理装置500に送信する。
ステップS414において、移動管理装置500は、リレーノード300Dの位置情報を保持する。ステップS415において、移動管理装置500は、所定のインターバルの経過を待つ。ステップS416において、移動管理装置500は、リレーノード300D及び無線端末200Dのそれぞれの位置情報を要求する位置情報要求メッセージを位置情報サーバ600に送信する。
ステップS417~S419において、位置情報要求メッセージを受信した位置情報サーバ600は、リレーノード300D及び無線端末200Dのそれぞれの位置情報を測定する。ステップS420において、位置情報サーバ600は、位置情報の測定結果を移動管理装置500に送信する。
なお、初めに位置情報サーバ600から移動管理装置500に位置情報の通知(ステップS413)が届いてから、次に位置情報の通知(ステップS420)が届くまでの時間を所定時間とする。
ステップS421において、移動管理装置500は、上述したハンドオーバ制御動作1又は2に従って移動距離の算出を行う。ハンドオーバ制御動作1については、リレーノード300Dの移動距離が0である場合に、ステップS414に処理が戻り、ステップS414~S420が繰り返される。ハンドオーバ制御動作2については、無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれの移動距離が0である場合に、ステップS414に処理が戻り、ステップS414~S420が繰り返される。ただし、移動管理装置500がこの処理を繰り返すことが出来る回数は限られているものとし、この回数を所定回数とする。
所定回数経過後、または位置情報の再通知後、ハンドオーバ制御動作1については、移動管理装置500は、リレーノード300Dの移動距離が0でないと判断した場合に、無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれの位置情報から相対距離を算出する。ハンドオーバ制御動作2については、移動管理装置500は、無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれの移動距離が0でない場合に、無線端末200D及びリレーノード300Dのそれぞれの位置情報から相対距離を算出する。
移動管理装置500は、算出された相対距離が閾値以下である場合には、無線端末200Dによる無線基地局100Dからリレーノード300Dへのハンドオーバを許容(肯定)すると判断し、算出された相対距離が閾値以上であると判断した場合には、無線端末200Dによる無線基地局100Dからリレーノード300Dへのハンドオーバを拒否(否定)すると判断する。
ステップS421において、移動管理装置500は、判断結果の情報を無線基地局100Dに送信する。
一方、ステップS422において、無線基地局100Dは、無線端末200Dが無線品質の測定結果を無線基地局100Dに通知できるようにリソースの割り当てを行う。ステップS423において、無線端末200Dは、無線基地局100Dからの指示に従い、無線基地局100Dに無線品質の測定結果を通知する。測定結果には、無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の無線品質の情報が含まれる。
ステップS425において、無線基地局100Dは、ステップS424で移動管理装置500から受信した判断結果の情報と、ステップS423で無線端末200Dから受信した測定結果とに基づいて、無線端末200Dによる無線基地局100Dからリレーノード300Dへのハンドオーバを実行させるか否かを決定する。ここで、無線基地局100Dは、移動管理装置500によるハンドオーバの判断結果が許可(肯定)であり、且つ、無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の無線品質が良好である場合に、無線端末200Dによる無線基地局100Dからリレーノード300Dへのハンドオーバを実行させると決定する。ハンドオーバを実行させると決定した場合には、リレーノード300Dによる受け入れ可否を確認し、その後にリレーノード300Dへのハンドオーバの指示を無線端末200Dに送信する。
(3)第3実施形態の作用・効果
以上説明したように、第3実施形態によれば、ハンドオーバターゲットがリレーノード300Dであった場合、無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の相対距離は無いもの(ゼロ)とみなすことで、ハンドオーバ要求がなされた時点での無線端末200Dの位置情報を測定する手法が省けるため、ハンドオーバに関わる計算を削減できる。
以上説明したように、第3実施形態によれば、ハンドオーバターゲットがリレーノード300Dであった場合、無線端末200Dとリレーノード300Dとの間の相対距離は無いもの(ゼロ)とみなすことで、ハンドオーバ要求がなされた時点での無線端末200Dの位置情報を測定する手法が省けるため、ハンドオーバに関わる計算を削減できる。
第3実施形態に係るハンドオーバ制御動作1によれば、リレーノード300Dが移動していた場合、リレーノード300Dにおける所定時間経過後の位置におけるリレーノード300Dと無線端末200Dとの間の相対距離に基づいてリレーノード300Dへのハンドオーバを制御することで、無線端末200Dの移動距離を算出する処理が削減できる。
第3実施形態によれば、位置情報の測定をコアネットワーク700(具体的には、位置情報サーバ600)で行うことにより、GPSなど無線端末200D単体で位置情報が測定できるシステムを有していないケースにも適用できるとともに、無線端末200D―無線基地局100D―コアネットワーク700間の制御信号が削減でき、トラフィックの負荷が低減できる。
[その他の実施形態]
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの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形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの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形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上述した実施形態では、LTE-Advancedに基づく無線通信システムを例示したが、LTE-Advancedに限らず、無線中継局が用いられる無線通信システムであれば、本発明を適用可能である。例えば、ハンドオーバの決定権を無線端末が持つ無線通信システムも存在する。そのような無線通信システムにおいては、無線基地局100A、無線基地局100B、無線基地局100Cに設けられていたハンドオーバ制御部124を無線端末側(すなわち無線端末200A、無線端末200B、無線端末200C)に設けてもよい。
上述した第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態それぞれは、個別に実施する場合に限らず、第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態を適宜組み合わせて実施してもよい。
例えば、第3実施形態に係るハンドオーバ制御動作1,2のそれぞれは、第1実施形態のシステム構成に適用可能である。すなわち、第1実施形態に係る無線基地局100Aの情報取得部121、移動距離算出部122及び相対距離算出部123が、第3実施形態に係るハンドオーバ制御動作1,2のそれぞれを実行してもよい。第3実施形態に係るハンドオーバ制御動作1,2のそれぞれは、第1実施形態に係るハンドオーバ制御動作と比較して位置情報の取得を省略できるため、端末-基地局間のトラフィックの負荷が低減できる。
同様に、第1実施形態で説明したハンドオーバ制御動作は、第3実施形態のシステム構成に適用可能である。すなわち、第3実施形態に係る移動管理装置500の情報取得部521、移動距離算出部522及び相対距離算出部523が、第1実施形態で説明したハンドオーバ制御動作を実行してもよい。
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形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
なお、日本国特許出願第2009-210464号(2009年9月11日出願)及び日本国特許出願第2010-014707号(2010年1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、無線基地局及びハンドオーバ制御方法は、無線中継局が用いられる場合において、無駄なハンドオーバによる処理負荷及び通信遅延の発生を防止できるため、移動体通信などの無線通信において有用である。
Claims (17)
- 無線基地局に無線端末及び無線中継局が接続しており、前記無線端末及び前記無線中継局の少なくとも一方が移動可能である無線通信システムであって、
前記無線端末が接続先を切り替える動作であるハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部を備え、
前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを制御する無線通信システム。 - 前記ハンドオーバ制御部は、前記所定の条件が満たされた場合に、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを前記無線端末に実行させるよう制御する請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の無線品質のレベルが所定レベルよりも高く、且つ、前記所定の条件が満たされた場合に、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを前記無線端末に実行させるよう制御する請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記ハンドオーバ制御部は、前記所定の条件が満たされていない場合に、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを前記無線端末に実行させないよう制御する請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の無線品質のレベルが所定レベルよりも高くても、前記所定の条件が満たされていない場合には、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを実行させないよう制御する請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記所定の条件とは、所定時間に渡る前記相対距離の変化量を示す第1の値が閾値以下であるという条件である請求項1に記載の無線通信システム。
- 第1の時刻における前記無線端末の位置を示す第1の端末位置情報と、前記第1の時刻から前記所定時間経過後の第2の時刻における前記無線端末の位置を示す第2の端末位置情報と、前記第1の時刻における前記無線中継局の位置を示す第1の中継局位置情報と、前記第2の時刻における前記無線中継局の位置を示す第2の中継局位置情報とを取得する取得部と、
前記第1の端末位置情報及び前記第1の中継局位置情報に基づく第1の相対距離と、前記第2の端末位置情報及び前記第2の中継局位置情報に基づく第2の相対距離とを算出し、前記算出した第1の相対距離及び第2の相対距離の差を示す値を前記第1の値として算出する第1の算出部と
をさらに備える請求項6に記載の無線通信システム。 - 前記第1の端末位置情報及び前記第2の端末位置情報に基づいて前記所定時間に渡る前記無線端末の移動距離を示す第2の値を算出し、前記第1の中継局位置情報及び前記第2の中継局位置情報に基づいて前記所定時間に渡る前記無線中継局の移動距離を示す第3の値を算出する第2の算出部をさらに備え、
前記第1の算出部は、前記第2の値又は前記第3の値の少なくとも一方がゼロよりも大きい場合に、前記第1の値を算出する請求項7に記載の無線通信システム。 - 前記無線端末と前記無線中継局との間の無線品質のレベルが、前記無線端末が前記無線中継局に接続可能な状態にある第1の時刻から前記所定時間経過後の第2の時刻における前記無線端末の位置を示す端末位置情報と、前記第2の時刻における前記無線中継局の位置を示す中継局位置情報とを取得する取得部と、
前記第1の時刻における前記無線端末と前記無線中継局との間の相対距離をゼロとみなして、前記端末位置情報が示す位置と前記中継局位置情報が示す位置との間の相対距離を前記第1の値として算出する第1の算出部と
をさらに備える請求項6に記載の無線通信システム。 - 前記第1の時刻における前記無線中継局の位置を示す第1の中継局位置情報及び前記第2の時刻における前記無線中継局の位置を示す第2の中継局位置情報に基づいて、前記所定時間に渡る前記無線中継局の移動距離を示す値を算出する第2の算出部をさらに備え、
前記第1の算出部は、前記第2の算出部によって算出された前記値がゼロよりも大きい場合に、前記第1の値を算出する請求項9に記載の無線通信システム。 - 前記取得部及び前記第1の算出部は、前記無線基地局又は前記無線基地局の上位装置に設けられる請求項7に記載の無線通信システム。
- 前記無線端末は、前記無線端末の位置を測定する第1の位置測定部を有し、
前記無線中継局は、前記無線中継局の位置を測定する第2の位置測定部を有し、
前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の無線品質のレベルが所定レベルよりも高い場合に、位置測定結果の情報の送信を要求する位置情報要求を前記無線端末及び前記無線中継局に送信する請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記無線中継局は、前記無線端末のユーザが乗ることのできる輸送機器に搭載され、
前記無線中継局又は前記輸送機器は、所定の通信方式に準拠した通信を行う第1の通信部を有し、
前記無線端末は、前記所定の通信方式に準拠した通信を行う第2の通信部を有し、
前記所定の条件とは、前記第1の通信部と前記第2の通信部との接続が確立されたという条件である請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記所定の通信方式は、前記輸送機器内でのみ通信可能な程度の通信距離を有する通信方式である請求項13に記載の無線通信システム。
- 前記所定の通信方式は、近距離無線通信方式又は非接触ICカード通信方式である請求項13に記載の無線通信システム。
- 少なくとも一方が移動可能である無線端末及び無線中継局が接続する無線基地局であって、
前記無線端末が接続先を切り替える動作であるハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部を備え、
前記ハンドオーバ制御部は、前記無線端末と前記無線中継局との間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを制御する無線基地局。 - 無線基地局に無線端末及び無線中継局が接続しており、前記無線端末及び前記無線中継局の少なくとも一方が移動可能である無線通信システムにおいて、前記無線端末が接続先を切り替える動作であるハンドオーバを制御するハンドオーバ制御方法であって、
前記無線端末と前記無線中継局との間の相対距離の変化が無い又は小さい状態が維持されることを示す所定の条件が満たされたか否かに基づいて、前記無線基地局から前記無線中継局への前記ハンドオーバを制御するステップを含むハンドオーバ制御方法。
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