説明

通信装置及びハンドオーバの制御方法

【課題】消費電力を抑えつつ複数の無線ネットワークの無線品質を確認しハンドオーバを行う。
【解決手段】第1及び第2の無線ネットワークの間でハンドオーバをする通信装置であって、前記第1の無線ネットワークと接続する第1の無線機能部と、前記第2の無線ネットワークと接続する第2の無線機能部とを備え、前記第1及び第2の無線機能部は、前記第1及び第2の無線ネットワークとの接続状態及び無線品質を取得し、前記第1の無線ネットワークと接続状態にある場合、前記第1の無線機能部の送信部及び受信部を活性化し、前記第2の無線機能部の送信部を非活性化し、前記第2の無線機能部の受信部を活性化し、前記ハンドオーバの完了後、前記第1の無線機能部の送信部と受信部を非活性化し、前記第2の無線機能部の送信部及び受信部を活性化し、データの抑止処理を解除する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のネットワークと通信可能なハイブリッド通信端末に関し、特に、そのハンドオーバ技術に関する。
【背景技術】
【0002】
移動通信システムは3G、3.5Gで利用されてきたCDMA方式から、より高速なWiMAX(登録商標)やLTE(Long Term Evolution)など次世代ネットワークへ移行しつつある。しかし、次世代ネットワークへの移行当初は、サービスエリアが限られているため、3Gのような従来のネットワークと次世代ネットワークとを併用して使用するハイブリッド通信端末のニーズが大きくなる。
【0003】
また、通信端末としてはPC(Personal Computer)に接続するデータカード型や、PCから電力供給を受けないハンドセット型など色々な形態が商品化されているが、いずれの場合においても小型化、軽量化、省電力化が求められる。
【0004】
特許文献1には、第1のネットワークとの間の無線通信品質を監視し、無線通信品質の閾値を下まわったら、第2のネットワークと接続する通信端末が記載されている。
【0005】
特許文献2には、各ネットワークとの間の通信品質、各ネットワークと通信した際の消費電力、各ネットワークとの間の通信速度、使用される通信アプリケーションなどの情報を取得し、これらの取得した情報を第1のネットワークと第2のネットワークとの間のハンドオーバに利用する通信端末が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−236079号公報
【特許文献2】特開2009−49875号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
<方式確定の遅れによる課題>
従来の異なるネットワーク間のハンドオーバは、通信端末の他に、各ネットワーク側でも、ハンドオーバのための設備が必要となる。
【0008】
通信端末はハンドオーバ用の回路を有し、ネットワークはハンドオーバ用の設備を有する必要がある。ネットワーク側の設備は、将来のシステムマイグレーションや、ローミングの容易性等を考慮し、標準団体(例えば、3Gネットワークでは3GPPや3GPP2、WiMAXでは、IEEEやWiMAX Forumなど、LTEでは3GPP)で規定された方式をサポートする設備を利用するのが一般的である。
【0009】
この場合、これらの標準団体が、WiMAXネットワークと3Gネットワークとのハンドオーバの仕様及びLTEネットワークと3Gネットワークとのハンドオーバの仕様を規定するまで、これらのネットワーク間でのハンドオーバサービスが提供できない。また、ネットワーク側の設備は高価であり、設備投資のための費用負担が大きい。さらに、WiMAX、LTEのような、サービス開始直後のネットワークは、サービスエリアが狭いため、既存ネットワークとのローミングをサポートすることが一般的であるが、使用が規定されるまでローミングサービスを提供できない問題がある。
【0010】
<通信端末側で対応する場合の課題>
通信端末側は、双方のネットワークと同時に接続し、双方のネットワークの無線通信品質を比較し、環境の良いネットワークを選択し、常に環境の良いネットワークへハンドオーバすることが望ましい。しかし、通信端末が双方のネットワークと同時に接続する場合、各ネットワークと接続するための回路を同時に動作させる必要がある。その場合、通常のシングル端末と比較して、2倍程度の電力の供給を受ける必要がある。
【0011】
しかし、PCから電源の供給を受ける場合、大きな消費電力を供給できる汎用インタフェースは少ない。逆に、大電力を供給可能なインタフェースは、利用可能なPCが限られ、結果的に、市場への普及が進まないこととなる。また、PCから電力供給を受けない場合でも、内臓バッテリによる動作時間が短くなる。
【0012】
<先行文献に記載された技術>
特許文献1に記載されている通信端末は、接続されている第1のネットワークとの間の無線通信品質が所定の閾値を下回った場合、第2のネットワークと接続することによって、通信端末が同時に異なるネットワークと接続し、通信端末から双方のネットワークへ同一のデータを送信し、通信端末と第2のネットワークの無線通信品質が、ある閾値を超えた場合、第1のネットワークを切断しハンドオーバをする。このため、各ネットワークに対応した回路が同時に動作し、3G、WiMAX、LTEなどのような高速通信においては、消費電力が大きくなる。
【0013】
次に、特許文献2に記載されている通信端末は、各ネットワークと接続した場合の消費電力を測定し、アプリケーションの利用が困難とならない範囲で、省電力が図れるネットワークへハンドオーバをする。このため、通信端末は、第1のネットワークと通信のための消費電力を測定した後、第1のネットワークとの通信を維持したまま、第2のネットワークと接続し消費電力を測定するため、消費電力が大きくなる。
【0014】
また、ハンドオーバの判定に利用するパラメータをリアルタイムで測定するため、これらの測定回路が大規模となる恐れがあり、通信端末の小型化が困難となる。
【0015】
すなわち、先行技術では上記課題を解決できない。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、第1の無線ネットワークと第2の無線ネットワークとに接続し、前記第1の無線ネットワークと前記第2の無線ネットワークとの間でハンドオーバをする通信装置であって、前記第1の無線ネットワークと接続する第1の無線機能部と、前記第2の無線ネットワークと接続する第2の無線機能部と、前記第1の無線機能部及び前記第2の無線機能部をコンピュータに接続する接続部と、を備え、前記第1の無線機能部は、前記第1の無線ネットワークとの接続状態及び無線品質を取得し、前記第2の無線機能部は、前記第2の無線ネットワークとの接続状態及び無線品質を取得し、前記第1の無線機能部及び前記第2の無線機能部が取得した接続状態及び無線品質に基づいた前記コンピュータの指示に従って、前記第1の無線ネットワークと前記第2の無線ネットワークとの間のハンドオーバを制御し、前記第1の無線ネットワークと接続状態にある場合、前記第1の無線機能部の送信部及び受信部を活性化し、前記第2の無線機能部の送信部を非活性化し、前記第2の無線機能部の受信部を活性化して、前記第1の無線ネットワーク及び前記第2の無線ネットワークの無線品質を取得し、前記第1の無線機能部は、前記第1の無線ネットワークの無線品質が基準値を下回り、且つ前記第2の無線ネットワークの無線品質が基準値を超えている場合、通信状態をチェックし、前記第1の無線機能部は、前記第1の無線機能部が通信中である場合、データの抑止処理を開始し、前記第1の無線機能部は、前記データの抑止処理の開始後、通信状態をチェックし、前記第1の無線機能部は、前記第1の無線機能部が通信中である場合、待機状態に遷移させてからハンドオーバを行い、前記ハンドオーバの完了後、前記第1の無線機能部の送信部と受信部を非活性化し、前記第2の無線機能部の送信部及び受信部を活性化し、データの抑止処理を解除する。
【発明の効果】
【0017】
本発明の代表的な実施形態によれば、消費電力を抑えつつ第1の無線ネットワークと接続中に第2の無線ネットワークの無線品質を確認しハンドオーバを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】第1の実施形態の無線ネットワークの構成を説明する図である。
【図2】第1の実施形態のハイブリッド通信端末及びPCの構成を説明するブロック図である。
【図3】第1の実施形態のPCの機能ブロック図である。
【図4A】第1の実施形態のWiMAXネットワークから3Gネットワークへのハンドオーバ処理を説明するシーケンス図である。
【図4B】第1の実施形態のWiMAXネットワークから3Gネットワークへのハンドオーバ処理を説明するシーケンス図である。
【図5】第1の実施形態のデータ抑止処理を説明するシーケンス図である。
【図6】第1の実施形態のハンドオーバプロセスのフローチャートである。
【図7】第1の実施形態の3Gドライバ及びWiMAXドライバがハンドオーバ要求を受信した場合に実行する処理のフローチャートである。
【図8】第1の実施形態の3Gドライバ及びWiMAXドライバが切り戻し要求を受信した場合に実行する処理のフローチャートである。
【図9】第1の実施形態の3G制御部及びWiMAX制御部がRF切替要求を受信した場合に実行する処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態について実施例を用い図面を参照しながら説明する。無線ネットワークの例として、3GとWiMAXとについて説明するが、LTEのネットワークなど別のネットワークに適用することもできる。
【0020】
<実施形態1>
[1.システム構成]
図1は、本発明の第1の実施形態の無線ネットワーク1000の構成を説明する図である。
【0021】
第1の実施形態の無線ネットワーク1000は、3Gネットワーク100、WiMAXネットワーク200及び通信端末300を含む。
【0022】
通信端末300は、3Gネットワーク100及びWiMAXネットワーク200と通信可能なハイブリッド通信端末300であり、PC(Personal Computer)400と接続されている。PC400は、3GネットワークとWiMAXネットワークとの間のハンドオーバを制御するためのプログラム(ソフトウェア)であるハンドオーバ制御モジュール500を搭載する。3Gネットワーク100は、3G基地局110を含み、WiMAXネットワーク200は、WiMAX基地局210を含む。
【0023】
図2は、第1の実施形態のハイブリッド通信端末300及びPC400の構成を説明するブロック図である。
【0024】
ハイブリッド通信端末300は、HUB310、3G機能部320及びWiMAX機能部330とを有する。
【0025】
3G機能部320は、3Gメモリ部321、3G制御部322、3G無線部323及び3Gアンテナ324を有する。
【0026】
3Gメモリ部321は、3G制御部322が実行するプログラム、及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する不揮発性の記憶装置である。3G制御部322は、3Gメモリ部321に格納されたプログラムを実行することによって、3Gのプロトコル制御(発着呼、ハンドオーバなど)を行う。なお、3G制御部322の機能の一部又は全部が、ファームウェアやハードウェアによって実現されてもよい。
【0027】
3G無線部323は、3G基地局110と通信するための無線信号を生成し、3G基地局110からの無線信号を受ける。3Gアンテナ324は、3G基地局110との間で無線信号を送受信する。
【0028】
WiMAX機能部330は、WiMAXメモリ部331、WiMAX制御部332、WiMAX無線部333及びWiMAXアンテナ334を有する。
【0029】
WiMAXメモリ部331は、WiMAX制御部332が実行するプログラム、及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する不揮発性の記憶装置である。WiMAX制御部332は、WiMAXメモリ部331に格納されたプログラムを実行することによって、WiMAXのプロトコル制御(発着呼、ハンドオーバなど)を行う。なお、WiMAX制御部332の機能の一部又は全部が、ファームウェアやハードウェアによって実現されてもよい。
【0030】
WiMAX無線部333は、WiMAX基地局210と通信するための無線信号を生成し、WiMAX基地局210からの無線信号を受ける。WiMAXアンテナ334は、WiMAX基地局210との間で無線信号を送受信する。
【0031】
HUB310は、3G機能部320とWiMAX機能部330とを、PC400に接続する。
【0032】
PC400は、USB IF部410、CPU420、メモリ430、表示部440、記憶装置450、操作部460、及び、それらを接続する内部通信線470とを有する。
【0033】
USB IF部410は、シリアルインターフェースであり、本実施の形態では、ハイブリッド通信端末300と接続される。CPU420は、メモリ430に格納されたプログラムを実行する。このこのプログラムの実行によって、ハンドオーバ制御モジュール500が構成される。メモリ430は、CPU420が実行するプログラム、及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する揮発性又は不揮発性の記憶装置で、例えば、RAMである。
【0034】
表示部440は、ユーザに情報を提供する表示画面(例えば、液晶ディスプレイ装置)を含む。記憶装置450は、CPU420が実行するプログラム、及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する不揮発性の記憶装置で、例えば、ハードディスクドライブや、フラッシュメモリで構成される。操作部460は、ユーザから入力を受け付けるヒューマンインターフェースであり、例えば、キーボード、マウスなどである。
【0035】
内部通信線470は、前記した構成を接続する通信バスである。
【0036】
図3は、第1の実施形態のPC400の機能ブロック図である。
【0037】
第1の実施形態のPC400は、ハンドオーバ制御モジュール500、3Gドライバ510、WiMAXドライバ520、TCP/IP部530及びアプリケーション540を含む。
【0038】
3Gドライバ510及びWiMAXドライバ520は、各々、3G基地局110及びWiMAX基地局210と信号をやり取りすることによって、3Gネットワーク100及びWiMAX基地局210と、接続、切断、ハンドオーバ、状態取得、無線品質取得などの処理を行う。
【0039】
3Gドライバ510及びWiMAXドライバ520は、ハンドオーバ制御モジュール500から送信された命令に従って、それぞれ、3G制御部322及びWiMAX制御部332との間で信号をやり取りする。
【0040】
アプリケーション540は、TCP/IP部530を通じてデータを送受信する。TCP/IP部530は、接続中の3Gドライバ510又はWiMAXドライバ520との間でデータを送受信する。
【0041】
[2.動作]
まず、ハイブリッド通信端末300と、3Gネットワーク100又はWiMAXネットワーク200との状態を、接続状態、通信状態、待機状態、待受け状態で区別する。
【0042】
接続状態は、ハイブリッド通信端末300と3Gネットワーク100又はWiMAXネットワーク200との接続が完了した状態であり、無線セッション、PPPコネクション(Point−to−Point Protocol)、TCPコネクションが確立した状態である。通信状態、待機状態は接続状態に含まれる。
【0043】
通信状態は、ハイブリッド通信端末300が3Gネットワーク100又はWiMAXネットワーク200との間でデータ通信を行っている状態であり、Active状態とも表される。
【0044】
待機状態は、ハイブリッド通信端末300と3Gネットワーク100又はWiMAXネットワーク200との間で無線コネクションは開放されているが、無線セッション、PPPコネクション、TCPコネクションが維持された状態である。つまり、待機状態から通信状態に戻れば、継続して通信できる状態である。待機状態は、3Gネットワーク100ではDormant状態、WiMAXネットワーク200ではIdle状態と表される。
【0045】
待受け状態は、ハイブリッド通信端末300と3Gネットワーク100又はWiMAXネットワーク200との間が接続されていない状態である。
【0046】
次に、WiMAXネットワーク200から3Gネットワーク100へのハンドオーバについて、図4を参照して説明する。なお、図4に説明する手順と同様な手順によって、3Gネットワーク100からWiMAXネットワーク200へハンドオーバすることができる。
【0047】
ハイブリッド通信端末300が3Gネットワーク100と通信状態(3G Active状態)である場合(1001)、ハンドオーバ制御モジュール550には、3G無線部323は送信部(Tx)と受信部(Rx)共に活性化状態であり、WiMAX無線部333は送信部(Tx)と受信部(Rx)共に非活性化状態であるように制御する(1002)。ここで、送信部をTx、受信部をRx、活性化状態をON、非活性化状態をOFFと表現する。
【0048】
ハンドオーバ制御モジュール550は、周期的に、3Gドライバ510を通して3G制御部322から3Gネットワーク100の状態(接続状態、通信状態、待機状態、待受け状態など)及び無線品質を取得する。
【0049】
ハンドオーバ制御モジュール550は、WiMAXネットワーク200の無線品質を確認するため、周期的にWiMAXドライバ520にTx:OFF/Rx:ONを要求する。WiMAXドライバ520は、Tx:OFF/Rx:ONの要求を、WiMAX制御部332に転送する。WiMAX制御部332は、Tx:OFF/Rx:ONの要求を受けると、WiMAX無線部333をTx:OFF/Rx:ONの状態に設定し(1003)、Tx:OFF/Rx:ONの完了応答を、WiMAXドライバ520経由でハンドオーバ制御モジュール550に送信する(1004)。
【0050】
ハンドオーバ制御モジュール550は、Pilot捕捉要求を、WiMAXドライバ520経由でWiMAX制御部332に送信する(1005)。WiMAX制御部332は、WiMAX無線部333からWiMAXネットワーク200の無線品質を取得し、WiMAXドライバ520経由でハンドオーバ制御モジュール550に通知する(1006)。
【0051】
ハンドオーバ制御モジュール550は、WiMAXネットワーク200の無線品質を取得した後、Tx:OFF/Rx:OFFの要求を、WiMAXドライバ520経由でWiMAX制御部332に送信し、WiMAX無線部333をTx:OFF/Rx:OFFの状態に設定する(1007、1008)。
【0052】
通常、各システムにおいて無線部の送信側の消費電力が大きい。このため、ステップ1003〜1008で述べたように、接続状態でないシステムの受信側だけ活性化することによって、ハイブリッド通信端末300の消費電力を低減しつつ、一方の、無線ネットワークと通信状態中に、他方の無線ネットワークの無線品質を取得することができる。
【0053】
ハンドオーバ制御モジュール550は、Avoidタイマが起動中か否かをチェックする。Avoidタイマは、ハンドオーバのバタつきを防止するためのタイマである。Avoidタイマの起動中は、ハンドオーバが行われないので、ハンドオーバのバタつきによる通信の不安定を防止することができる。Avoidタイマが起動中でなければ、3Gネットワーク100及びWiMAXネットワーク200の無線品質を確認する。
【0054】
ハンドオーバ制御モジュール550は、3Gネットワーク100の無線品質が基準値を下回り、且つ、WiMAXネットワーク200の無線品質が基準値を上回っている場合、3Gドライバ510にハンドオーバを要求する(1009)。
【0055】
ここで、無線品質の判断の例について説明する。3Gネットワーク100の無線品質が基準値を下回ったことは RSSI(Received Signal Strength Indication)≦基準値a、または、CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)≦基準値b によって判定する。WiMAXネットワーク200の無線品質が基準値を上回ったことは RSSI≧基準値c、かつ、CINR≧基準値d によって判断する。
【0056】
ハンドオーバ要求を受けた3Gドライバ510は、3Gネットワーク100の状態をチェックする。その結果、3Gネットワーク100と通信状態である場合、ハンドオーバ中のパケット欠落を防止するため、データの抑止処理を行う(1010)。データの抑止処理の詳細については後述する。
【0057】
データの抑止処理の後、3Gドライバ510は3Gネットワーク100の状態をチェックする。その結果、
データの抑止処理の後、3Gネットワーク100が通信状態である場合、3G制御部322に待機状態への遷移を要求する(1011)。
【0058】
3G制御部322は、プロトコル処理中か否かをチェックする。その結果、プロトコル処理中である場合、3G制御部322は、待機状態遷移保留応答を送信する。3Gドライバ510は、待機状態遷移保留応答を受信した場合、所定時間経過後に、再度、待機状態遷移要求を送信する。
【0059】
一方、プロトコル処理中でない場合、3G制御部322は、ConnectionCloseメッセージを3Gネットワーク100に送信し、待機状態(3G Dormant状態)に遷移する(1012)。3G制御部322は、待機状態に遷移後、待機状態遷移完了応答を3Gドライバ510に送信する(1013)。
【0060】
3Gドライバ510は、待機状態遷移完了応答を受信後、ハンドオーバ完了応答をハンドオーバ制御モジュール550に送信する(1014)。
【0061】
ハンドオーバ制御モジュール550は、ハンドオーバ完了応答を受信後、3Gドライバ510経由で3G制御部322にTx:OFF/Rx:ONを要求する。3G制御部322は、プロトコル処理中かどうかをチェックする。その結果、プロトコル処理中である場合、3G制御部322は、Tx:OFF/Rx:ONの要求保留応答を送信する。ハンドオーバ制御モジュール550は、Tx:OFF/Rx:ONの要求保留応答を受信した場合、所定時間経過後に、再度、Tx:OFF/Rx:ONを要求する。
【0062】
ここでプロトコル処理中か否かをチェックする理由は、例えば、待機状態や通信状態において、3Gネットワーク100内のサブネットを跨ぐことなどによって、プロトコル処理を行う場合がある。このタイミングで、3G無線部323の送信部を停止すると、プロトコル処理が途中で中断し、ネットワーク側でセッションネゴシエーションが失敗したと判断して、通信が切断する場合がある。このため、プロトコル処理中は、ハンドオーバを保留し、プロトコル処理が終わった後、再びハンドオーバを開始することによって、通信の切断を防止することができる。
【0063】
プロトコル処理中でない場合、3G制御部322は、3G無線部323をTx:OFF/Rx:ONの状態に設定し(1015)、Tx:OFF/Rx:ONの完了応答を3Gドライバ510経由でハンドオーバ制御モジュール550に送信する(1016)。
【0064】
ハンドオーバ制御モジュール550は、Tx:OFF/Rx:ON完了応答の受信後、WiMAXドライバ520経由でWiMAX制御部332に、Tx:ON/Rx:ONを要求する。WiMAX制御部332は、WiMAX無線部333をTx:ON/Rx:ONの状態に設定し(1017)、Tx:ON/Rx:ONの完了応答を、WiMAXドライバ520経由でハンドオーバ制御モジュール550に送信する(1018)。
【0065】
ハンドオーバ制御モジュール550は、Tx:ON/Rx:ONの完了応答の受信後、WiMAXドライバ520経由でWiMAX制御部332に接続を要求する(1019)。WiMAX制御部332は、WiMAXネットワーク200との間で接続処理を行う(1020)。WiMAX制御部332は、接続完了後、接続完了応答を、WiMAXドライバ520経由でハンドオーバ制御モジュール550に送信する(1021)。
【0066】
ハンドオーバ制御モジュール550は、WiMAXネットワーク200との接続完了後、3Gドライバ510経由で3G制御部322に切断を要求する(1022)。3G制御部322は、無線セッションなどを内部開放し、切断状態に遷移する(1023)。この際、3G無線部323は、送信側が非活性状態なので、3Gネットワーク100に切断メッセージを送信しない。切断状態に遷移後、3G制御部322は、3Gドライバ510経由でハンドオーバ制御モジュール550に、切断完了応答を送信する(1024)。
【0067】
ハンドオーバ制御モジュール550は、3Gドライバ510経由で3G制御部322に、Tx:OFF/Rx:OFFを要求する。3G制御部322は、3G無線部323をTx:OFF/Rx:OFFの状態に設定し(1025)、3Gドライバ510経由でハンドオーバ制御モジュール550に、Tx:OFF/Rx:OFFの完了応答を送信する(1026)。
【0068】
ハンドオーバ制御モジュール550は、Tx:OFF/Rx:OFFの完了応答を受信すると、Avoidタイマを起動する。ハイブリッド通信端末300は、ハンドオーバを完了し、WiMAXネットワーク200と通信を継続する(1027)。
【0069】
なお、WiMAXアクティブ状態において、ステップ1003から1006と同様に、3G無線部323をTx:OFF/Rx:ONの状態に設定し、3G制御部322は、3G無線部323から3Gネットワーク100の無線品質を取得し、3Gドライバ510経由でハンドオーバ制御モジュール550に通知する。
【0070】
次に、データ抑止処理(図4の610)について、図5を参照して説明する。本実施の形態では、データの抑止処理としてRFC3168で規定された輻輳情報通知機能(ECN:Explicit Congestion Nofification)を使用する。
【0071】
ハイブリッド通信端末300が、3Gネットワーク100と通信状態(3G Active状態)にある場合(1031)、TCP/IP−1部530及びTCP/IP−2部531は、ECNを用いることを示すため、送信するパケットのIPヘッダのECTフラグをONにしてデータを送信する(1032、1033)。なお、ECT(ECN Capable Transport)フラグがONである場合、輻輳処理をサポートしていることを示す。
【0072】
3Gドライバ510は、ハンドオーバ制御モジュール550からハンドオーバ要求を受信すると(1034)、TCP/IP−1部530から受信したパケットのIPヘッダのECTフラグがONであるか否かをチェックする。その結果、ECTフラグがONである場合、そのパケットのCEフラグをONにして、TCP/IP−2部531へ転送する(1035)。以降、3Gドライバ510はTCP/IP−1部530から受信したパケットを、そのCEフラグをONにして、送信する。なお、CE(Congestion Experienced)フラグがONである場合、輻輳中であることを示す。
【0073】
TCP/IP−2部531は、CEフラグがONになったパケットを受信すると、TCPヘッダのECEフラグをONにしたACKをTCP/IP−1部530に送信する(1036)。なお、ECE(ECN Echo)フラグがONである場合、輻輳中であることが通知される。
【0074】
TCP/IP−1部530は、TCPヘッダのECEフラグがONになったACKを受信すると、データの抑止処理として送信ウィンドウを削減し、輻輳回避アルゴリズムを実行する(1037)。
【0075】
TCP/IP−1部530は、次に送信するパケットを、そのTCPヘッダのCWRフラグをONにして、3Gドライバ510に送信する。なお、CWR(Congestion Window Reduced)フラグがONである場合、輻輳回避アルゴリズムが実行された事を示す。3Gドライバ510はTCP/IP−1部530から受信したパケットを、そのCEフラグをONにして、TCP/IP−2部531へ送信する(1038)。
【0076】
TCP/IP−2部531は、CWRフラグ及びCEフラグとがONであるパケットを受信すると、ステップ1036と同様に、ECEフラグをONにしたACKをTCP/IP−1部530に送信する(1039)。
【0077】
3Gドライバ510は、CWRフラグがONのパケットを送信し、ACKを受信したステップ1039の段階で、データ抑止処理が完了したと判断し、待機状態遷移要求の送信などの処理を開始する(図4の1011、図7のS709)。
【0078】
3Gネットワーク100からWiMAXネットワーク200へのハンドオーバが完了し、WiMAXネットワーク200で通信状態(WiMAX Active状態)となると(1040)、TCP/IP−1部530は、3Gドライバ510からWiMAXドライバ520に切り替えてデータを送信する。この時、WiMAXドライバ520は、ハンドオーバ制御モジュール550からハンドオーバ要求を受信していないので、TCP/IP−1部530から受信したパケットを、そのCEフラグをOFFのまま、送信する(1041)。なお、CE(Congestion Experienced)フラグがOFFである場合、輻輳状態の解除を示す。
【0079】
TCP/IP−2部531は、ECEフラグがOFFのACKをTCP/IP−1部530に送信する(1042)。なお、ECE(ECN Echo)フラグがOFFである場合、輻輳状態が解除されたことが通知される。
【0080】
TCP/IP−1部530は、ECEフラグがOFFのACKを受信すると、データの抑止処理を解除し、送信ウィンドウを元に戻し、輻輳回避アルゴリズムを解除する(1043)。
【0081】
図5では、TCP/IP−1部530からTCP/IP−2部531方向へのデータ抑止処理について説明したが、TCP/IP−2部531からTCP/IP−1部530方向へのデータ抑止処理についても、同様の処理によって行うことができる。
【0082】
具体的には、3Gドライバ510は、ハンドオーバ制御モジュール550からハンドオーバ要求を受信すると、TCP/IP−2部531から受信したパケットのIPヘッダのECTフラグがONであるチェックし、ONである場合はそのパケットのCEフラグをONにした上でTCP/IP−1部530へ転送する。これによって、TCP/IP−2部のデータ抑止処理が実行される。
【0083】
また、3Gネットワーク100からWiMAXネットワーク200へのハンドオーバが完了した後、WiMAXドライバ520は、TCP/IP−2部531から受信したパケットを、そのCEフラグをOFFのまま、TCP/IP−1部530へ転送する。これによって、ハンドオーバ後はTCP/IP−2部のデータ抑止処理が解除される。
【0084】
図6は、第1の実施形態のハンドオーバプロセスのフローチャートである。図6に示すハンドオーバプロセスは、ハンドオーバ制御モジュール550が実行する。
【0085】
ハンドオーバ制御モジュール550は、所定のタイミング(例えば、定期的)にハンドオーバプロセスを開始する(601)。
【0086】
ハンドオーバ制御モジュール550は、ハンドオーバのバタつきを防止するためのAvoidタイマが起動中か否かチェックする(602)。その結果、Avoidタイマが起動中である場合、ハンドオーバプロセスを終了する(618)。
【0087】
一方、Avoidタイマが起動中でない場合、ハンドオーバが可能なので、3Gネットワーク100の無線品質及びWiMAXネットワーク200の無線品質を確認する(603)。その結果、無線品質がハンドオーバの基準を満たしていない場合、Avoidタイマを起動して(617)、ハンドオーバプロセスを終了する(618)。
【0088】
一方、無線品質がハンドオーバの基準を満たしている場合、切替元のドライバにハンドオーバ要求を送信する(604)。
【0089】
ハンドオーバ制御モジュール550は、切替元のドライバからのハンドオーバ完了応答を所定時間待ち(605)、応答を受信できない場合、Avoidタイマを起動して(617)、ハンドオーバプロセスを終了する(618)。
【0090】
一方、ハンドオーバ制御モジュール550は、ハンドオーバ完了応答を受信した場合、切替元のドライバにTx:OFF/Rx:ONの要求を送信する(606)。
【0091】
ハンドオーバ制御モジュール550は、切替元のドライバからの応答メッセージをチェックする(607)。その結果、Tx:OFF/Rx:ON要求保留応答を受信した場合は(608)、所定時間経過後に再度、Tx:OFF/Rx:ONを要求する。ハンドオーバ制御モジュール550は、Tx:OFF/Rx:ONの完了の応答を受信した場合、切替先のドライバにTx:ON/Rx:ONを要求する(609)。
【0092】
ハンドオーバ制御モジュール550は、切替先のドライバに接続要求を送信する(610)。
【0093】
その後、ハンドオーバ制御モジュール550は、切替先のドライバからの応答メッセージをチェックする(611)。その結果、接続失敗応答を受信した場合、切替先のドライバにTx:OFF/Rx:OFFを要求し(612)、切替元のドライバにTx:ON/Rx:ONを要求し(613)、切替元のドライバに切り戻しを要求する(614)。その後、ハンドオーバ制御モジュール550は、Avoidタイマを起動して(617)、ハンドオーバプロセスを終了する(618)。この場合、切替元のシステムで通信が継続される。
【0094】
一方、ハンドオーバ制御モジュール550は、ステップ611で、接続完了応答を受信した場合、切替元のドライバに切断を要求し(615)、切替元のドライバにTx:OFF/Rx:OFFを要求する(616)。その後、ハンドオーバ制御モジュール550は、Avoidタイマを起動し(617)、ハンドオーバプロセスを終了する(618)。
【0095】
図7は、第1の実施形態の3Gドライバ510及びWiMAXドライバ520がハンドオーバ要求を受信した場合に実行する処理のフローチャートである。以下、図7及び図8について、3Gドライバ510が実行する処理を説明するが、WiMAXドライバ520が実行する処理も同じである。
【0096】
3Gドライバ510は、ハンドオーバ要求を受信すると、この処理を開始し(701)、まず、通信状態か否かをチェックする(702)。その結果、通信状態でない場合、ハンドオーバが可能なので、3Gドライバ510は、ハンドオーバ制御モジュール550にハンドオーバ完了応答を送信する(712)。一方、通信状態である場合、3Gドライバ510は、データ抑止待ちタイマを起動する(703)。
【0097】
3Gドライバ510は、データ抑止待ちタイマが満了するまでの間、データ抑止処理が完了したかどうかチェックする(704)。3Gドライバ510は、TCP/IP−1部530及びTCP/IP−2部531から受信するパケットのIPヘッダのECTフラグをチェックする(705)。その結果、ECTフラグがOFFの場合、データ抑止処理をせずステップ708に進む。一方、ECTフラグがONの場合、受信したパケットのCEフラグをONにする(706)。CEフラグのONは、ステップ712においてハンドオーバ完了応答を送信するまでの間、継続する。
【0098】
その後、3Gドライバ510は、TCPヘッダのCWRフラグがONのパケットを送信した後、ECEフラグがONのACKを受信したか否かチェックする(707)。ステップ707のチェックは、TCP/IP−1部530からTCP/IP−2部531方向へのデータと、TCP/IP−2部531からTCP/IP−1部530方向へのデータの両方向においてチェックする。
【0099】
S707において、ECEフラグがONのACKを受信した場合、データ抑止が完了したと判断し、ステップ708に進む。なお、データ抑止待ちタイマが満了した場合もステップ708に進む。
【0100】
ステップ708では、3Gドライバ510は、通信状態か否かをチェックする。その結果、通信状態でない場合、3Gドライバ510は、ハンドオーバ制御モジュール550にハンドオーバ完了応答を送信する(712)。一方、通信状態である場合、3Gドライバ510は、3G制御部322に待機状態遷移要求を送信する(709)。
なお、ステップ709では、WiMAXドライバ520は、WiMAX制御部332に待機状態遷移要求を送信する。
【0101】
3Gドライバ510は、3G制御部322(又は、WiMAX制御部332)からの応答メッセージをチェックする(710)。
【0102】
なお、WiMAXドライバ520は、ステップ709では、WiMAX制御部332に待機状態遷移要求を送信し、ステップ710では、WiMAX制御部332からの応答メッセージをチェックする。
【0103】
その結果、受信した応答メッセージが待機状態遷移保留応答である場合、所定時間経過後に(711)、再度、待機状態遷移を要求する(709)。一方、受信した応答メッセージが待機状態遷移完了応答である場合、ハンドオーバ制御モジュール550にハンドオーバ完了応答を送信する(712)。
【0104】
図8は、第1の実施形態の3Gドライバ510及びWiMAXドライバ520が切り戻し要求を受信した場合に実行する処理のフローチャートである。以下、3Gドライバ510が実行する処理について説明するが、WiMAXドライバ520が実行する処理も同じである。
【0105】
3Gドライバ510は、切り戻し要求を受信すると、この処理を開始し(801)、まず、データ抑止処理を解除する(802)。具体的には、TCP/IP−1部530及びTCP/IP−2部531からパケットを受信しても、受信したパケットのCEフラグをONにしない。これによって、TCP/IP−1部530及びTCP/IP−2部531でデータ抑止処理が解除される。
【0106】
次に、3Gドライバ510は、3G制御部322に通信状態遷移要求を送信する(803)。最後に、ハンドオーバ制御モジュール550に、切り戻し完了応答を送信する(804)。
【0107】
図9は、第1の実施形態の3G制御部322及びWiMAX制御部332がRF切替要求を受信した場合に実行する処理のフローチャートである。3G制御部322及びWiMAX制御部332は、RF切替要求を受信すると、Tx及びRxを活性化又は非活性化する。以下、3G制御部322が実行する処理について説明するが、WiMAX制御部332が実行する処理も同じである。
【0108】
3G制御部322は、RF切替要求を受信すると、この処理を開始し(901)、まず、通信状態又は待機状態かをチェックする(902)。通信状態でも待機状態でもない場合、要求された切替内容に従って送信部及び受信部の動作を切り替え(905)、RF切替完了応答を送信する(907)。
【0109】
一方、通信状態または待機状態である場合、RF切替要求がTx:OFF/Rx:ONかをチェックする(903)。RF切替要求がTx:OFF/Rx:ON要求でない場合、要求された切替内容に従って送信部及び受信部の動作を切り替え(905)、RF切替完了応答を送信する(907)。
【0110】
RF切替要求がTx:OFF/Rx:ON要求である場合、プロトコル処理中か否かをチェックする。プロトコル処理中である場合はRF切替は行わず、RF切替保留応答を送信する(906)。一方、プロトコル処理中でない場合、要求された切替内容に従って送信部及び受信部の動作を切り替え(905)、RF切替完了応答を送信する(907)。
【0111】
<実施形態2>
前述した第1の実施形態では、ハイブリッド通信端末300とPC400とを、USBインターフェースによって接続したが、ハイブリッド通信端末300とPC400とを一体に構成してもよい。この場合、HUB310とCPU420とをPC400の内部バス(例えば、PCIバスなど)で接続する。
【0112】
以上説明したように、本発明の実施形態では、ハイブリッド通信端末300主導で、異なるネットワーク間でハンドオーバをするので、ネットワーク側の構成を変更する必要がない。このため、設備投資の負担が不要であり、サービス開始までの時間が短くすることができる。また、従来の仕様の範囲内でハンドオーバを行うことができるので、標準団体等での新たな標準を規定する必要がない。
【0113】
また、本発明の実施形態では、ハンドオーバの際に、第1の無線機能部の送信部と第2の無線機能部の送信部のいずれか一方を非活性化する。これによりハンドオーバ中の消費電力を抑えることができる。これはPCに接続され、PCから電力供給を受けて動作するデータカード型のハイブリッド通信端末において、汎用的なインタフェースをサポートすることができ、一般的なPCで利用可能という利点がある。また、PCから電力供給を受けないハンドセット型の通信端末において、消費電力の抑制によってバッテリの利用時間を長くすることができる。
【0114】
また、本発明の実施形態では、第1の無線ネットワークと接続中でも、所定のタイミングで(例えば、定期的に)第2の無線機能部の受信部のみを活性化し、第2の無線ネットワークの無線品質を確認するため、消費電力を抑えつつ第1の無線ネットワークと接続中に第2の無線ネットワークの無線品質を確認することができる。
【0115】
また、本発明の実施形態では、ハンドオーバ実行時に、データの抑止処理を実行し、第1の無線ネットワークを待機状態にするので、第1の無線ネットワークと通信中であってもパケットを欠落させることなく、第2の無線ネットワークへハンドオーバをすることができる。
【0116】
また、本発明の実施形態では、第1の無線ネットワークを待機状態にしてハンドオーバをするので、第2の無線ネットワークへのハンドオーバに失敗した場合、第1の無線ネットワークを再び通信状態にし、継続して通信することができる。
【0117】
また、本発明の実施形態では、ハンドオーバ実行時にプロトコル処理中か否かをチェックし、プロトコル処理中の場合はハンドオーバを保留する。例えば、第1の無線ネットワークと通信中に第1の無線ネットワーク内のサブネット跨ぎなどによってプロトコル処理を行う場合があるが、このタイミングで第1の無線機能部の送信部を停止するとネットワーク側でセッションネゴシエーションが失敗したと判断し通信が切断する場合がある。このため、プロトコル処理中は、ハンドオーバを保留し、プロトコル処理が終わった後、再びハンドオーバを開始することによって通信の切断を防止することができる。
【0118】
また、本発明の実施形態では、ハンドオーバ後に、ハンドオーバのバタつきを防止するためのタイマを起動し、該タイマの起動中はハンドオーバをしないので、ハンドオーバのバタつきによる通信の不安定を防止することができる。
【符号の説明】
【0119】
100…3Gネットワーク、200…WiMAXネットワーク、110…3G基地局、210…WiMAX基地局、300…ハイブリッド通信端末、310…HUB、320…3G機能部、321…3Gメモリ部、322…3G制御部、323…3G無線部、324…3Gアンテナ、330…WiMAX機能部、331…WiMAXメモリ部、332…WiMAX制御部、333…WiMAX無線部、334…WiMAXアンテナ、400…PC、410…USB IF部、420…CPU、430…メモリ、440…表示部、450…ハードディスク、460…操作部、470…内部通信線、500…ハンドオーバ制御モジュール、510…3Gドライバ、520…WiMAXドライバ、520…TCP/IP部、540…アプリケーション、1000…無線ネットワーク

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の無線ネットワークと第2の無線ネットワークとに接続し、前記第1の無線ネットワークと前記第2の無線ネットワークとの間でハンドオーバをする通信装置であって、
前記第1の無線ネットワークと接続する第1の無線機能部と、
前記第2の無線ネットワークと接続する第2の無線機能部と、
前記第1の無線機能部及び前記第2の無線機能部をコンピュータに接続する接続部と、を備え、
前記第1の無線機能部は、前記第1の無線ネットワークとの接続状態及び無線品質を取得し、
前記第2の無線機能部は、前記第2の無線ネットワークとの接続状態及び無線品質を取得し、
前記第1の無線機能部及び前記第2の無線機能部が取得した接続状態及び無線品質に基づいた前記コンピュータの指示に従って、前記第1の無線ネットワークと前記第2の無線ネットワークとの間のハンドオーバを制御し、
前記第1の無線ネットワークと接続状態にある場合、前記第1の無線機能部の送信部及び受信部を活性化し、前記第2の無線機能部の送信部を非活性化し、前記第2の無線機能部の受信部を活性化して、前記第1の無線ネットワーク及び前記第2の無線ネットワークの無線品質を取得し、
前記第1の無線機能部は、前記第1の無線ネットワークの無線品質が基準値を下回り、且つ前記第2の無線ネットワークの無線品質が基準値を超えている場合、通信状態をチェックし、
前記第1の無線機能部は、前記第1の無線機能部が通信中である場合、データの抑止処理を開始し、
前記第1の無線機能部は、前記データの抑止処理の開始後、通信状態をチェックし、
前記第1の無線機能部は、前記第1の無線機能部が通信中である場合、待機状態に遷移させてからハンドオーバを行い、
前記ハンドオーバの完了後、前記第1の無線機能部の送信部と受信部を非活性化し、前記第2の無線機能部の送信部及び受信部を活性化し、データの抑止処理を解除することを特徴とする通信装置。
【請求項2】
前記第1の無線機能部は、
前記第1の無線ネットワークと接続状態又は待機状態にある場合、前記第1の無線機能部がプロトコル処理中であるかをチェックし、
前記第1の無線機能部がプロトコル処理中である場合、所定時間が経過し、前記プロトコル処理が終わった後にハンドオーバを行うことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
【請求項3】
前記第1の無線機能部は、輻輳情報を通知することによって、前記データの抑止処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
【請求項4】
前記第1の無線機能部は、
前記第1の無線ネットワークと待機状態にある場合、前記第1の無線機能部の送信部を非活性化し、前記第1の無線機能部の受信部を活性化し、前記第2の無線機能部の送信部及び受信部を活性化して、ハンドオーバを行い、
前記第1の無線ネットワークと待機状態にあり、前記第1の無線機能部の送信部が非活性状態にあり、且つ前記第1の無線機能部の受信部が活性状態にある場合、前記第1の無線機能部はプロトコル処理を実行しないことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
【請求項5】
前記第1の無線機能部が前記第1の無線ネットワークと待機状態にあり、且つ前記第2の無線機能部が前記第2の無線ネットワークとの接続に成功した場合、前記第1の無線機能部は、前記第1の無線ネットワークと切断状態にし、前記第1の無線機能部の送信部及び受信部を非活性化することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
【請求項6】
前記第1の無線機能部が前記第1の無線ネットワークと待機状態にあり、且つ前記第2の無線機能部が前記第2の無線ネットワークとの接続に失敗した場合、前記第2の無線機能部の送信部及び受信部を非活性化し、前記第1の無線機能部の送信部及び受信部を活性化し、前記第1の無線機能部は前記第1の無線ネットワークと通信状態に戻すことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
【請求項7】
前記通信端末は、前記コンピュータが、ハンドオーバの実行後にタイマを起動し、該タイマの起動中はハンドオーバを行わないように制御することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
【請求項8】
前記通信端末は、前記コンピュータとハードウェア的に独立しており、前記コンピュータと通信インタフェースを介して接続されることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
【請求項9】
前記通信端末は、前記コンピュータと一体に構成されており、前記コンピュータの内部バスに接続されることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
【請求項10】
第1の無線ネットワークと第2の無線ネットワークとに接続し、前記第1の無線ネットワークと前記第2の無線ネットワークとの間でハンドオーバをする通信装置におけるハンドオーバの制御方法であって、
前記通信装置は、前記第1の無線ネットワークと接続する第1の無線機能部と、前記第2の無線ネットワークと接続する第2の無線機能部と、前記第1の無線機能部及び前記第2の無線機能部をコンピュータに接続する接続部と、を備え、
前記方法は、
前記第1の無線機能部が、前記第1の無線ネットワークとの接続状態及び無線品質を取得し、前記コンピュータに送信するステップと、
前記第2の無線機能部が、前記第2の無線ネットワークとの接続状態及び無線品質を取得し、前記コンピュータに送信するステップと、
前記コンピュータが、前記第1の無線機能部及び前記第2の無線機能部が取得した接続状態及び無線品質に基づいて、前記第1の無線ネットワークと前記第2の無線ネットワークとの間のハンドオーバを、前記第1の無線機能部及び前記第2の無線機能部に指示するステップと、
前記第1の無線機能部と前記第1の無線ネットワークとが接続状態にある場合、前記コンピュータが、前記第1の無線機能部の送信部及び受信部を活性化し、前記第2の無線機能部の送信部を非活性化し、前記第2の無線機能部の受信部を活性化する指示をして、前記第1の無線機能部及び前記第2の無線機能部に前記第1の無線ネットワーク及び前記第2の無線ネットワークの無線品質を取得させるステップと、
前記第1の無線ネットワークの無線品質が基準値を下回り、且つ前記第2の無線ネットワークの無線品質が基準値を超えている場合、前記コンピュータが、前記第1の無線機能部と前記第2の無線機能部にハンドオーバを指示するステップと
前記第1の無線機能部が、通信状態をチェックし、前記第1の無線機能部が通信中である場合にデータの抑止処理を開始し、その後、通信状態をチェックし、前記第1の無線機能部が通信中である場合に待機状態に遷移させてからハンドオーバをするステップと、
前記ハンドオーバの完了後、前記コンピュータが、前記第1の無線機能部の送信部と受信部を非活性化し、前記第2の無線機能部の送信部及び受信部を活性化し、データの抑止処理を解除する指示をするステップと、を含むことを特徴とするハンドオーバの制御方法。

【図2】
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【図3】
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【図4A】
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【図4B】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図1】
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【公開番号】特開2012−222777(P2012−222777A)
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−89936(P2011−89936)
【出願日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】