JP5250255B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、異なる無線通信ネットワーク間でのハンドオーバが可能な無線通信装置に関するものである。

近年、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）では、ユビキタス環境の実現に向けて、例えば携帯電話ネットワークや無線ＬＡＮ等、異なる複数の無線通信ネットワーク間でのハンドオーバを可能として、シームレスな移動を行うＩＰモビリティ技術が検討されている。このＩＰモビリティ技術における具体的なプロトコルとしては、通信端末個々の移動をサポートするモバイルＩＰｖ４およびモバイルＩＰｖ６（以下、これらを総称してモバイルＩＰと略称する）があり、ネットワーク単位での移動をサポートするＮＥＭＯ（Network Mobility）がある。

ところで、無線通信ネットワークを介して、ＶｏＩＰなどのリアルタイム性を有するアプリケーション（以下、適宜、アプリと略称する）を実行する場合、無線通信経路の許容帯域は、フェージング等の伝搬環境に依存して変化し、その許容帯域の変化に応じて通信端末が受信するパケットの到着間隔も変化する。

このため、一般には、通信端末にジッタバッファを設けて、受信したパケットを一旦、ジッタバッファに溜め込み、その後、アプリに応じた間隔でジッタバッファからパケットを読み出して再生することにより、パケットの揺らぎ、すなわち到着間隔のずれ（ジッタ）によるパケットの再生間隔のずれを吸収して、再生音質等の再生品質の低下を防止するようにしている。また、ジッタが大きく、ジッタバッファ内のパケットがなくなって無音等が発生してしまう場合や、短時間で大量にパケットを受信して、パケットがジッタバッファに入りきらない場合などは、再生速度を変えたり、受信したパケットを破棄したり、ジッタバッファのバッファサイズ（遅延時間）を変更したり、している。

一方、通信端末が受信するパケットの下り絶対遅延時間、すなわち、相手通信端末から送信されたパケットが、無線通信ネットワークを介して受信されるまでに要する時間は、無線通信ネットワークに応じて異なる。このため、通信端末が移動する無線通信装置の場合で、異なる無線通信ネットワークにハンドオーバした際に、例えば、ハンドオーバ先の下り絶対遅延時間が、ハンドオーバ元の下り絶対遅延時間より短い場合には、受信パケットに追い越しが発生することになる。

図８は、この場合のパケットの流れを示す図で、相手通信端末（ＣＮ）からのパケットの送信タイミングと、ＣＮからのパケットを無線通信装置（ＭＮ）に転送するホームエージェント（ＨＡ）によるパケット転送タイミングと、ＭＮのジッタバッファが受信するパケットの受信タイミングとを示している。なお、ここでは、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークＡおよびハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢの各々において、受信パケットに揺らぎ（到着間隔のずれ）はないものとして示している。

ＭＮによる無線通信ネットワークＡから無線通信ネットワークＢへのハンドオーバ処理では、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢを介してＭＮからＨＡにRegistration Request（ＮＥＭＯでは、Binding Update）を送信して、ＨＡにハンドオーバ先の気付けアドレス（care of address）を登録し、これによりＨＡから返信されるハンドオーバ完了情報であるRegistration Reply（ＮＥＭＯでは、Binding Acknowledge）を受信して、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークＡとの接続を切断することにより、以後は、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢを介してパケットの送受信が行われる。

この場合、図８に示すように、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークＡの下り絶対遅延時間TddnAよりも、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢの下り絶対遅延時間TddnBが一定値以上短いと、ハンドオーバ完了情報を受信した時点から、（TddnA−TddnB）の期間TABは、受信パケットに追い越しが発生する。したがって、この期間TABにおいては、図９（ａ）に示すように、ジッタバッファが単位時間当たりに受信するパケット数は、非常に多くなる。

このような場合、例えば、図９（ｂ）に示すように、ジッタバッファからのパケットの再生速度（読み出し間隔）を、アプリに応じた一定の速度とすると、ジッタバッファ内のパケット数は、図９（ｃ）に示すように、無線通信ネットワークＢにハンドオーバした時点から急激に上昇するため、追い越しによって、バッファサイズを超えて受信されるパケットは、再生されることなく破棄されて、バッファサイズに相当する一定のパケット数に落ち着くことになる。

このため、破棄されたパケットの影響により、再生音の音質劣化を招くことになる。なお、ジッタバッファのバッファサイズが十分大きい場合には、パケットの破棄は発生せず、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先からのパケットは予定のタイミングで再生することができるが、この場合には、ハンドオーバ元からのパケットを追い越して受信されたハンドオーバ先からのパケットは、ジッタバッファに滞留する時間が、ハンドオーバ元からのパケットよりも長くなるため、必要以上に遅延時間を長くしており、各無線通信ネットワークの遅延時間に合ったリアルタイム性を実現できていない。

このようなハンドオーバ時の不具合を改善し得るものとして、例えば、パケットの受信状況を監視し、その監視結果に基づいてジッタバッファからのパケットの読み出し速度を制御するようにしたジッタバッファの制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１に開示されたジッタバッファの制御方法によるジッタバッファの動作状態を示す図で、図１０（ａ）〜（ｃ）は、図９（ａ）〜（ｃ）と同様に、ジッタバッファの単位時間当たりの受信パケット数、再生速度、ジッタバッファ内のパケット数を示している。

図１０においては、下り絶対遅延時間がTddnAの無線通信ネットワークＡから、TddnAよりも短い下り絶対遅延時間TddnBの無線通信ネットワークＢにハンドオーバした場合のように、それまでの受信間隔よりも短い期間でパケットが受信される場合には、受信間隔の短縮に従って、パケットの再生速度を高速とし、その後、ジッタバッファ内のパケット数に応じて、再生速度を通常の再生速度まで徐々に低下させるように制御している。

特開２００６−２３８４４５号公報

しかしながら、図１０に示したジッタバッファの制御方法では、パケットの追い越し発生期間中に、パケットの再生速度を高速としており、特に、追い越し発生初期においては、再生速度を急激に高速に変化させている。このため、追い越し発生期間中において、ハンドオーバ元のパケットが受信されて再生された後、次のハンドオーバ元のパケットが受信しきれないうちに、ハンドオーバ先のパケットが受信されて再生され、その後に到着したハンドオーバ元のパケットが破棄される場合があり、これにより再生音の音質劣化を招くことが懸念される。

したがって、以上の点に鑑みてなされた本発明の目的は、パケットロスによる再生音の音質劣化を招くことなく、また、無線通信ネットワーク毎に適したリアルタイム性を実現しながら、異なる無線通信ネットワークへのハンドオーバが可能な無線通信装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る無線通信装置の発明は、
第１無線通信ネットワークおよび該第１無線通信ネットワークと異なる第２無線通信ネットワークに接続して無線通信を実行する無線通信部と、
該無線通信部を介してリアルタイム通信系のアプリケーションを実行する実行部と、
前記無線通信部を介して受信される、前記実行部が実行している前記アプリケーションのパケットを一時的に蓄積してジッタを吸収するためのジッタバッファと、
前記第１無線通信ネットワークにおける無線リンクの通信品質を取得する通信品質取得部と、
該通信品質取得部により取得した前記通信品質に基づいて、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを開始するハンドオーバ制御部と、
該ハンドオーバ制御部によるハンドオーバが完了してから、前記無線通信部を介して受信される前記アプリケーションのパケットの受信間隔が所定値以上と判定すると、前記ジッタバッファのパケット蓄積量に基づいて、当該アプリケーションの再生速度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の無線通信装置において、
前記制御部は、前記ジッタバッファのパケット蓄積量が閾値以上の場合に、当該アプリケーションの再生速度を速くすることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の無線通信装置において、
前記制御部は、当該アプリケーションを速く再生している際に、前記ジッタバッファのパケット蓄積量が前記閾値を下回ると、当該アプリケーションの再生速度を通常の速度に戻すことを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１，２または３に記載の無線通信装置において、
前記ジッタバッファのバッファサイズを、当該アプリケーションのパケットの受信状況に応じて制御するアダプティブジッタ制御部、をさらに備え、
該アダプティブジッタ制御部は、前記ハンドオーバ制御部によるハンドオーバの完了を検出すると、前記ジッタバッファのバッファサイズの制御を停止することを特徴とするものである。

本発明によれば、ハンドオーバが完了した後、パケットの受信間隔が所定値以上になってから、ジッタバッファのパケット蓄積量に基づいて、アプリケーションの再生速度を制御するようにしたので、例えば、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワークの遅延時間が、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワークの遅延時間よりも短い場合には、ハンドオーバによるパケットの追い越しが終了して、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワークからのパケットのみが到来するようになってから、再生速度を通常速度よりも高速として、ジッタバッファに通常よりも多く蓄積されたパケットを読み出すことができる。したがって、パケットロスによる再生音の音質劣化やリアルタイム性の低下による通話品質の劣化等を招くことなく、第１無線通信ネットワークから第２無線通信ネットワークへのハンドオーバが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る無線通信装置が使用可能な通信ネットワークの概略構成を示す図である。図１において、移動ノードである無線通信装置１１は、対向ノードである相手通信端末１２との間で、リアルタイム通信系のアプリであるＶｏＩＰによる通話を行うものとする。無線通信装置１１は、第１無線通信ネットワーク１５と第２無線通信ネットワーク１６との間で、ハンドオーバが可能となっている。第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６は、パケットネットワーク１７を介して、インターネット１８に結合されている。

ここで、第１無線通信ネットワーク１５は、例えばｃｄｍａ２０００ ＥＶ−ＤＯの携帯電話ネットワークからなり、第２無線通信ネットワーク１６は、例えば無線ＬＡＮからなり、第２無線通信ネットワーク１６の方が、第１無線通信ネットワーク１５よりも、下り絶対遅延時間が短くなっている。なお、図１において、符号１５ａは、第１無線通信ネットワーク１５の基地局を示し、符号１６ａは、第２無線通信ネットワーク１６のアクセスポイントを示している。

相手通信端末１２は、例えば送受話器１２ａが接続され、ソフトフォンがインストールされたパーソナルコンピュータからなり、図示しないインターネットサービスプロバイダを介してインターネット１８に接続されている。

また、パケットネットワーク１７およびインターネット１８には、それぞれ通信を制御するＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバ２１および２２が接続されている。さらに、インターネット１８には、無線通信装置１１宛の受信パケットを、無線通信装置１１が接続されている無線通信ネットワークに転送するホームエージェント（ＨＡ）２３が接続されている。

図１に示す通信ネットワークにおいては、ＨＡ２３に、無線通信装置１１が本来属する無線通信ネットワークで用いるホームアドレスを登録するとともに、ハンドオーバ時に、ハンドオーバ先の無線通信ネットワーク１６の気付けアドレス（care of address）を登録することにより、異なる無線通信ネットワーク間でのハンドオーバを可能としている。なお、このようなＩＰモビリティ技術については、上述したモバイルＩＰや、ＮＥＭＯにおいて公知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、説明の便宜上、無線通信装置１１が本来属する無線通信ネットワークを第１無線通信ネットワーク１５として、この第１無線通信ネットワーク１５から第２無線通信ネットワーク１６へハンドオーバするものとする。

図２は、図１に示した本実施の形態に係る無線通信装置１１の概略構成を示す機能ブロック図である。無線通信装置１１は、第１無線通信ネットワーク１５に対応する第１無線Ｉ／Ｆ（インターフェース）３１と、第２無線通信ネットワーク１６に対応する第２無線Ｉ／Ｆ３２と、ＶｏＩＰのアプリを実行する電話機能部３３と、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６への接続を制御する通信処理部３４と、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６の無線情報を取得する無線情報取得部３５と、第１無線通信ネットワーク１５と第２無線通信ネットワーク１６との間のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部３６と、を有する。

通信処理部３４は、第１無線Ｉ／Ｆ３１および第２無線Ｉ／Ｆ３２とともに無線通信を実行する無線通信部を構成するもので、電話機能部３３と相手通信端末１２との間で、第１無線通信ネットワーク１５または第２無線通信ネットワーク１６を介して通話を行うとともに、ハンドオーバ制御部３６の制御のもとに、ＨＡ２３と通信するように、第１無線Ｉ／Ｆ３１または第２無線Ｉ／Ｆ３２の接続を制御する。

無線情報取得部３５は、無線情報として、第１無線Ｉ／Ｆ３１および第２無線Ｉ／Ｆ３２から、それぞれ対応する第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６の通信品質を取得し、その取得した通信品質をハンドオーバ制御部３６に供給する。ここで、通信品質は、例えば、無線状態を表すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を取得する。したがって、本実施の形態では、無線情報取得部３５が、無線リンクの通信品質を取得する通信品質取得部を構成している。

ハンドオーバ制御部３６は、無線情報取得部３５からの通信品質に基づいて、ハンドオーバを予定するか否かの決定を含むハンドオーバ情報を生成し、そのハンドオーバ情報に基づいて第１無線通信ネットワーク１５から第２無線通信ネットワーク１６へのハンドオーバを制御する。

図３は、図２に示した無線通信装置１１の電話機能部３３の概略構成を示す機能ブロック図である。電話機能部３３は、例えばソフトフォンからなり、公知のソフトフォンの構成と同様に、ボタン入力部４１、画面表示部４２、マイク４３、エンコーダ４４、パケット送信部４５、パケット受信部４６、ジッタバッファ４７、デコーダ４８、スピーカ４９、ジッタバッファ監視部５０、ジッタバッファ制御部５１、ＳＩＰ制御部５２、および全体の動作を制御する全体制御部５３を有する。

全体制御部５３は、ボタン入力部４１や画面表示部４２を介して、ユーザの操作情報を取得し、その取得情報に基づいて全体の動作を制御する。また、ＳＩＰ制御部５２は、通話の開始や終了のＳＩＰの手続きを制御する。通話中は、マイク４３から取得した音声データを、エンコーダ４４でエンコードし、そのエンコードしたデータを、パケット送信部４５からパケットにいれて、通信処理部３４を経て相手通信端末１２へ送信する。

また、通信処理部３４を経てパケット受信部４６で受信した相手通信端末１２からのパケットは、ジッタバッファ４７に一旦取り込んでから読み出し、その読み出したパケットは、デコーダ４８でペイロード部分をデコードして、スピーカ４９から再生音声として出力する。なお、ジッタバッファ４７のパケットの受信状況や、ジッタバッファ４７内のパケット数の状態は、ジッタバッファ監視部５０で監視し、その監視結果に基づいて、ジッタバッファ制御部５１により、ジッタバッファ４７の動作を制御する。

本実施の形態では、電話機能部３３に、さらに、ハンドオーバ情報取得部５５および再生速度計算部５６を設けている。ハンドオーバ情報取得部５５は、ハンドオーバ制御部３６からのハンドオーバ情報を一定間隔毎に監視して、ハンドオーバの予定があるか否かの情報を取得する。ハンドオーバの予定があった場合には、ハンドオーバ情報取得部５５は、さらに、ハンドオーバ制御部３６から所要のハンドオーバ情報を取得して、その取得した所要のハンドオーバ情報を再生速度計算部５６に供給する。

再生速度計算部５６は、ハンドオーバ情報取得部５５から取得した所要のハンドオーバ情報に基づいて、ハンドオーバ先である第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間とハンドオーバ元である第１無線通信ネットワーク１５の下り絶対遅延時間との差を演算し、その差が所定値未満（例えば、＜０）の場合には、その後、ハンドオーバ完了情報を受信してから、ジッタバッファ監視部５０によるジッタバッファ４７の監視結果に基づいて、ジッタバッファ制御部５１によりジッタバッファ４７のバッファサイズおよびジッタバッファ４７からの受信パケットの再生速度を制御する。したがって、本実施の形態では、電話機能部３３が、リアルタイム通信系のアプリケーションを実行する実行部、および当該アプリケーションの再生速度を制御する制御部を構成している。

以下、本実施の形態に係る無線通信装置１１の動作について説明する。

本実施の形態では、ハンドオーバ制御部３６において、第１無線Ｉ／Ｆ３１および第２無線Ｉ／Ｆ３２からそれぞれ取得した通信品質に基づいて、ハンドオーバの予定を決定する。例えば、第１無線通信ネットワーク１５と無線リンクを形成して通話を行っている場合に、第１無線Ｉ／Ｆ３１から取得した通信品質がハンドオーバ予定決定閾値よりも悪くなり、かつ第２無線Ｉ／Ｆ３２の通信品質がハンドオーバ予定決定閾値以上となった場合には、ハンドオーバ制御部３６において、第２無線通信ネットワーク１６へのハンドオーバ予定を決定する、すなわちハンドオーバ準備の開始を決定する。なお、通話に使用していない第２無線通信ネットワーク１６の通信品質は、例えば、アクセスポイント１６ａから送信される報知情報を受信して取得したり、または測定する。

ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ予定を決定した場合、現在使用中の無線通信ネットワーク（ここでは、第１無線通信ネットワーク１５）におけるハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1、ハンドオーバ先の無線通信ネットワーク（ここでは、第２無線通信ネットワーク１６）におけるハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2を取得し、これらの情報を所要のハンドオーバ情報として、ハンドオーバ予定有りを示す情報とともに、電話機能部３３に供給する。

次に、ハンドオーバ制御部３６による、ハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1およびハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2の取得方法について説明する。なお、本実施の形態では、相手通信端末（ＣＮ）１２とＨＡ２３との間のネットワークは切替わらないので、この間の絶対遅延時間は考慮しないものとする。

ハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1およびハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2は、例えば、以下に説明する第１〜第４の絶対遅延時間取得方法のいずれかによって取得する。

（ａ）第１の絶対遅延時間取得方法
ハンドオーバ制御部３６においてハンドオーバの予定を決定したら、電話機能部３３および／または通信処理部３４を制御して、無線通信装置１１と時間同期しているＨＡ２３に対して送信タイムスタンプを有する計測用パケットの送信を要求し、これにより、ＨＡ２３から、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６の双方に計測用パケットを送信させる。無線通信装置１１は、ＨＡ２３から送信された計測用パケットを、対応する第１無線Ｉ／Ｆ３１および第２無線Ｉ／Ｆ３２を介してそれぞれ受信し、その受信時刻と計測用パケットのタイムスタンプとから、対応するネットワークの下り絶対遅延時間Tddn1およびTddn2を計測する。なお、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークの下り絶対遅延時間が、通話中の受信パケットから計測できる場合には、当該無線通信ネットワークへの計測用パケットの送出は省略することができる。

（ｂ）第２の絶対遅延時間取得方法
ハンドオーバ制御部３６においてハンドオーバの予定を決定したら、電話機能部３３および／または通信処理部３４を制御して、無線通信装置１１と時間同期しているＨＡ２３に対してその旨を通知し、これにより、上記第１の絶対遅延時間取得方法と同様に、ＨＡ２３から、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６の双方に計測用パケットを送信して、対応するネットワークの下り絶対遅延時間Tddn1およびTddn2を計測する。

（ｃ）第３の絶対遅延時間取得方法
ハンドオーバ制御部３６においてハンドオーバの予定を決定したら、電話機能部３３および／または通信処理部３４を制御して、無線通信装置１１から該無線通信装置１１と時間同期しているＨＡ２３に対して、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６の双方から、ＰＩＮＧやＲＴＣＰ等の計測用パケットを送信し、その返信を受信して、対応するネットワークの下り絶対遅延時間Tddn1およびTddn2を計測する。

（ｄ）第４の絶対遅延時間取得方法
ハンドオーバ制御部３６においてハンドオーバの予定を決定すると、ＩＥＥＥ８０２．２１において検討されているハンドオーバ技術を利用して、各無線通信ネットワークの絶対遅延時間を取得する。その例示を以下に行う。
第１無線通信ネットワーク１５の絶対遅延時間（Tddn1）の取得方法を以下に説明する。
無線通信装置１１は、第１無線通信ネットワーク１５の第１インフォメーションサーバに保持されている次の値を取得する。
・遅延時間を計測するために動作する計測用サーバ（例えば、インターネット１８の基幹ネットワーク網に接続しているものとする）から第１無線通信ネットワーク１５で接続している現在の基地局１５ａまでの片道遅延時間の標準値（Tn3）
・基地局１５ａとそこに繋がる端末間の上下の遅延時間の標準値（下り：Trdn3，上り：Trup3）
さらに、無線通信装置１１は、ＰＩＮＧ等の計測用パケットをＨＡ２３に対して送信し、その返信を受信して、無線通信装置１１とＨＡ２３との間の往復遅延時間Trt1を計測する。
そして、これらの値から第１無線通信ネットワーク１５の絶対遅延時間Tddn1を、下記の（１）式に従って計算する。ただし、基地局１５ａとＨＡ２３との間の片道遅延時間が取得できないため、この片道遅延時間をTn3と、｛Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)｝／２との加算により近似値とする。
［数１］
Tddn1＝Tn3＋Trdn3＋｛Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)｝／２ ・・・（１）

次に、ハンドオーバ先である第２無線通信ネットワーク１６の絶対遅延時間（Tddn2）の取得方法を以下に説明する。
無線通信装置１１は、第１無線通信ネットワーク１５の第１インフォメーションサーバを経由して、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６に接続されている第２インフォメーションサーバに保持されている次の値を取得する。なお、第２インフォメーションサーバへは、無線通信装置１１または基地局１５ａで取得した無線通信装置１１の位置情報を送信する。
・無線通信装置１１が接続されると予想されるアクセスポイント１６ａと計測用サーバとの間の片道遅延時間の標準値（Tn4）
・アクセスポイント１６ａとそこに繋がる端末間の上下の遅延時間の標準値（下り：Trdn4，上り：Trup4）
そして、これらの値から第２無線通信ネットワーク１６の絶対遅延時間Tddn2を、下記の（２）式に従って計算する。ただし、アクセスポイント１６ａとＨＡ２３との間の片道遅延時間が取得できないため、この片道遅延時間をTn4と、｛Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)｝／２との加算により近似値とする。
［数２］
Tddn2＝Tn4＋Trdn4＋｛Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)｝／２ ・・・（２）

以上のようにして、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1およびハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2を取得して、それらの取得情報を電話機能部３３に供給する。

また、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ予定を決定した場合、無線処理部３４を制御して、第２無線Ｉ／Ｆ３２を第２無線通信ネットワーク１６に接続する。その後、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６を介してＨＡ２３にRegistration Request（ＮＥＭＯでは、Binding Update）を送信して、ＨＡ２３にハンドオーバ先の気付けアドレス（care of address）を登録する。その際、Registration RequestメッセージのRegistration Request Fieldの８ビットをセットし（ＮＥＭＯでは、Multiple care of addressを使用し）、第１無線通信ネットワーク１５でも第２無線通信ネットワーク１６でも通信できるようにする。これによりＨＡ２３から返信されるハンドオーバ完了情報であるRegistration Reply（ＮＥＭＯでは、Binding Acknowledge）を受信したら、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５の気付けアドレスの登録を解除し、接続を切断して、以後は、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６を介してＶｏＩＰアプリを継続するように通信処理部３４を制御するとともに、受信したハンドオーバ完了情報を電話機能部３３に供給する。

図４は、電話機能部３３の要部の動作を示すシーケンス図である。また、図５は、同じく、電話機能部３３の要部の動作を示すフローチャートである。ここでは、図５のフローチャートを参照して動作を説明する。

電話機能部３３は、先ず、ハンドオーバ情報取得部５５において、ハンドオーバ制御部３６からのハンドオーバ情報を一定間隔毎に監視する。その結果、ハンドオーバ予定有りの情報を取得した場合には、さらに、ハンドオーバ制御部３６からの所要のハンドオーバ情報である、ハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1およびハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2を取得し（ステップＳ１１）、これら取得した所要のハンドオーバ情報を再生速度計算部５６に供給する。

再生速度計算部５６は、ハンドオーバ情報取得部５５から取得した、第１無線通信ネットワーク１５の下り絶対遅延時間（Tddn1）と第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間（Tddn2）との差T2（T2= Tddn2- Tddn1）を算出し、その差T2が一定値未満（例えば、＜０）か否かを判定する（ステップＳ１２）。その結果、T2が一定値未満の場合には、再生速度計算部５６は、ハンドオーバ制御部３６からハンドオーバ情報取得部５５を経由して送信される、ハンドオーバ完了情報であるRegistration Reply（ＮＥＭＯでは、Binding Acknowledge）を待つ（ステップＳ１３）。

その後、再生速度計算部５６は、ステップＳ１３において、ハンドオーバ完了情報を受信したら、ジッタバッファ４７のバッファサイズを適正なサイズに設定する。このため、先ず、ジッタバッファ４７が、ジッタバッファ監視部５０によるパケットの受信状況に応じてジッタバッファ制御部５１によりバッファサイズが制御されるアダプティブジッタバッファ機能を有する場合には、ジッタバッファ制御部５１に対して、アダプティブジッタバッファ機能をOFF（不作動）にするように指示する（ステップＳ１４）。これにより、ハンドオーバ先からのパケットの追い越しによるハンドオーバ元からのパケットの破棄を防止する。したがって、この場合、ジッタバッファ制御部５１は、アダプティブジッタ制御部として機能する。なお、ジッタバッファ４７が、バッファサイズを動的に制御するアダプティブジッタバッファ機能を有しない場合には、ステップＳ１４の処理は、省略する。

次に、再生速度計算部５６は、ジッタバッファ監視部５０から、ジッタバッファ４７内の現在のパケット蓄積量を取得する（ステップＳ１５）。ここで、現在のパケット蓄積量は、ジッタバッファ４７内に現在蓄積されている全てのパケットを、ハンドオーバ完了情報受信時点の再生速度で再生した場合に要する時間として示している。さらに、再生速度計算部５６は、ジッタバッファ制御部５１から、現在のジッタバッファ４７のバッファサイズを取得する（ステップＳ１６）。

その後、再生速度計算部５６は、ハンドオーバ元とハンドオーバ先との相互間の遅延時間差（ステップＳ１２で算出した差T2の絶対値）と、ステップＳ１５で取得した現在のパケット蓄積量との和が、ステップＳ１６で取得したバッファサイズを超えるか否かを判定する（ステップＳ１７）。

その結果、バッファサイズが、（遅延時間差＋現在のパケット蓄積量）に満たない場合には、ジッタバッファ制御部５１を介して、ジッタバッファ４７のバッファサイズを、（遅延時間差＋現在のパケット蓄積量）以上に拡大するように制御する（ステップＳ１８）。これにより、ハンドオーバによるパケットのオーバーランの発生、すなわち、到来パケットがジッタバッファ４７に入りきらずに破棄されるのを防止する。

その後、再生速度計算部５６は、ジッタバッファ監視部５０によるジッタバッファ４７のパケット受信間隔を定期的に取得して（ステップＳ１９）、パケット受信間隔の平均が、実行中のアプリに相当する所定値以上（ＶｏＩＰの場合には、例えば２０msec以上）か否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、ステップＳ１７において、（遅延時間差＋現在のパケット蓄積量）≦（バッファサイズ）の場合には、オーバーランは生じないので、バッファサイズは、ハンドオーバ時のバッファサイズのままとして、ステップＳ１９に移行する。

ステップＳ２０による判定の結果、パケット受信間隔が所定値未満の場合には、ハンドオーバによるパケットの追い越しが生じている可能性があるので、ハンドオーバ完了情報を受信してから、上記のハンドオーバ元とハンドオーバ先との相互間の遅延時間差に、若干の時間α（例えば、数パケット分の受信時間）を加算した時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ２１）、経過していない場合には、ステップＳ２０に戻る。

一方、ステップＳ２０による判定の結果、パケット受信間隔が所定値以上の場合や、ステップＳ２１による判定の結果、ハンドオーバが完了してから（遅延時間差＋α）が経過している場合には、ハンドオーバによるパケットの追い越しは生じないので、その後は、ジッタバッファ監視部５０によるジッタバッファ４７内のパケット蓄積量を定期的に取得して（ステップＳ２２）、パケット蓄積量が標準量以上か否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、パケット蓄積量の標準量は、実行中のアプリによるパケット送信間隔と、ハンドオーバ先の下りジッタとに基づいて予め設定して、再生速度計算部５６に格納しておく。

ステップＳ２３での判定の結果、パケット蓄積量が標準量以上の場合には、アプリの再生速度を、それまでのアプリに応じた通常の再生速度から、通話品質を劣化させない程度の高速度（例えば、通常速度よりも１５％速い速度）とする（ステップＳ２４）。その後、ジッタバッファ４７内のパケット蓄積量が標準量以下となったら（ステップＳ２５）、通常の制御に戻してアプリの再生速度を通常速度とする（ステップＳ２６）。したがって、ステップＳ２６においては、ステップＳ１４において、アダプティブジッタバッファ機能をOFFにした場合には、ジッタバッファ制御部５１に対して、アダプティブジッタバッファ機能をON（作動）にするように指示する。

これに対し、ステップＳ２３での判定の結果、パケット蓄積量が標準量未満の場合には、アプリの再生速度を、それまでのアプリに応じた通常の再生速度から、通話品質を劣化させない程度の低速度（例えば、通常速度よりも１５％遅い速度）とする（ステップＳ２７）。その後、ジッタバッファ４７内のパケット蓄積量が標準量以上となったら（ステップＳ２８）、ステップＳ２６に移行する。

なお、ステップＳ１２において、第１無線通信ネットワーク１５の下り絶対遅延時間（Tddn1）と第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間（Tddn2）との差T2（T2= Tddn2- Tddn1）が、一定値以上の場合には、第１無線通信ネットワーク１５よりも下りの絶対遅延時間が大きい他の無線通信ネットワークへのハンドオーバとして、ステップＳ２６に移行して通常の制御を行う。

図６は、本実施の形態の無線通信装置１１によるハンドオーバ時のパケットの流れと、ジッタバッファ４７の動作とを対応して示す説明図である。図６において、ＣＮは相手通信端末１２に対応し、ＨＡはホームエージェント２３に対応し、ＭＮは本実施の形態による無線通信装置１１に対応している。なお、図６では、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５およびハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６の各々において、受信パケットにジッタはないものとして示している。

図７は、本実施の形態の無線通信装置１１におけるジッタバッファ４７の動作状態を示す図で、図７（ａ）は単位時間当たりの受信パケット数、図７（ｂ）は再生速度、図７（ｃ）はジッタバッファ４７内のパケット数（パケット蓄積量）を示している。

図６に示すように、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５の下り絶対遅延時間Tddn1よりも、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間Tddn2が一定値以上短いと、図８において説明したと同様に、ハンドオーバ完了情報であるRegistration Reply（ＮＥＭＯでは、Binding Acknowledge）を受信した時点から、（Tddn1−Tddn2）の期間T12は、受信パケットに追い越しが発生する。したがって、この期間T12においては、図７（ａ）に示すように、ジッタバッファが単位時間当たりに受信するパケット数は、非常に多くなり、それに応じて、ジッタバッファ４７内のパケット数も、図７（ｃ）に示すように、上昇する。

そこで、本実施の形態では、このようなハンドオーバの場合には、ＨＡ２３からのハンドオーバ完了情報を受信したら、ジッタバッファ４７がアダプティブジッタバッファ機能を有する場合には、その機能をOFFとして、バッファサイズを必要に応じて拡大することにより、到来パケットがジッタバッファ４７に入りきらずに破棄されるのを防止して、ジッタバッファ４７のパケットを通常速度でタイムスタンプ順に読み出して、アプリを通常の再生速度で再生する。

その後、パケット受信間隔の平均が、実行中のアプリに相当する所定値以上となったら、もはや、ハンドオーバによるパケットの追い越しは発生していないものとして、ジッタバッファ４７の再生速度（アプリの再生速度）を、図７（ｂ）に示すように、例えば通常速度よりも＋１５％速い速度として、パケットをタイムスタンプ順に高速再生する。これにより、ジッタバッファ４７のパケット数は、図７（ｃ）に示すように、減少する。その後、ジッタバッファ４７内のパケット蓄積量が標準量以下となったら、通常の制御に戻し、アダプティブジッタバッファ機能をOFFにした場合には、これをONにして、アプリを通常の再生速度で再生する。

このように、本実施の形態では、第１無線通信ネットワーク１５から第２無線通信ネットワーク１６にハンドオーバする際、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間の方が、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５の下り絶対遅延時間の方が短い場合に、パケットの追い越しが発生してもパケットを破棄することなくジッタバッファ４７に蓄積するように、必要に応じてジッタバッファ４７のバッファサイズを拡大し、パケットの追い越しが終了した後に、通常の再生速度よりも高速度で再生して、ジッタバッファ４７内のパケット数が標準量以下となってから、通常の再生速度に戻すように、アプリの再生速度を制御するようにしたので、パケットロスによる再生音の音質劣化やリアルタイム性の低下による通話品質の劣化を防止でき、各無線通信ネットワークに適したリアルタイム性を実現しし、通信品質を向上することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、本発明は、ＶｏＩＰのアプリを実行する場合に限らず、映像や音楽等のマルチメディアデータをストリーミング再生する場合のようなリアルタイム通信系のアプリを実行する場合にも有効に適用できる。この場合には、アプリの実行部を、電話機能部に代えて、同様のジッタバッファの制御機能を有するマルチメディア機能部で構成すればよい。

本発明の一実施の形態に係る無線通信装置が使用可能な通信ネットワークの概略構成を示す図である。 図１に示した無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。 図２に示した無線通信装置の電話機能部の概略構成を示す機能ブロック図である。 図３に示した電話機能部の要部の動作を示すシーケンス図である。 図３に示した電話機能部の要部の動作を示すフローチャートである。 本実施の形態の無線通信装置によるハンドオーバ時のパケットの流れと、ジッタバッファの動作とを対応して示す説明図である。 本実施の形態の無線通信装置によるジッタバッファの動作状態を示す図である。 従来の無線通信装置によるハンドオーバ時のパケットの流れを説明するための図である。 従来の無線通信装置によるジッタバッファの動作状態の一例を示す図である。 従来の無線通信装置によるジッタバッファの動作状態の他の例を示す図である。

符号の説明

１１ 無線通信装置
１２ 相手通信端末
１２ａ 送受話器
１５ 第１無線通信ネットワーク
１５ａ 基地局
１６ 第２無線通信ネットワーク
１６ａ アクセスポイント
１７ パケットネットワーク
１８ インターネット
２１，２２ ＳＩＰサーバ
２３ ホームエージェント（ＨＡ）
３１ 第１無線Ｉ／Ｆ
３２ 第２無線Ｉ／Ｆ
３３ 電話機能部
３４ 通信処理部
３５ 無線情報取得部
３６ ハンドオーバ制御部
４７ ジッタバッファ
５０ ジッタバッファ監視部
５１ ジッタバッファ制御部
５５ ハンドオーバ情報取得部
５６ 再生速度計算部

Claims (4)

1. 第１無線通信ネットワークおよび該第１無線通信ネットワークと異なる第２無線通信ネットワークに接続して無線通信を実行する無線通信部と、
   該無線通信部を介してリアルタイム通信系のアプリケーションを実行する実行部と、
   前記無線通信部を介して受信される、前記実行部が実行している前記アプリケーションのパケットを一時的に蓄積してジッタを吸収するためのジッタバッファと、
   前記第１無線通信ネットワークにおける無線リンクの通信品質を取得する通信品質取得部と、
   該通信品質取得部により取得した前記通信品質に基づいて、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバを開始するハンドオーバ制御部と、
   該ハンドオーバ制御部によるハンドオーバが完了してから、前記無線通信部を介して受信される前記アプリケーションのパケットの受信間隔が所定値以上と判定すると、前記ジッタバッファのパケット蓄積量に基づいて、当該アプリケーションの再生速度を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記制御部は、前記ジッタバッファのパケット蓄積量が閾値以上の場合に、当該アプリケーションの再生速度を速くすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記制御部は、当該アプリケーションを速く再生している際に、前記ジッタバッファのパケット蓄積量が前記閾値を下回ると、当該アプリケーションの再生速度を通常の速度に戻すことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記ジッタバッファのバッファサイズを、当該アプリケーションのパケットの受信状況に応じて制御するアダプティブジッタ制御部、をさらに備え、
   該アダプティブジッタ制御部は、前記ハンドオーバ制御部によるハンドオーバの完了を検出すると、前記ジッタバッファのバッファサイズの制御を停止することを特徴とする請求項１，２または３に記載の無線通信装置。

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