JP5184005B2 - 携帯端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の基地局を纏めた所定のエリア毎に設置されるバケット処理ノードを介し無線ネットワークに接続された相手先端末装置との間でパケット通信を行う、携帯端末装置に関する。

携帯電話等の携帯端末をＵＳＢ（Universal Serial Bus）やブルートゥース等によりパソコン（ＰＣ）に接続してモデムとして利用し、Ｗｅｂ（World Wide Web）接続やメール送受信を行う利用形態が知られている。
一方、携帯電話は、モデムとしてのデータ通信、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を繋いでいない状態でのＷｅｂ接続、サーバを用いたＰＴＴ（Push To Talk）通信等のパケット通信が可能である。

このようなパケット通信は、携帯電話の移動に伴い、複数の基地局をとり纏める所定のエリア毎に設置されているＰＤＳＮ（パケットデータ処理ノード：Packet Data Service Node）を他の移動先のＰＤＳＮに接続を切替えるＰＤＳＮ間ハンドオフにより通信が維持される。

ところで、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）通信には、物理的な無線通信の維持としては、同一周波数内でのＰＮ符号の異なる基地局間をハンドオフするソフトハンドオフと、周波数帯が異なる複数の通信システム間をハンドオフするハードハンドオフ（システム間ハンドオフ）がある。ＣＤＭＡでは、上記したＰＤＳＮを跨ぐハンドオフを実行した場合、ゾーンの切り替わりでもあるがためにハードハンドオフも行われるようにすることが推奨されている。

ところが、ハードハンドオフは、物理的に無線周波数を一旦開放するため、物理層は遮断されてしまう。通常はセッション確立が維持されているため、上りデータが存在すればパケット通信を維持できるが、ＰＣを接続したモデム通信等においては上りデータが無い場合もある。特に、携帯電話自体でＷｅｂ通信時には、携帯電話自体が上りデータの有無を確認できるが、ＰＣを繋いでモデムとして携帯電話を使用する場合には、データ通信が開始されると携帯電話は送受されるパケットについて関与することが無いため、上りパケットの有無を正確に把握できない。
すなわち、下りデータをうまく受信できなかった場合、端末としては物理層が遮断されてもセッションが確立されている無通信状態、所謂、ドーマント状態に遷移する。

さらに、サーバからデータをダウンロード中であって、サーバが端末向けのデータを送信していても、端末側ではこの下りデータを見ることができていないためにＡＣＫ応答を返すことができない場合もある。
つまり、サーバは、端末側からの上りデータが無い場合、暫くＡＣＫを受信していないことになり、この状態が所定時間以上継続すると、サーバは強制的にデータ通信を遮断（セッション開放）してしまい、データ通信が途切れるといった問題があった。

上記した問題を解決するために、従来、ＰＤＳＮ内の外部エージェント（ＦＡ）が、移動局のＩＰアドレスと、移動局にＩＰアドレスを割り当てているＰＤＳＮを管理し、ＲＡＮ−ＰＤＳＮ（Ｒ−Ｐ）セッションを確立させ、このＲ−Ｐセッション情報をＩＰアドレスにしたがい索引付けされるテーブルに記録することで効率的なルーティングを行い、移動局に対して継ぎ目の無いハンドオフを形成する方法が知られている。
この中に、ＰＺＩＤ（Packet Zone ID）の変更を契機に再接続を行う仕組みが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００４−５１５９８６号公報

上記した特許文献１に開示された技術によれば、不明瞭な経路選択を引き起こすことなく、また、ネットワークデータの損失無く移動局がハンドオフすることを可能にする。したがって、パケット通信におけるハンドオフ時のシームレスなデータ通信方法としては有効である。

しかしながら、ゾーンＩＤの変更を監視するだけではハンドオフ先の基地局に物理層では接続できても論理層でのセッションの再確立までには至らない。このため、上記したダウンロード中の通信失敗は解決できないといった課題が残る。

本発明は、上りデータの無い状態でＰＤＳＮや周波数を跨ぐハンドオフを行っても、パケット通信を早期に復帰させることができる携帯端末装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明の携帯端末装置は、複数の基地局を含む所定のエリア毎に設置されるパケットデータ処理ノードを介し、無線ネットワークに接続された相手先端末装置との間でパケット通信を行う携帯端末装置であって、下り方向のデータがあって上り方向の先のパケットデータが無い状態にて、接続先のパケットデータ処理ノードを変更するハンドオフをすると、通信を再確立するためのパケットを、ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介して相手先端末装置に送信する制御部、を備え、前記パケットに対する相手先端末装置からの応答パケットを受信することにより、前記ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介した通信を維持する。

また、本発明の携帯端末装置において、前記制御部は、前記パケットの送信を前記ハンドオフが完了してから所定時間経過後に行ってもよい。

また、本発明の携帯端末装置において、複数の通信システムを捕捉可能であり、通信を行う際には前記通信システムのいずれか一つを用いる通信部を備え、前記制御部は、前記パケットデータ処理ノードを変更する際に使用中通信システムを変更するシステム間ハンドオフも行い、前記パケットを前記システム間ハンドオフ先の前記通信システムにて送信してもよい。

また、本発明の携帯端末装置において、前記制御部は、前記パケットとして、前記相手先端末装置に応答を求めるＥｃｈｏパケットを、ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介して前記相手先端末装置に送信してもよい。

また、本発明の携帯端末装置は、複数の基地局を含む所定のエリア毎に設置されるパケットデータ処理ノードを介し、無線ネットワークに接続された相手先端末装置との間でパケット通信を行う携帯端末装置であって、データ通信のためのセッションが確立された状態にて、接続先のパケットデータ処理ノードを変更するハンドオフをすると、パケットを、ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介して相手先端末装置に送信する制御部、を備え、ドーマント状態にて送信したパケットに対する相手先端末装置からの応答パケットを受信することによりパケット着信ありとして前記相手先端末装置との間のデータ通信をアクティブ化させるパケットデータ処理ノードを介した通信を維持する。

本発明の携帯端末装置によれば、上りデータの無い状態でＰＤＳＮや周波数を跨ぐハンドオフを行っても、パケット通信を早期に復帰させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る携帯端末装置が接続される無線ネットワーク構成の一例を示す図である。

図１において、サーバ２は、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク３を介してＰＤＳＮ＃１（４）、ＰＤＳＮ＃２（５）に接続されている。ＰＤＳＮ＃１（４）は、ＲＡＮ（Radio Area Network）６Ａを介してグルーピングされた各基地局（Ａ〜Ｄ）に接続され、ＰＤＳＮ＃２（５）は、ＲＡＮ６Ｂを介してグルーピングされた各基地局（Ｅ、Ｆ、Ｇ）に接続されている。
なお、ＰＤＳＮ＃１（４）、ＰＤＳＮ＃２（５）はパケットデータ処理ノードであり、ＲＡＮ６Ａ、６Ｂは無線ネットワークである。

上記した基地局（Ａ〜Ｇ）は、通信エリア内に存在する携帯端末装置（ここでは携帯電話１）と通信を行う。
すなわち、携帯電話１は、移動に伴い複数の基地局を纏めた所定のエリア毎に設置されるＰＤＳＮ＃１（４）、あるいはＰＤＳＮ＃２（５）を介し、無線ネットワーク６Ａまたは６Ｂに接続された相手先端末装置との間でパケット通信を行う。

図２は、本発明の実施の形態に係る携帯端末装置の内部構成を示すブロック図である。ここでは、携帯端末装置として携帯電話が例示されている。
図２に示されるように、携帯電話は、通信部１１と、操作部１２と、音声処理部１３と、スピーカ１４と、マイクロフォン１５と、表示部１６と、記憶部１７と、制御部１８とにより構成される。

通信部１１は、複数の通信チャネルを捕捉し、例えば、１ｘやＥＶＤＯの通信プロトコルにしたがい、ＲＡＮ６Ａ、６Ｂ経由で接続されるＰＤＳＮ＃１（４）、ＰＤＳＮ＃２（５）との間で無線通信を行う。
なお、ＥＶＤＯ通信は、１ｘ通信よりも高速であり、１ｘ通信は、ＥＶＤＯ通信と異なり、データ通信の他に音声通信もサポートするといった特徴を有している。

操作部１２は、例えば、電源キー、通話キー、数字キー、文字キー、方向キー、決定キー、発信キーなど、各種の機能が割り当てられたキーを有しており、これらのキーがユーザによって操作された場合に、その操作内容に対応する信号を発生し、これをユーザの指示として制御部１８に入力する。

音声処理部１３は、スピーカ１４から出力される音声信号やマイクロフォン１５において入力される音声信号の処理を行う。
すなわち、音声処理部１３は、マイクロフォン１５から入力される音声を増幅し、アナログ／デジタル変換を行い、更に符号化等の信号処理を施し、デジタルの音声データに変換して制御部１８に出力する。
また、音声処理部１３は、制御部１８から供給される音声データに復号化、デジタル／アナログ変換、増幅等の信号処理を施し、アナログの音声信号に変換してスピーカ１４に出力する。

表示部１６は、例えば、液晶表示パネルや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネルなどの表示デバイスを用いて構成されており、制御部１８から供給される映像信号に応じた画像を表示する。
表示部１６は、例えば、発信時における発信先の電話番号、着信時における着信相手の電話番号、受信メールや送信メールの内容、日付、時刻、電池残量、発信成否、待ち受け画面などの各種の情報や画像を表示する。

記憶部１７は、制御部１８において処理に利用される各種のデータを記憶する。記憶部１７は、例えば、制御部１８が実行するアプリケーションプログラム、通信相手の電話番号や電子メールアドレス等の個人情報を管理するアドレス帳、着信音やアラーム音を再生するための音声ファイル、待ち受け画面用の画像ファイル、各種の設定データ、プログラムの処理過程で利用される一時的なデータ（ハンドオフ状態やタイマ値）等を記憶する。
なお、上記した記憶部１７は、例えば、不揮発性の記憶デバイス（フラッシュメモリ）やランダムアクセス可能な記憶デバイス（ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）等によって構成される。

制御部１８は、携帯電話１の全体的な動作を統括的に制御する。すなわち、制御部１８は、携帯電話の各種の処理（回線交換網を介して行われる音声通話、電子メールの作成と送受信、インターネットのＷｅｂサイトの閲覧などの制御）が操作部１２の操作に応じて適切な手順で実行されるように、上述した各ブロックの動作（通信部１１における信号の送受信、音声処理部１３における音声の入出力、表示部１６における画像の表示など）を制御する。

制御部１８は、記憶部１７に格納されるプログラム（オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行するコンピュータ（マイクロプロセッサ）を備えており、このプログラムにおいて指示された手順に従って上述した処理を実行する。
すなわち、制御部１８は、記憶部１７に格納されるオペレーティングシステムやアプリケーションプログラム等のプログラムから命令コードを順次読み込んで処理を実行する。

制御部１８はまた、下り方向のデータがあって上り方向のデータが無い状態が所定期間継続した場合、接続先のＰＤＳＮを変更するハンドオフが発生したことを契機に通信の再確立を行う擬似パケットを生成し、ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介して相手先端末装置に送信する機能を有する。
このため、制御部１８は、図１にその内部構成が機能展開され示されているように、主制御部１８０と、ドーマント状態検知部１８１と、ハンドオフ処理部１８２と、擬似パケット生成部１８３と、擬似パケット送受信管理部１８４とにより構成される。

なお、本発明の実施の形態において、下りデータとは、例えば、ダウンロードデータ等、基地局を含む網側装置から携帯端末装置へ向かうデータをいい、上りデータとは、例えば、上記したダウンロードに対し、一定間隔でステイタス応答を行うパケット等、携帯端末装置から基地局を含む網側装置へ向かうデータをいう。

ドーマント状態検知部１８１は、下り方向のデータがあって上り方向のデータが無い状態が所定期間継続して通信が遮断されたことを検出する機能を有し、また、ハンドオフ処理部１８２は、受信電界強度の変化を検知してＰＤＳＮや周波数を跨ぐハンドオフにより接続される基地局を切替える機能を有する。

擬似パケット生成部１８３は、接続先のＰＤＳＮを変更するハンドオフが発生したことを契機に通信の再確立を行うための擬似パケットを生成する機能を有する。
また、擬似パケット送受信管理部１８４は、擬似パケット生成部１８３で生成された擬似パケットをハンドオフ先のＰＤＳＮを介して相手先端末装置に送信するとともに、網側装置（サーバ２）からの応答パケットを監視する機能を有する。

なお、主制御部１８０は、下り方向のデータがあって上り方向のデータが無い状態が所定期間継続する場合、接続先のパケットデータ処理ノードを変更するハンドオフが発生したことを契機に通信の再確立を行う擬似パケットを生成し、ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介して相手先端末装置に送信する制御部１８としての機能を実現するために、上記した各機能ブロック１８１〜１８４のシーケンス制御を行う。

これらのブロック１８０〜１８４が持つ機能は、記憶部１７に記憶されるそれぞれのプログラムを制御部１８で実行することにより達成されるものであって、制御部１８内において実体的に他のブロックと区分され内蔵されるもののみを指すのではなく、あくまで説明の簡略化のために各処理部を分けて表現したものである。

図３は、本発明の実施の形態に係る携帯端末装置のデータ通信中におけるハンドオフ処理シーケンスを示す図である。
ここでは、携帯電話１と、ハンドオフ前の基地局（ＰＳＤＮ＃１）４と、ハンドオフ先の基地局（ＰＤＳＮ＃２）５と、無線ネットワーク（ＲＡＮ６）との間の動作シーケンスが示されている。

図３において、携帯電話１（制御部１８）は待受け状態にあり（ステップＳ３０１“アイドル状態”）、ハンドオフ前のＰＤＳＮ＃１（４）との間でデータ呼が確立することにより（ステップＳ３０２“データ呼発信”、およびステップＳ３０３“データ呼接続”）、無線ネットワーク（ＲＡＮ６）を介して相手先端末装置との間でデータ送受信が可能になる（ステップＳ３０４）。

この状態で受信電界強度が変化し許容閾値を超えた場合に周波数間ハンドオフ（ハードハンドオフ）が行われ、このとき、ハンドオフ先のエリアのＰＤＳＮ＃２（５）から、携帯電話１に対してサービス・オプション・コントロールメッセージが送信される（ステップＳ３０５）。このサービス・オプション・コントロールメッセージ中には、ハードハンドオフにより無線通信状態になってからの発信規制時間が設定されたタイマ値（例えば、５秒間計時）が含まれている。

続いて、無通信状態が所定時間継続してサーバ２により無線が遮断されるドーマント状態に遷移し（ステップＳ３０６）、このとき携帯電話１（制御部１８）は、ハンドオフ先のＰＤＳＮ＃２（５）との間でハンドオフ処理実行後（ステップＳ３０７）、各種プロトコルメッセージを受信し、例えば、近隣基地局リストを追加する等により発信可能状態になる（ステップＳ３０８）。
そして、制御部１８は、タイマ満了後、網側装置からのパケット着信に依存することなく接続先のＰＤＳＮを変更するハンドオフが発生したことを契機に物理リンク接続用擬似パケットを生成し（ステップＳ３０９）、ハンドオフ先のＰＤＳＮ＃２（５）へ送信する（ステップＳ３１０）。
続いて制御部１８は、擬似パケットに対するサーバ２からの応答を待ってデータ呼接続処理を行い（ステップＳ３１１）、このことにより、サーバ２との再接続が可能になる。

したがって、上記した携帯電話（制御部１８）は、網側装置（サーバ２）からの着信を待つことなく、タイマ満了後にデータリンクの再接続を可能とする。
なお、上記した擬似パケットの送信は、ハンドオフが完了してから所定時間経過後に行われる。
また、制御部１８は、ＰＤＳＮを変更する際に周波数間ハンドオフも行い、生成された擬似パケットをハンドオフ先の通信システムを用いて送信する。

図４は、本発明の実施の形態に係る携帯端末装置の動作を示すフローチャートであり、図３に示した物理リンク接続用擬似パケット送信処理（ステップＳ３０９およびＳ３１０）の具体的手順が示されている。
以下、図４のフローチャートを参照しながら図２に示す本発明の実施の形態に係る携帯端末装置の動作について詳細に説明する。

主制御部１８０によるシーケンス制御の下、ドーマント状態検知部１８１は、下り方向のデータがあって上り方向のデータが無い状態が所定期間継続したことを検知し、また、ハンドオフ処理部１８２は、受信電界強度の変化を検知してＰＤＳＮや周波数を跨ぐハンドオフにより接続される基地局を切替える動作を実行している。

一方、擬似パケット生成部１８３は、タイマ満了後にハンドオフを検出して擬似パケットを生成するにあたり、まず、通信中のサーバのＩＰアドレスの取得を行い（ステップＳ４０１）、ＰＩＮＧコマンドで使用するＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）ソケットの作成処理を行う（ステップＳ４０２）。

ここで、ＰＩＮＧコマンドとは、宛先（ここではサーバ２）を指定してＩＰで通信できる状態にあるか否かを調べるコマンドである。ここでは、ＩＣＭＰメッセージであるエコー要求（Ｅｃｈｏパケット）によりサーバからのエコー応答を監視することで再接続の契機（トリガ）とした。

すなわち、擬似パケット生成部１８３は、Ｅｃｈｏパケットを生成して（ステップＳ４０３）、擬似パケット送受信管理部１８４に制御を移し、擬似パケット送受信管理部１８４は、擬似パケット生成部１８３で生成されたＥｃｈｏパケットをハンドオフ先のＰＤＳＮ＃２（５）へ送信する（ステップＳ４０４）。

擬似パケット送受信管理部１８４は、更に、サーバ２から送信されるエコー応答を監視し、エコー応答を受信したことをパケット着信ありとして主制御部１８０に通知する（ステップＳ４０５）。このことにより、主制御部１８０は、通信部１１を介してデータ呼の再確立処理を行うことによりドーマント状態からアクティブ状態に復帰してサーバ２からの切断処理を回避することができる。

以上説明のように本発明の実施の形態に係る携帯端末装置によれば、上りデータの有無にかかわらず、タイマ満了後、携帯端末装置から直ちに無線接続処理を行うことで、データ通信中のＰＤＳＮ間、周波数間ハンドオフ後の再接続処理にかかる時間を短縮することかできる。すなわち、上りデータの無い状態でＰＤＳＮや周波数を跨ぐハンドオフを行っても、パケット通信を早期に復帰させることができる。

また、本発明の実施の形態に係る携帯端末装置によれば、ハンドオフを頻繁に繰り返す地点においても携帯端末装置が自発的に通信再確立動作を実行することにより、無通信状態の継続による（網側装置のタイマ満了）通信遮断を回避することができる。更に、ハンドオフ時の通信確立処理失敗により通信が終了することも回避することができる。

なお、上記した本発明の実施の形態に係る携帯端末装置によれば、携帯端末装置として携帯電話１のみ例示したが、同様の構成を有する、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、やゲーム機等にも同様に適用が可能である。

また、図１に示す本発明の実施の形態に係る携帯端末装置（制御部１８）が有する各構成ブロックの機能は、全てをソフトウェアによって実現しても、あるいはその少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。
例えば、主制御部１８０、ドーマント状態検知部１８１、ハンドオフ処理部１８２、擬似パケット生成部１８３、擬似パケット送受信管理部１８４におけるデータ処理は、１または複数のプログラムによりコンピュータ上で実現してもよく、また、その少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。

本発明の実施の形態に係る携帯端末装置が接続される無線ネットワーク構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る携帯端末装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る携帯端末装置のデータ通信中におけるハンドオフ処理シーケンスを示す図である。 本発明の実施の形態に係る携帯端末装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…携帯電話、２…サーバ、３…ＩＰネットワーク、４、５…パケットデータ処理ノード（ＰＤＳＮ）、６…無線ネットワーク（ＲＡＮ）、１１…通信部、１２…操作部、１３…音声処理部、１４…スピーカ、１５…マイク、１６…表示部、１７…記憶部、１８…制御部、１８０…主制御部、１８１…ドーマント状態検知部、１８２…ハンドオフ処理部、１８３…擬似パケット生成部、１８４…擬似パケット送受信管理部。

Claims (5)

1. 複数の基地局を含む所定のエリア毎に設置されるパケットデータ処理ノードを介し、無線ネットワークに接続された相手先端末装置との間でパケット通信を行う携帯端末装置であって、
   下り方向のデータがあって上り方向の先のパケットデータが無い状態にて、接続先のパケットデータ処理ノードを変更するハンドオフをすると、通信を再確立するためのパケットを、ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介して相手先端末装置に送信する制御部、を備え、
   前記パケットに対する相手先端末装置からの応答パケットを受信することにより、前記ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介した通信を維持する
   ことを特徴とする携帯端末装置。
2. 前記制御部は、前記パケットの送信を前記ハンドオフが完了してから所定時間経過後に行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯端末装置。
3. 複数の通信システムを捕捉可能であり、通信を行う際には前記通信システムのいずれか一つを用いる通信部を備え、
   前記制御部は、前記パケットデータ処理ノードを変更する際に使用中通信システムを変更するシステム間ハンドオフも行い、前記パケットを前記システム間ハンドオフ先の前記通信システムにて送信する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯端末装置。
4. 前記制御部は、前記パケットとして、前記相手先端末装置に応答を求めるＥｃｈｏパケットを、ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介して前記相手先端末装置に送信する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の携帯端末装置。
5. 複数の基地局を含む所定のエリア毎に設置されるパケットデータ処理ノードを介し、無線ネットワークに接続された相手先端末装置との間でパケット通信を行う携帯端末装置であって、
   データ通信のためのセッションが確立された状態にて、接続先のパケットデータ処理ノードを変更するハンドオフをすると、パケットを、ハンドオフ先のパケットデータ処理ノードを介して相手先端末装置に送信する制御部、を備え、
   ドーマント状態にて送信したパケットに対する相手先端末装置からの応答パケットを受信することによりパケット着信ありとして前記相手先端末装置との間のデータ通信をアクティブ化させるパケットデータ処理ノードを介した通信を維持する
   ことを特徴とする携帯端末装置。

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