JP2017514377A - モバイル通信ネットワークにおけるハンドオーバを制御する方法並びに当該方法を実装した装置及びシステム - Google Patents

モバイル通信ネットワークにおけるハンドオーバを制御する方法並びに当該方法を実装した装置及びシステム Download PDF

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Abstract

モバイル端末と少なくとも2つのアクセスポイントを備えるワイヤレス通信システムにおいて、各アクセスポイントは、複数のチャネルのうちの選択された一つ上のワイヤレスインタフェースを介して、アクセスポイントのサービスエリア内のモバイル端末とのデータ通信を提供するように適合される。アクセスポイントの選択を制御する方法であって、第1のモバイル端末が接続している第1のアクセスポイントのサービスエリアに隣接する又はオーバーラップするサービスエリアを有する1つ以上のアクセスポイントを制御し、第1のモバイル端末にプローブ要求メッセージを送信し、各アクセスポイントに対して、対応するプローブ要求メッセージに応答して、第1のモバイル端末から受信した応答から、各アクセスポイント及び第1のモバイル端末の間の接続の品質を表すそれぞれの第1の値を判定する方法。1以上のさらなるアクセスポイントの選択されたいくつかが、第1のモバイル端末からの将来のアソシエーション要求を受諾するように制御され、一方、選択されなかったアクセスポイントは、モバイル端末からの将来のアソシエーション要求を拒絶するように制御される。

Description

本発明は、モバイル通信ネットワークに関し、さらに具体的には、モバイル通信ネットワークに接続されたモバイル端末のローミングを許すモバイル通信ネットワークのアクセスポイント間でのモバイル端末のハンドオーバに関する。
広いエリアに亘ってワイヤレス通信ネットワークに接続されたデバイスに真の移動性(mobility)を提供するために、エリアに対するワイヤレスデータアクセスが複数のアクセスポイント、すなわちAPによって提供されなければならない。
データ通信を提供できるようにするために、モバイル端末は、最初にネットワークに参加しなければならない。一般にアソシエーション(association:接続)と称されるこの処理において、モバイル端末、すなわちMTは、周辺にあるAPの1つと接続する(associate)。あるいかなる瞬間においても、特定のAP、すなわち、MTと接続するAPは、MTに対してサービングAP(serving AP)として動作する。MTは、通常はどんなときでも単一のAPと接続する。例えば、MTがAPが良い信号を提供するサービスエリアの外に移動したとき、MTとMTが現在接続されているATの間の接続が正常な通信サービスの提供をできなくなり始めると、現在のAPからMTを切断し、より良い信号、例えば、より強い信号又は外乱(disturbance)又はインターフェアランスをより受けにくい信号を提供する異なるAPにMTを乗り換えて接続し、それによって、正常な通信サービスが提供される。
典型的には、複数のAPがある環境は、相互間でAPが隠れた(hidden)ノードを作ることを避けるために、異なる、オーバーラップしないチャネル上で動作するそれぞれのAPを有する。
今日一般に使用される多くのワイヤレスネットワークは、複数のデバイスにサービスを提供する。単一のAPが同じチャネルを使用して時分割方式で複数のデバイスにモバイル通信サービスを提供する間、上述の通り、周辺の幾つかのAPのうちの各一つは、AP間又は隠れたノード間のインターフェアランスを避けるために異なるチャネルを使用する。本文脈においてチャネルは、単一の周波数又は公称中心周波数を中心とする周波数の範囲に対応する。APとMTの物理ワイヤレスインタフェースは、複数の隣接したチャネルに亘る1つ以上の周波数範囲内で送信及び受信するように典型的には適合されている。周辺のAPのサービスエリアは、典型的にはオーバーラップすることにより、大きな領域に対して隙間のない通信サービスを提供している。APは、有線、例えばローカルエリアネットワーク(LAN)、又は無線のバックボーンネットワークを通じて互いに接続され、通信する。バックボーンネットワークは、また、ワイヤレスネットワークをワイヤレス通信ネットワークに参加した(attached)MTに複数のサービスを提供する他のネットワーク、例えば、インターネットに接続する。
IEEE802.11が使用可能な装置、すなわち、ワイヤレスLAN、又はWLAN装置、またワイヤレスネットワークの他のタイプを通じて通信するように適合された装置は、APをアソシエーションするためにアクティブ又はパッシブな発見プロシージャ(discovery procedure)を使用する。以下において、アソシエーションプロシージャの典型的な現在の実装について簡潔に検討する。最も単純な実施形態では、MTは、検出した第1のAPを選択し、すなわち、MTがオンにされると、問題になっている地理的領域において利用可能なチャネルをスキャンし始めて、それを受信した第1のAPを選択する。もっと最新のアプローチでは、選択は、複数のAPの送信から取得された情報に基づく。その領域におけるAPを検出するために、MTは、アクティブ又はパッシブスキャンのいずれかを利用する。アクティブスキャンにおいて、MTは各チャネルでプローブ要求(probe request)をコールするメッセージを送る。APは、プローブ要求メッセージを受け取ると、プローブ応答(probe response)をMTに返送する。パッシブスキャンでは、例えば、各APによって周期的にブロードキャストされるビーコンメッセージ又は他のMT及びAPとの間のデータトラフィックをチャネル上のトラフィックを単にリスンすることによって、ネットワークを発見する。上述のアクティブ又はパッシブスキャンを利用することにより、MTはチャネルをスキャンし、APのセキュリティ機能を示すパラメータのような、APの特性についての情報を取得し、又は抽出することを許す、このデータトラフィック又は他のデータトラフィック、ビーコンフレーム、又はプローブ応答フレームで送信された情報を検査する。MTは、APにリンクされた受信信号レベルを示すRSSI(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度指標)と称するパラメータを決定し、保存する。信号強度は、重要なパラメータで、アソシエーションが確立していないときでも決定しやすい。また、それぞれ使用されるチャネルにおける、インターフェアランスモニタリング及びインターフェアランス軽減をAPが適用するという事実により信号強度が重要なパラメータになる。スキャン処理を終了後、MTによって設定される他の要件をAPが満たすという条件で、MTは、最大RSSIを持つAPを選択する。言い換えれば、MTはAPの特性がMTに取って適切である限り、ベストなRSSIを持つAPがベストな品質のサービスを提供すると仮定する。
広い領域をカバーするワイヤレスネットワークの他の重要な特性は、オーバーラップがセル間のローミングを可能にするので、近隣のAP(neighboring AP)のカバレッジ領域、すなわち、セルのオーバーラップである。MTを有するモバイルユーザは、現在のサービングAPのカバレッジ領域を超えて移動するとき、MTは新たなAPとの接続(associate)をしなければならない。1つのAPから他のAPへの確立したアソシエーションを移動するこの処理は、一般に、リアソシエーション(re-association)、又はハンドオーバと称され、以前に接続したAPからのディサソシエーション(disassociation)も明らかに含む。
AP又はMTが接続、又はリンクが「悪い(bad)」、すなわち、もはや所望のサービスが所望のパフォーマンスレベルで提供されず、又はもはやサービスが全く提供されない、と判断したときはいつでも、このハンドオーバ処理は、AP又はMTのどちらか一方によって開始される。ローミングに関して、AP及びMTの間に存在するアソシエーションは、MT又はAPのいずれか一方によってトリガーされて、切断され(disassociated)なければならず、MT及び新しいAP間の新しいアソシエーションが確立されなければならない。
しかしながら、最大のRSSIを持つAPがベストの品質のサービスを提供するという仮定は、APのいくつかが実質的にアイドルである間に、圧倒的多数のMTがごく少数のAPと接続するという状況へ導き得る。ワイヤレスネットワークのカバレッジ領域内の複数のAPのうちの一つとのMTのアソシエーションが、MTに実装されたアルゴリズムの裁量よりもむしろネットワークにより制御を必要とする他の理由が存在するかも知れない。
負荷分散メカニズムが進化し、AP間のより統一された負荷分配、すなわち、すべてのAP間でのMTのより均一な分配をもたらした。いくつかの存在する負荷分散メカニズムは、ビーコン又プローブ応答フレームにおいてAPにより送られる負荷情報に基づいており、負荷情報は、APの現在の負荷を示している。負荷情報は、典型的には、APと現在接続されているMTの数を示す。負荷情報は、マルチセル構造を要求するセルがオーバーラップするところ又は過密領域、すなわち、幾つかのAPが本質的に同じ領域をカバーするところで、特に有用である。
上述の負荷情報の使用は、例えば、米国特許6,469,991号に記載されている。この特許は、APの機能についての情報、及びAPと接続するMTの数を通常含む、負荷測定基準(metric)情報も場合により含むビーコンメッセージがAPからブロードキャストされるワイヤレス通信システムを開示する。ビーコンメッセージ中の情報に基づいて、MTは、接続したいAPを選択する。
APから様々な接続特性(connection attribute)が送信されることがさらに知られており、APの選択はそのような特性に基づいて行われる。国際特許出願、WO01/63842は、可能な限り同じネットワークが維持される接続の方法を開示する。MTは、数個のネットワークからその特性を受け取り、2つのAPを選択する:第1のAPは、現在のサービングAPのネットワークの中でベストの接続特性を有し、第2のAPは、現在のサービングAPのネットワークと別のネットワークの中でベストの接続特性を有する。MTは、第1及び第2のAPの1つ以上の接続特性(connection attribute)を比較して、そして、2つのAPの接続特性間の違いが所定の基準を満たす場合に、第2のAPとのリアソシエーションを行う(re-associate)。このように、接続は、可能な限りサービングネットワーク中で維持され得る。
通常、ネットワーク参加及びAPとのリアソシエーション(re-associating)に関する上述の既知の方法の主な欠点は、固定の特性及びMTに対して使用可能なAPの現在の負荷に基づいてのみ正しいAPが決定される点である。
さらに、現在のWLANネットワークが、APの負荷又はサービングリンクの信号レベル等の特性の絶対値に依存しているので、セル中のサービスの総合的なレベルからの短期間のずれが好ましくないアソシエーション又はリアソシエーション決定の原因となり得る。例えば、チャネル上の短期のサイレント期間又はAPの負荷レベルの短期間のドロップがそのような決定を引き起こし得る。
発見プロシージャ―(discovery procedure)は、典型的にMT及びAP又はMTに開始された発見に対して単に応答する複数のAPを含むネットワークによって開始されるので、別の主な欠点は、どのAPがMTと接続したか、及びこの処理の結果に関してネットワークが制御することがほとんどできない点である。
その上、既存の解決策の欠点は、現在のAPが典型的に単一のチャネルで使用可能であるという事実である。したがって、このようなAPは、そのチャネル上のリンク品質をモニターできるが、同時に異なるチャネル上のリンク品質はモニターできない。近隣のAPは、典型的には異なるチャネル上で動作しているので、2つの近隣のAPは、APの1つと接続している両方のAPの範囲内でMTとリンク品質アセスメントを確立することはできない。
M.E.べレジン(Berezin)他は、「Multichannel Virtual Access Points for Seamless Handoffs in IEEE 802.11 Wireless Networks」、Vehicular Technology Conference (VTC Spring)、2011 IEEE 73rd、15-18 May 2011において、近隣のAPが現在のハンドリングAPチャネルへスイッチし、リンク品質を判定するためにチャネルをリスンするという、異なるAP間でのハンドオーバ制御方法を開示している。リスンするAPは、その結果を現在のハンドリングAPに伝え、そのAPは、適切な1つを選び、接続されたMTに選択されたAPにスイッチするように伝える。この方法は、その結果、専用のハンドオーバコマンドに応答できる適合したMTを必要とする。
本発明の目的は、上述の欠点を軽減又は取り除くことにある。
上述のワイヤレス通信ネットワークの文脈において、本発明は、アソシエーション又はハンドオーバ処理及び/又はMTとアソシエーションするAPの最終的な選択の開始からまだ離れている(leaving)間に、ワイヤレス通信ネットワークインフラオペレータがMT及び異なるAP間のアソシエーション又はハンドオーバ処理を制御できるような方法を提供する。この処理は、MTのいかなる変更も要求しないので、したがって、すべての既に配備されたMTと言わないまでも、大多数と互換性がある。
現在ビジー又はデータパケット送信又は受信で過負荷でもない条件では、APはパケット送信又は受信の間に、例えばAP周辺の環境をスキャンする等、「他のタスク(other tasks)」を遂行する利用可能な空き時間を典型的に有する。そのようなタスクを遂行するために、APは、すぐに別のチャネルにスイッチし、例えば、パッシブスキャンに対して250ミリ秒の固定の期間に他のネットワークからのビーコンをリスンし、そして、パケット送信/受信を続けるために前に選択したチャネルに戻るようにスイッチする。
本発明の態様に従って、アクティブなネットワークをサーブしている間に他のタスクを実行する能力は、オフ・チャネルアセスメントとも呼ばれる他のチャネル上の1つ以上のMTとの基本リンク品質アセスメントの実行に使用される。例えば、基本フォームのリンク品質アセスメントは、ピアノードの信号のRSSIを決定することによって得ることができる。
実際のオフ・チャネル時間は、オリジナルチャネル中での伝送に対する最大持続パケットハンドリングレートを決定し、リンク品質チェックタスクにとって、オフ・チャネル時間を最少化、例えば、2ミリ秒以下にし、そして、単純なパッシブリスニングの実行よりもアクティブな評価メカニズムを実装することが望ましい。そのようなアクティブ評価は、送信され得る複数のユニキャストリンクチェックフレームとしてのRSSI値の精確さを向上し、これらのパケットへの応答は、実際のデータ交換信号を表現するデータACKメッセージである。
IEEE801.11ベース、又はWLANベースのワイヤレスネットワークについては、本発明は、WLANの2つの性質を有利に使用する。1つは、IEEE802.11は、デバイスがアクノリッジメントを送信しなければならないフレーム、例えば、ADDBAのようないくつかのアクションフレーム、又はQoS NULLのようなQoSデータフレームを規定する。アクションフレーム又はQoSデータフレームの使用により、これまで論じてきたように、基本リンク品質測定基準(metric)の確立に有用な、リンクのRSSIを決定することが可能になる。特定のデータレートでのQoSデータフレームの使用は、さらに進化したリンク品質計量を可能にするいわゆる「レート・プロービング(rate-probing)」に有用である。もう一つは、WLANの受信機実装において入来フレームのBSSID値に対するチェックを行わないことがざらにあるので、信頼できないブロードキャストよりもユニキャストの通信の方が効果がある。類似の特性が、異なる標準の下で動作している他のワイヤレスネットワークにおいても存在する。しかしながら、この明細書の全体に亘って、本発明は、特に断りが無い限り、WLANに関連して説明される。当業者にすぐに分かるように、しかしながら、本発明は、他のワイヤレスネットワークのタイプに適用可能であり、WLANタイプのネットワークに限定されない。
本発明の態様に従った方法は、少なくとも2つのアクセスポイントを有するワイヤレス通信システムにおいて、アクセスポイントに対するモバイル端末のアソシエーションの制御を可能にする。各アクセスポイントは、多くのチャネルのうちの選択された一つを通じてワイヤレスインタフェースを介するアクセスポイントのサービスエリア内でモバイル端末とのデータ通信を提供するように適合されている。本方法に従って、第1のモバイル端末と接続された第1のアクセスポイントのサービスエリアの周辺又はオーバーラップするサービスエリアを有する一つ以上のさらなるアクセスポイントは、第1のモバイル端末にプローブ要求メッセージを送るように制御される。そして、1つ以上のさらなるアクセスポイントのそれぞれに対して、対応するプローブ要求メッセージに応答する第1のモバイル端末から受信した応答から、それぞれのアクセスポイント及び第1のモバイル端末との間の接続の品質を表すそれぞれの第1の値が決定される。最終的に1つ以上のさらなる各アクセスポイントは、第1のモバイル端末からの将来の(future)アソシエーション要求を選択的に受諾する(accept)又は拒絶する(reject)ことを制御される。
本発明に従って、プローブ要求メッセージ送信は、精度を増すために、各チャネル又は選択されたチャネルに対して繰り返すことがあり得る。
本発明の一実施形態において、将来のアソシエーション要求の受諾又は拒絶するアクセスポイントの選択は、AP及びMTの間の接続の品質を示すパラメータに基づく。接続の品質は、信号強度、信号対雑音比、近隣APとのインターフェアランス又は他の信号インターフェアランス等を使用して判断され得る。これらの特性は、典型的にはまた接続の品質又はリンク品質に依存するので、判断のためにデータレート又は変調方式についての情報を使用することもできる。変調方式は、例えば、良い信号強度及び/又は低いインターフェアランスを有するリンク及び低い信号強度及び/又は高いインターフェアランスを示すリンクの間で異なり得る。
本発明の別の実施形態において、将来のアソシエーション要求を受諾又は拒絶するアクセスポイントの選別は、それぞれのAPと既に接続しているMTの数に基づいている。
本発明のさらに別の実施形態において、将来のアソシエーション要求を受諾又は拒絶するアクセスポイントの選別は、それぞれのAPが既に処理するデータトラフィックの量に基づいている。
どのAPが将来のアソシエーション要求を受諾するか又は拒絶するかの選別の基準(criteria)は、等しい重み又は異なる重みを使用して統合され、またネットワークの設定に対して適切と見なされるさらなる判定基準を含み得る。
本発明の実施形態において、特定のMTからの将来のアソシエーション要求を受諾しないと選択されたAPは、アソシエーション又はディサソシエーションに対する既存のプロトコルを使ってそのような要求をどうしても拒絶する。アソシエーション要求を拒絶する他の手段は、要求に答えない、すなわち、そのような要求に対し無応答(no reaction)を示すことである。
本発明の一実施形態において、1つ以上のさらなるアクセスポイントのそれぞれのワイヤレスインタフェースは、第1のモバイル端末が第1のアクセスポイントと接続しているチャネルとは異なるチャネルを最初にセットする。APのサービスエリアがオーバーラップし、同じチャネルが使用されているときに起こり得るインターフェアランス又は隠れたノード(hidden node)の生成を避けるときに良くある。1つ以上のさらなるアクセスポイントのそれぞれに対して第1のモバイル端末へのプローブ要求メッセージの送信の前に、ワイヤレスインタフェースは、第1のモバイル端末が第1のアクセスポイントと接続しているチャネルへスイッチする。そして、それぞれのAPは、プローブ要求メッセージを送信し、応答をリスンする。プローブ要求メッセージの送信から所定の時間の満了後又はプローブ要求メッセージに対する応答の受信に応じて、APは初めに設定されたチャネルへ戻るようにスイッチする。MTは、MTが接続しているAPと通信するように現在設定されている1つのチャネル以外の他のチャネルをリスンすることは通常はできないので、チャネルスイッチには、MTへのコンタクトが必要である。1つのチャネル上で1つのAPと通信を実行し、他のチャネル上でリスンすることは、実装にコストがかかるのでめったに見ない、2つの独立したワイヤレスインタフェースを持つことをMTに要求する。
一実施形態において、個別のAPは、同じID(SSID)を共用しない。プロービングをトリガーするAPは、プロービングAPにトリガーするAPのSSIDを使用するよう指示する。
別の実施形態では、プロービングAPは、自身のSSIDを使用するが、そのSSIDは、MTによって無視される。
MTは、現在接続しているAPとの通信で使用される、その固有のMACアドレス、又はIPアドレスによってプローブされることにより識別され、アドレスされ得る。プローブするMTのMAC及び/又はIPアドレスは、例えば、プローブを開始するメッセージ中で伝送される。
本発明の一実施形態において、APは2つの独立したワイヤレスインタフェースを有し、そのうちの1つは、接続しているMTとのトラフィックに対処し、他の一つは、プローブ要求メッセージを送信するために使用される。この実施形態の拡張において、2つの独立したワイヤレスインタフェースは、両方とも接続しているMTとのトラフィックを扱うのに使われ、しかし、同時に両方のワイヤレスインタフェースがビジーである可能性は明らかに減じられる。したがって、たとえMTの将来のアソシエーションに実際に使用され得る1つのワイヤレスインタフェースでないとしても、ワイヤレスインタフェースの一つは、プローブ要求を送るために使用できる。
本発明の一実施形態において、MTのプロービングに関するチャネルのスイッチは、個別のAPに参加した他のMTとのアクティブなワイヤレス通信が無いときのみ行われる。これによって、既に接続されているMTのデータトラフィックとのインターフェアランスを防ぐ。「アクティブな通信が無い(no active communication)」の定義は、ワイヤレス通信がアクティブではない期間のある最小限のサイズの所定時間間隔をまた含み得る。これは、APの示す遅いチャネルスイッチング特性を補償する。
本発明の一実施形態において、チャネルの範囲内で選ばれた数のチャネルのみが一つのプロービング期間の間に連続してスイッチし、残りのチャネルは1つ以上の連続するプロービング期間の間にプローブされる。
別の実施形態において、近隣のAPのチャネルは、各APに保存される。このように近隣のAPは、どのAPがスキャントリガーメッセージを送信したかに依存してスキャンされ、それによって、スキャンニング処理が加速され得ることを知っている。
別の実施形態において、スキャンするチャネルは、近隣のAPに送られたプロービングトリガーメッセージで伝送され、それにより、同様にスキャンニング処理が早くなる。
ディサソシエーション処理において、ディサソシエートするAPは、アソシエーションに関するスキャンのためにチャネルのMTに通知し、それによって、またハンドオーバ処理をスピードアップする。
本発明の一実施形態において、現在MTと接続されているAPは、連続して、又は周期的に、MTとの接続の品質をモニターする。もし接続の品質が所定の値を下回った場合、又は下回りそうな場合は、APは、近隣又は隣接したAPにメッセージを送り、これらのAPにMTに対してプローブ要求メッセージを送るようにさせる。言い換えれば、MTに対して現在アクティブなAPは、プロービングを近隣又は隣接するAP内で行うようにトリガーする。プロービングは、上述の通り行われる。近隣の又は隣接したAPは、プロービングを開始したAPにプロービングの結果を送信し、そして、それによりMTからの将来のアソシエーション要求を受諾する又は拒絶するように近隣の各APに指示する。MTからのアソシエーション要求を受諾すると言ったAPのみが、MTが開始した発見処理(discovery process)に応答する。
接続の品質のモニタリング及び/又はプローブ要求メッセージの送信を開始することは、例えば、バックボーンネットワークを介して、APとの接続中に1つ以上の制御ユニットの中でも実行され得る。この実施形態においては、APは、周期的に又は事象トリガーで、これらと接続しているMTとの接続の品質を示す状態メッセージを1つ以上の制御ユニットに送る。
本発明の一実施形態において、プローブ要求メッセージは、ADDBA要求、又はQoS制御フレームを含む。一般に、プローブ要求メッセージは、送信機と受信機の間のアソシエーションが存在するか否かに関係なく必ず応答しなければならないタイプである。
既存の接続の品質のモニタリング、プローブ要求の送信のトリガー、プローブ要求に対する応答の評価、及び将来のアソシエーション要求の受諾又は拒絶は、ネットワークの中の選択されたAP又は各APにおいて非集中的に行うことができ、又は必要に応じて、専用の制御ユニットにより制御することもできる。1つ以上のAPは、それぞれの設定に応じて、同時にAP及び制御ユニットとして動作することができる。そのような集中型の又は半集中型の制御は、リンク品質を示し、必要に応じて又は周期的に交換される制御を効果的にする対応するメッセージを必要とする。しかしながら、そのようなメッセージ交換の実装は、当業者に取って容易に明白であり、詳細には検討しない。本明細書で説明されるいくつかの実施形態は、すべて又は選択的に組合せられることは明らかである。どのネットワーク構成要素がスキャン要求をトリガーするか、及びどの構成要素が将来のアソシエーション要求を受諾又は拒絶を決定するかは、当業者にとって重要ではないことは明白である。
本発明の態様に従って、MTと接続されたAPに隣接した又は近隣のAPは、プローブ要求メッセージの送信をトリガーするコマンドと共に、MTにより達成されるリンク品質に関する最小値を受信する。もしAP及びMTの間のリンク品質が最小値より低い場合、それぞれのAP自身が将来のアソシエーション要求を拒絶することを決定する。これによってメッセージ交換をある程度減らすことができ、制御ユニットが判断し、又は現在MTを接続しているAPが判断する必要性を免除することができる。しかしながら、ハンドオーバの経験は、最小値を超えるリンク品質を確立するAPが無い場合に被る。そのような例外は、適切な対処を必要とするだろう。
本発明の別の態様に従って、MTと接続されているAPに隣接した又は近隣の各APの接続品質アセスメントの結果は、関連する各APに伝送される。そして、ベストな品質接続を持つ、又は接続品質で最も高順位に順位付けされたいくつかの(n個)のAPは、将来のアソシエーション要求を受諾し、一方、その他のAPは将来のアソシエーション要求を拒絶だろう。このことは、選択のいくらかの回復力(resilience)を提供し、コマンド交換を減らす。最も高い順位のいくつかの(n個)のAPは、APの中に現れ、又はプロービングをトリガーするメッセージの中で伝送され得る。
すべてのAPがMTからのアソシエーション要求に応答する必要が無いので、本発明は、より早いハンドオーバ処理を有利に提供する。さらに、ワイヤレスネットワークオペレータは、APを横断して負荷分散を許すアソシエーション要求を受諾するAPに亘って制御を改善した。その上さらに、実装は、ネットワークの構成要素、例えばAPにおいて行われ、既存のモバイル装置への変更を必要としないであろう。その上さらに、本発明の方法は、MTのネットワーク接続を最適化しようとする複数のAPおけるシステムにおいて役立ち、ターゲットAP及びターゲットMTとの間のリンク特性を見積もる基板上の専用ハードウェアの必要性を免除したので、したがって、従来のハイエンドの企業顧客のみが見込まれたのとは違って、効果的にシステムのコストを下げ、顧客にとって手頃な価格の最適化システムを作った。
当業者に取って理解されるように、本発明の態様は、システム、方法、又はコンピュータ読取可能記憶媒体として具体化され得る。したがって、本発明の態様は、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含み、完全にハードウェアで実装される実施形態、完全にソフトウェアで実装される実施形態、又は一般に「回路(circuit)」、「モジュール(module)」、又は「システム(system)」と本明細書中で参照されるソフトウェア及びハードウェアの態様の組合せの実施形態の形態を取りうる。さらに、本発明の態様は、例えば、階層化リアルタイムストリームに対する受信機において実行されるときに、受信機に方法を実行させるようにする、ソフトウェア命令を保存するコンピュータ読取可能記憶媒体の形態も取り得る。1つ以上のコンピュータ読取可能記憶媒体の組合せも利用され得る。
本文脈では、コンピュータ読取可能記憶媒体は、1つ以上のコンピュータ読取可能媒体中に具体化され、コンピュータによって実行される具体化されるコンピュータ読取可能プログラムコードを有するコンピュータ読取可能プログラム製品の形を取り得る。本明細書中で使用されるコンピュータ読取可能記憶媒体は、その中に情報を保存する固有の能力、及びその中から情報の検索を提供する固有の能力を与える、非一時的記憶媒体と見なされる。コンピュータ読取可能記憶媒体は、例えば、これらに制限されないが、電子的、磁気的、光学的、電磁気的、赤外線の、又は半導体システム、装置、又はデバイス、又はそれらのいかなる適切な組み合わせも含む。本発明が適用され得るコンピュータ読取可能記憶媒体のもっと具体的な例を提供するが、当業者にすぐに理解されるように、以下は単に説明の役にたつものであり、網羅的な列挙ではないことを理解されたい:携帯型コンピュータフローッピーディスク、ハードディスク、リードオンリーメモリ(ROM)、消去可能リードオンリーメモリ(EPROM又はフラッシュメモリ)、携帯型コンパクトディスクリードオンリーメモリ(CD−ROM)、光学記憶装置、磁気記憶装置、又はこれらの適切な組み合わせ。
本発明は、上述の通り典型的な実施例及び拡張を使用して説明した。異なる実施形態及び拡張が本発明の意図を逸脱せずに組合せ可能であることがすぐに明らかになる。
以下で発明が図面を参照して説明される。
本発明の方法が実行されるネットワークアーキテクチャの図式の単純化された全体図である。 方法の実施形態の例となる図式のフロー図を表す。 本発明の第1の態様に従った例となるメッセージフロー図を示す。 本発明の第2の態様に従った例となるメッセージフロー図を示す。 本発明に従った第1のAPの例となる図式のブロック図である。 本発明に従った第2のAPの例となる図式のブロック図である。
図において、類似の構成要素は、同じ参照番号で指定される。
図1は、本発明の方法が実施されるネットワークアーキテクチャの図式の簡単化した全体図を示す。モバイル端末(MT:mobile terminal)102は、第1のアクセスポイント(AP:access point)104にワイヤレスで接続される。複数のチャネルの一つを通じて、接続は確立される。図において、接続はチャネル11上である。MT102は、また第2のAP106及び第3のAP108のサービスエリア内にある。第1のAP104、第2のAP106及び第3のAP108は、また、スイッチ112及びルーター114を介してインターネット116にさらに接続されるLAN110を介してリンクする。
もし何らかの理由で、第1のAP104がMT102とのリンク品質がもはや十分ではないと判断すると、第1のAP102は、MT102を切り離し(disassociate)、第2のAP106又は第3のAP108のうちの一つとより良い接続を再確立するようにする。従来技術のアプローチは、MT102にどのAPと接続すべきか見つけ出させるようにすることであった。本発明に従って、第2のAP106及び第3のAP108は、もしMT102がそれらの一つと接続することができる場合を予定する。MT102及び第1のAP104が現在リンクしているチャネルとは異なるチャネル1上で第2のAP106が動作しているため、第2のAP106は、リンク品質の評価を簡単に実行することができない。同じことが第3のAP108に対しても当てはまる。それゆえに、それらは、MT102が現在リンク品質のアセスのために使用しているチャネルへスイッチする必要がある。第2のAP106及び第3のAP108のいずれもがもし又はいつMT102及び第1のAP104の間のリンクの品質が不十分になるか分からないので、トリガー信号に応じて単にリンクアセスメントを行うだけである。そのようなトリガー信号は通常は、MTと現在接続されているAPから送られ、図の第1のAP104は、例えば、LANマネジメントプロトコルを介して、そのようなトリガー信号を送る。また、APは、異なるチャネルで動作しており、且つMT102は第1のAP104とのみ接続されており、第2のAP106又は第3のAP108とは接続されていないので、基本リンクアセスメント(basic link assessment)のみが、例えばRSSIを使用して可能である。さらに上述の通り、APが、送信又は受信にビジーでない場合、将来接続される可能性があるMTとのリンク品質をチェックするために、自身が動作しているチャネル以外でのスキャンを実行することができる。
将来接続する可能性があるMTを単にリスンする、いわゆるスニッフィング(sniffing)は、使用可能なRSSIを決定するために、いわゆる「アクションフレーム(action frame)」、例えば、ADDBA要求、又はQoS制御フレーム、例えば、QoSナル、サブタイプ1100は、正確なRSSI測定値(reading)にならない。そのような伝送を受信する装置は、ACKメッセージ又は「OBSS要求による拒絶」メッセージのいずれかで応答しなければならない。その結果のRSSI測定値は、そして、MTからの将来のアソシエーション要求の受諾又は拒絶の判定に使用される。
図1で、第2のAP106及び第3のAP108からのRSSI測定値は、第1のAP104へ送信され、例えば、他のリンクが現在のリンクよりさらに悪い品質を有するため、又は第2のAP106及び第3のAP108の1つに指示し、MT102からの近い将来のアソシエーション要求を受諾し、そして、MT102を切断することにより、現在のアソシエーションを維持するように決定できる。
図2は、本発明に従った方法の実施形態の例としてのフロー図を示す。フロー図は、一旦オフチャネルリンクチェックを実行するトリガーを受信すると、本発明に従ってAPにおいて実行される方法のステップを描写する。ステップ202において、オフチャネルリンクチェックを実行する利用可能な「空き(free)」時間が決定される。十分な時間が利用可能でない場合、ステップ204の「いいえ(no)」分岐へ行き、利用可能な時間のチェックが繰り返される。もしオフチャネルリンクチェックのために十分な時間が利用可能な場合は、ステップ206で、全部又は部分的に、APは、通常動作するその最初の又は「自身の(own)」チャネルから異なるターゲットチャネルへスイッチする。そして、APは、ステップ208でリンクチェックフレームを送信し、ステップ210でリンクチェックフレームに対する応答を受信し、ステップ212でRSSI測定値を記録する。リンクチェックフレームの送信及び受信は、正確さを増すために繰り返され得る。最終的に、ステップ214で、APは、以前動作していた最初のチャネルに戻るようにスイッチする。
図3は、本発明の第1の態様に従った例となるメッセージフロー図を示す。MTとアクティブなアソシエーションを持つAP1は、ステップ301において、リンク品質が所定の閾値を下回ると判断すると、ステップ302において、AP2、AP3、…、APnに対してメッセージを送信し、これらのAPにトリガーして、MTに対してプローブ要求メッセージを発行させるようにする。ステップ303において、宛先となる各APは、続いて、MTにプローブ要求メッセージを送信し、ステップ304で対応する応答を受信する。ステップ305において、宛先となるAPは、一旦、応答を受信すると、リンクの品質を判定し、プロービングを開始したAP1に判定したリンク品質をレポートする。ステップ306において、すべての宛先のAPからリンク品質に関するレポートを受信した後、AP1は、MTとの将来のアソシエーションに対して適切な1つ以上のAPを選択し、MTからの将来のアソシエーション要求を受諾する又は拒絶するようにそれに応じてAPに指示する。
図4は、本発明の第2の態様に従った例となるメッセージフロー図を示す。最初の状況は、図3に記載されたものに対応する:AP1がMTとアクティブなアソシエーションを有し、リンク品質が所定の閾値に満たないと判断し、しかし、図3に示されたのとは異なり、図4では、APのいずれかに対するMTのアソシエーションを調整及び制御する、制御ユニットCUが存在している。ステップ401で、AP1は、低リンク品質についてCUに知らせるメッセージをCUに送る。ステップ402において、CUは、メッセージをAP2、AP3、…、APnに送信し、MTに対してプローブ要求メッセージを発行するようにこれらのAPをトリガーする。ステップ403において、宛先となる各APは、続いて、MTに対してプローブ要求メッセージを送信し、ステップ404において、対応する応答を受信する。ステップ405で、一旦宛先のAPが応答を受け取ったら、それらはリンク品質を判定し、プロービングを開始したCUに判定したリンク品質をレポートする。ステップ406で、すべての宛先のAPからリンク品質についてのレポートを受信した後、CUは、MTとの将来のアソシエーションに対して適切な1つ以上のAPを選択し、MTからの将来のアソシエーション要求を受諾又は拒絶するようにAPに指示する。
図5は、本発明に従った方法を実行するのに適した第1のAP500の例となる概略のブロック図を示す。マイクロプロセッサ502は、ランダムアクセスメモリ(RAM)504、ワイドエリアネットワーク(WAN)及び/又はローカルエリアネットワーク(LAN)インタフェース506、不揮発性メモリ508及びワイヤレスインタフェース516にデータバス518を経由して連結される。データバス518は、単一のデータバスである必要なく、適切であり、制御及びデータフローに関して必要である、APのすべての又は一部の構成要素のみを接続する別個のバスのシステムとして実装されても良い。不揮発性メモリ508は、マイクロプロセッサ502によって実行されるときに、本特許明細書に記載された方法のいくつかの態様及び実施形態の1つ以上を実行するプログラム命令を保持する。マイクロプロセッサは、良く知られており、使用されているタイプであり、例えば、x86、x86−64、ARM、MIPS等の既知のアーキテクチャの中のいずれかの適切なものに従って構成され得る。ランダムアクセスメモリ504は、方法が実行されるときに、一時的にデータ及び/又はプログラム命令を保存することができる。不揮発性メモリは、ハードディスクドライブ(HDD)、フラッシュメモリ、又はそれらの組合せとして実装され得る。MRAM、光学式記憶装置等の他の不揮発性メモリのタイプも、本発明の範囲から逸脱すること無くAPにおいて使用することもできる。
図6は、本発明に従った第2のAP600の例となる概略のブロック図である。AP600は、図5を参照して示され、検討されたすべての構成要素を含み、対応する構成要素は、600の範囲で同様の参照番号で参照される。図5に示されたAPに加えて、図6のAP600は、第2のワイヤレスインタフェースを有し、本発明の1つ以上の態様において上述されたように、それにより1つ以上の接続されたMTと並列のデータトラフィックを可能にし、及び接続されていないMTにリンク品質のプロービングを可能にする。
本明細書に提示されたブロック図は、本発明の原理を具体化する例示的なシステム構成要素及び/又は回路の概念的な図を表していることを当業者であれば理解される。同様に、いずれのフローチャート等もコンピュータ読取可能記憶媒体に実質的に表現され得る様々な処理を表現することが理解され、そのようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されていてもいなくても、コンピュータ又はプロセッサによって実行され得る。
添付の図面に示された例を参照して上記の通り本発明は説明されたが、本発明はこれらに限定されず、本発明の範囲と意図から逸脱することなく、当業者によって修正することが可能である。例えば、本発明は、IEEE802.11規格のみに従うWLANネットワークに限定されるものではなく、BRAN(Broadband Radio Access Network:広帯域無線接続ネットワーク)規格に基づくシステム、又は同時に単一のAPに接続されるMTで使用される他のいかなるネットワークのタイプのような他のワイヤレスシステムに接続され使用され得る。
添付の図面に示された例を参照して上記の通り本発明は説明されたが、本発明はこれらに限定されず、本発明の範囲と意図から逸脱することなく、当業者によって修正することが可能である。例えば、本発明は、IEEE802.11規格のみに従うWLANネットワークに限定されるものではなく、BRAN(Broadband Radio Access Network:広帯域無線接続ネットワーク)規格に基づくシステム、又は同時に単一のAPに接続されるMTで使用される他のいかなるネットワークのタイプのような他のワイヤレスシステムに接続され使用され得る。
ここで例としていくつかの付記を記載する。
(付記1)
少なくとも2つのアクセスポイントを有するワイヤレス通信システムにおいてアクセスポイントに対するモバイル端末のアソシエーションを制御する方法であって、各アクセスポイントは、複数のチャネルのうちの選択された一つ上でワイヤレスインタフェースを介して前記アクセスポイントのサービスエリア内の前記モバイル端末とのデータ通信を提供するように適合され、前記方法は、
1つ以上のアクセスポイントの候補が、第1のモバイル端末が接続されている第1のアクセスポイントのサービスエリアと隣接した又はオーバーラップしたサービスエリアを有し、前記第1のモバイル端末に対してプローブ要求メッセージを送信するコマンドを受信し、
前記1つ以上のアクセスポイントの各候補が、対応するプローブ要求メッセージに応答して、前記第1のモバイル端末から受信した応答から、前記アクセスポイントのそれぞれの候補及び前記第1のモバイル端末との間の接続の品質を表すそれぞれの第1の値を決定し、
前記1つ以上のアクセスポイントの各候補が、前記第1のモバイル端末により発行された将来のアソシエーション要求を選択的に受諾又は拒絶するように前記アクセスポイントのそれぞれの候補を制御するコマンドを受信する、前記方法。
(付記2)
前記アクセスポイントの各候補の前記ワイヤレスインタフェースが、前記第1のモバイル端末が前記第1のアクセスポイントと接続されている前記チャネルとは異なるチャネルを最初に設定し、前記アクセスポイントの各候補に対して、前記第1のモバイル端末に前記プローブ要求メッセージを送信する前に、前記方法は、さらに、
前記第1のアクセスポイントと前記第1のモバイル端末が接続されている前記チャネルへ前記ワイヤレスインタフェースをスイッチし、前記プローブ要求メッセージを送信後所定の時間の経過に応じて、又は前記プローブ要求メッセージに対する応答の受信に応じて、最初に設定された前記チャネルにスイッチする、付記1に記載の方法。
(付記3)
前記アクセスポイントの各候補が、さらなるモバイル端末とのアクティブなワイヤレス通信を実行しない間の時間間隔においてのみ、プローブ要求メッセージを送信することをさらに含む、付記1に記載の方法。
(付記4)
プローブ要求メッセージを送信する前記コマンドが、前記第1のアクセスポイント又は前記ワイヤレス通信システムの前記少なくとも2つのアクセスポイントと通信する制御ユニットから受信される、付記1に記載の方法。
(付記5)
前記第1のアクセスポイント及び前記第1のモバイル端末の間の接続の1つ以上の属性をモニターし、前記モニターした属性から前記接続の前記品質を表す第2の値を決定し、前記アクセスポイントの候補に前記コマンドの送信をトリガーし、前記第2の値が、所定の値以下のときにプローブ要求メッセージを送信させることをさらに含む付記1に記載の方法。
(付記6)
前記モニターすること、前記決定すること、及び制御するための前記コマンドをトリガーすることの1つ以上が、前記第1のアクセスポイント又は前記ワイヤレス通信システムの前記少なくとも2つのアクセスポイントと通信する制御ユニットにおいて実行される、付記5に記載の方法。
(付記7)
前記アクセスポイントの候補に選択的に前記第1のモバイル端末からのアソシエーション要求を受諾又は拒絶するように制御する前記コマンドは、前記それぞれの第1の値を送信する前記アクセスポイントの候補から受信したメッセージに応答して、前記第1のアクセスポイント又は前記ワイヤレス通信システムの前記少なくとも2つのアクセスポイントと通信する制御ユニットから受信される、付記1に記載の方法。
(付記8)
前記第1のモバイル端末からの将来のアソシエーション要求を受諾又は拒絶するよう前記アクセスポイントの各候補を制御することは、前記それぞれの第1の値が所定の値以上の場合のみ将来のアソシエーション要求を受諾すること、前記アクセスポイントの前記各候補に接続されるさらなるモバイルステーションの所定の数より少ない場合のみ将来のアソシエーション要求を受諾すること、又は前記アクセスポイントの各候補のデータトラフィックの総量が所定の時間間隔の間所定の値を下回った場合のみ将来のアソシエーション要求を受諾することのうちの1つ以上を含む、付記1に記載の方法。
(付記9)
前記プローブ要求メッセージは、ADDBA要求又はQoS制御フレームを含み、アクセスポイントとの確立したアソシエーションと関係なく応答しなければならないタイプである、付記1に記載の方法。
(付記10)
各アクセスポイントは、モバイル端末との接続品質を示す値を含む状態メッセージを制御ユニットへ送信する、付記1に記載の方法。
(付記11)
モバイル端末との接続の前記品質は、信号強度、ビットエラーレート、ブロックエラーレート、データレート、変調方式、及び信号対雑音比のうちの1つ以上に基づいて決められる、付記1に記載の方法。
(付記12)
前記プローブ要求メッセージに応答して前記モバイル端末から応答を受け取らないアクセスポイントは、前記モバイル端末からの応答が無いことを示すプローブ要求メッセージを送信するコマンドに応答してメッセージを返す、付記1に記載の方法。

Claims (12)

  1. 少なくとも2つのアクセスポイントを有するワイヤレス通信システムにおいてアクセスポイントに対するモバイル端末のアソシエーションを制御する方法であって、各アクセスポイントは、複数のチャネルのうちの選択された一つ上でワイヤレスインタフェースを介して前記アクセスポイントのサービスエリア内の前記モバイル端末とのデータ通信を提供するように適合され、前記方法は、
    1つ以上のアクセスポイントの候補が、第1のモバイル端末が接続されている第1のアクセスポイントのサービスエリアと隣接した又はオーバーラップしたサービスエリアを有し、前記第1のモバイル端末に対してプローブ要求メッセージを送信するコマンドを受信し、
    前記1つ以上のアクセスポイントの各候補が、前記対応するプローブ要求メッセージに応答して、前記第1のモバイル端末から受信した応答から、前記アクセスポイントのそれぞれの候補及び前記第1のモバイル端末との間の接続の品質を表すそれぞれの第1の値を決定し、
    前記1つ以上のアクセスポイントの各候補が、前記第1のモバイル端末により発行された将来のアソシエーション要求を選択的に受諾又は拒絶するように前記アクセスポイントのそれぞれの候補を制御するコマンドを受信する、前記方法。
  2. 前記アクセスポイントの各候補の前記ワイヤレスインタフェースが、前記第1のモバイル端末が前記第1のアクセスポイントと接続されている前記チャネルとは異なるチャネルを最初に設定し、前記アクセスポイントの各候補に対して、前記第1のモバイル端末に前記プローブ要求メッセージを送信する前に、前記方法は、さらに、
    前記第1のアクセスポイントと前記第1のモバイル端末が接続されている前記チャネルへ前記ワイヤレスインタフェースをスイッチし、前記プローブ要求メッセージを送信後所定の時間の経過に応じて、又は前記プローブ要求メッセージに対する応答の受信に応じて、最初に設定された前記チャネルにスイッチする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記アクセスポイントの各候補が、さらなるモバイル端末とのアクティブなワイヤレス通信を実行しない間の時間間隔においてのみ、プローブ要求メッセージを送信することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  4. プローブ要求メッセージを送信する前記コマンドが、前記第1のアクセスポイント又は前記ワイヤレス通信システムの前記少なくとも2つのアクセスポイントと通信する制御ユニットから受信される、請求項1に記載の方法。
  5. 前記第1のアクセスポイント及び前記第1のモバイル端末の間の接続の1つ以上の属性をモニターし、前記モニターした属性から前記接続の前記品質を表す第2の値を決定し、前記アクセスポイントの候補に前記コマンドの送信をトリガーし、前記第2の値が、所定の値以下のときにプローブ要求メッセージを送信させることをさらに含む請求項1に記載の方法。
  6. 前記モニターすること、前記決定すること、及び制御するための前記コマンドをトリガーすることの1つ以上が、前記第1のアクセスポイント又は前記ワイヤレス通信システムの前記少なくとも2つのアクセスポイントと通信する制御ユニットにおいて実行される、請求項5に記載の方法。
  7. 前記アクセスポイントの候補に選択的に前記第1のモバイル端末からのアソシエーション要求を受諾又は拒絶するように制御する前記コマンドは、前記それぞれの第1の値を送信する前記アクセスポイントの候補から受信したメッセージに応答して、前記第1のアクセスポイント又は前記ワイヤレス通信システムの前記少なくとも2つのアクセスポイントと通信する制御ユニットから受信される、請求項1に記載の方法。
  8. 前記第1のモバイル端末からの将来のアソシエーション要求を受諾又は拒絶するよう前記アクセスポイントの各候補を制御することは、前記それぞれの第1の値が所定の値以上の場合のみ将来のアソシエーション要求を受諾すること、前記アクセスポイントの前記各候補に接続されるさらなるモバイルステーションの所定の数より少ない場合のみ将来のアソシエーション要求を受諾すること、又は前記アクセスポイントの各候補のデータトラフィックの総量が所定の時間間隔の間所定の値を下回った場合のみ将来のアソシエーション要求を受諾することのうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記プローブ要求メッセージは、ADDBA要求又はQoS制御フレームを含み、アクセスポイントとの確立したアソシエーションと関係なく応答しなければならないタイプである、請求項1に記載の方法。
  10. 各アクセスポイントは、モバイル端末との接続品質を示す値を含む状態メッセージを制御ユニットへ送信する、請求項1に記載の方法。
  11. モバイル端末との接続の前記品質は、信号強度、ビットエラーレート、ブロックエラーレート、データレート、変調方式、及び信号対雑音比のうちの1つ以上に基づいて決められる、請求項1に記載の方法。
  12. 前記プローブ要求メッセージに応答して前記モバイル端末から応答を受け取らないアクセスポイントは、前記モバイル端末からの応答が無いことを示すプローブ要求メッセージを送信するコマンドに応答してメッセージを返す、請求項1に記載の方法。
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