JP3412639B2 - 無線ローカル・エリア・ネットワークにおけるノードの接続を維持する方法および装置 - Google Patents
無線ローカル・エリア・ネットワークにおけるノードの接続を維持する方法および装置Info
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Landscapes
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Description
ネットワーク(LAN)の分野に関するものであり、更
に詳しく言えば、無線LANにおけるノードの接続を維
持する方法および装置に関するものである。
コンピュータネットワークはネットワーク中の別のコン
ピュータへリンクされている個々のコンピュータ・ユー
ザーが利用できる処理能力を大幅に向上させている。ネ
ットワークは自立コンピュータの間の情報の交換を行う
ばかりでなく、各ユーザーすなわち「ノード」がネット
ワーク全体に共通の資源を共用できるようにするもので
ある。資源を共用することにより、全てのアプリケーシ
ョン・プログラム、データベースおよびネットワーク中
の物理的機器を、資源またはユーザーの物理的場所を顧
慮することなしに、任意のノードが利用できる。
2種類のネットワーク相互接続がある。有線ネットワー
ク内のノードは、ノードの間で信号を伝えるために伝送
線を用いて互いに通信する。他方、無線ネットワーク内
のノードは、物理的相互接続では無くて、無線信号また
はその他の種類の無線リンクを用いて相互に通信する。
カル・エリア・ネットワーク(LAN)である。LAN
は、トランシーバ・ノードが相互に10km程度(数マ
イル)の半径以内に配置されるという意味でローカルで
ある。したがって、ノードが接近していればネットワー
クは低電力および高いデータ転送率で確実に動作でき
る。
トワーク中のノードは移動でき、情報をパケットで送信
する。それらのノードは、移動できるが、与えられた任
意の時刻に基本サービス区域(BSA)、他の場合には
「セル」と呼ばれる、に地理的にまとめられる。セル内
のノードは直接に、またはセルのノードの間でメッセー
ジを中継するセル調整器を介して相互に通信する。調整
器自体は一定のノード内で、または調整機能を行うだけ
であるノードにおいて実現できる。
セス点(AP)を介して行われる。アクセス点はパケッ
トをBSAとの間で中継する。セル間通信を行えるよう
にするために、各セルは少なくとも1つのAPを含まな
ければならない。調整器とAPは同じノード内でしばし
ば実現される。APの間の通信は同じ無線チャネルまた
は異なる無線チャネルを介して、あるいは別の配線され
ているネットワークを介して行うことができる。
は、ネットワーク「自己編成」性能として知られている
ものを用いてネットワーク環境へ同化させられる。自己
編成中は、各ノードはセル中の調整器(もし存在するな
ら)に組み合わされ、多重セルシステムにおいては各ノ
ードはセル中の少なくとも1つのAPにも組合わせられ
る。特定のAPとのノードの組合わせは、ノードとAP
の間のリンクの質、およびAPにより伝えられる負荷の
ような基準を基にできる。自己編成手続きは、ノードが
セル内で仲間のノードまたは中継点と効果的に通信でき
るようにするパラメータを受けた時に、完全であると考
えられる。
と、通信ノードの間の接続性を維持するためにネットワ
ークを再構成せねばならない。この再構成すなわち位相
幾何学的変更はノードを別の調整器と別のAPの少なく
とも一方と再び組合わせることを必要とする。ノードと
調整器の間、またはノードとアクセス点の間の通信を止
め、ノードを別の調整器またはアクセス点との再組合わ
せを行う過程が「ハンドオフ」として知られている。移
動電気通信においては、ノードが1つのAPから別のA
Pへ向かって、セル内部で、またはセルを横切って移動
した時に、ハンドオフが典型的に求められる。ネットワ
ーク再構成も、ノードとAPの間の受信の質の変化の結
果として、またはAPが過負荷になったために、起きる
こともある。
ハンドオフ・プロセスは基地局(APに対応する)によ
ってのみ制御される。ノードはハンドオフ・プロセスに
全く関与しない(あるいは最小限関与する)から、セル
ラー電話システムは基地局の間でかなりの量の協働を必
要とする。この協働は、ノードと無線連絡する基地局を
識別すること、および最も適当な新しい基地局を決定す
ることを必要とする。しかし、無線リンクは非対称的
で、送られる信号の特性は受けられる信号の特性とは必
ずしも同じではない。したがって、基地局がノードから
信号をどれだけ良く受けるかを基にして、基地局により
送られた信号をノードがどれだけよく受けるかを決定す
ることはできない。この現象のために基地局選択がより
一層複雑になる。
られたメッセージを新しい基地局へ再送せねばならな
い。セルラー電話システムにおいては、各ノードはネッ
トワーク中の別のノードと1度に1回の通話を行うこと
ができる。そのようなシステムにおいては、通話は通話
路の端部における2つのノードの間に設けられている一
連のスイッチを介して行われる。それらのノードの1つ
が別の基地局へハンドオフさせられると、通話路を再構
成せねばならない。したがって、メッセージが異なるス
イッチ・セットよりなる通話路を通らねばならない。
度にただ1つの通話を行うだけであるから、通話はハン
ドオフするために全通話路を再構成することは比較的簡
単なことである。しかし、セルラー電話システムにおけ
る電話とは異なり、コンピュータ・ネットワーク中のノ
ードは高いデータ転送速度で通信し、他のノードと多数
の通話を同時に行う性能を有する。コンピュータ・ネッ
トワーク中のノードはパケットを介して通信する。各パ
ケットは通話の一部を表すことができ、各そのパケット
は他の通話の部分を含んでいる他のパケットと任意のや
り方でインターリーブできる。ノードにより多数の通話
を行うから、それらの通話を伝える全ての通話路の再構
成は非常に複雑なプロセスであることは当然である。更
に、コンピュータがこのようにして通信するという事実
により、それらの通話の全てを再ルートする全通話路を
再構成するために極めて長い時間を必要とするために、
セルラー電話システムにより用いられる技術はコンピュ
ータ・ノードのハンドオフを行うためには不適当であ
る。
目的は、ノードがハンドオフ・プロセスの統合に関与す
るような無線ローカル・エリア・ネットワーク(LA
N)を得ることである。本発明の別の目的は、多数の通
話を高いデータ転送速度で行っているユーザーの間で接
続を維持する無線LANを得ることである。
線LANにおいて接続を維持する方法および装置を提供
する。LANは複数のセルへ分割される。各セルは、セ
ルの間で情報を通信するための少なくとも1つのアクセ
ス点と、アクセス点を通してLANを経て通信するため
の少なくとも1つのノードにより占められる。ノードが
現在通信している第1のアクセス点からのハンドオフを
開始するために、ノードは第2のアクセス点をハンドオ
フのための候補として選択する。それからノードは命令
を第1のアクセス点へ送って、第2のアクセス点が第1
のアクセス点からのノードのハンドオフを受ける、とい
う要求を第2のアクセス点へ中継することを第1のアク
セス点へ命令する。従って、第1のアクセス点はその要
求を第2のアクセス点へ中継する。それに応答して、ノ
ードと第2のアクセス点の間で通信を設定するように、
ノードはそれ自体のパラメータを調整することにより、
ハンドオフを実行する。
る方法および装置を提供する。従来の装置とは異なっ
て、本発明においては、ノードがハンドオフされるかど
うかについての判定に関与し、もしハンドオフされるな
らば、どのアクセス点ハンドオフされるかを判定する。
更に、本発明は1つの通話を維持するノードへ適用され
るばかりでなく、パケット・スイッチング環境において
高いデータ転送速度で動作しているノードの間の多重通
信も支持する。
10は「基本サービス区域」(BSA)と呼ばれる地理
的区域へ編成される。ノードは2つ以上のセルに属する
ことができることに注目されたい。あるセル内のノード
は直接に、または統合器12を介して相互に通信する。
その統合器はメッセージをセルのノードの間で中継す
る。1つのセルの内部のノードは別のセル内部のノード
とは直接通信できない。メッセージを一連のアクセス点
(APS)13を介して中継せねばならない。それらの
アクセス点は別々の無線チャネルを介して、または有線
ネットワーク14を介して一緒にリンクされる。
も1つのアクセス点を含み、セル内のアクセス点はたか
だか1つの統合器と少なくとも1つのアクセス点に組合
わせられる。統合器およびアクセス点の機能を1つの装
置15において組合わすことができる。また、2つ以上
のノードを与えられたAPに組合わせることができる。
たとえば、破線で示されているように、2つのノード1
0がAP13に組合わせることができる。
決定は、ノードとAPの間で送られる信号の質、および
APにより伝えられる負荷のような基準を基にして行わ
れる。ノードをAPへ組合わせるこのプロセスは「自己
編成」として知られ、この技術において周知である。好
ましくは、本発明は、1992年7月17日に出願され
た「無線ローカル・エリア・ネットワークにおいて自己
編成を行う方法および装置(METHOD AND A
PPARATUS FOR IMPLEMENTING
SELF−ORGANIZATION IN A W
IRELESSLOCAL AREA NETWOR
K)」という名称の未決の米国特許出願第07/91
5,433に記載されている。
ロセスを全体的に示す。図2は1つのBSAから別のB
SAへ移動するノード20を示す。最初は、ノード20
はアクセス点21に組合わされている。ノード20がA
P21から離れて、AP22へ接近するにつれて、AP
21とノード20の間の無線リンクの質が低下する。し
たがって、ノード20とAP21の間のリンクを切り、
ノード20へより高い質のメッセージ伝送を行うAPへ
ノードを再び組合わせることが望ましい。
れているセルへ接近するにつれて、AP22は再組合わ
せのための潜在的な候補となる。とういのは、AP22
は今はノード20へより近くなり、従ってノード20へ
より高い質のメッセージ伝送を行うからである。したが
って、ノード20は、図2に示すように、AP22に対
してハンドオフされる。
プロセスを開始するために、ハンドオフが必要かどうか
をノードはまず判定する(ステップ30)。たとえば、
ノードはそれが通信しているアクセス点から受けた信号
の質を測定し、受けた信号の質が所定のしきい値より低
下している時にハンドオフが必要であると判定する。一
実施例においては、ハンドオフを必要とするかどうかに
ついてのノードによる判定は、図4に示すように、ノー
ドが現在通信しているアクセス点からの要求に応じて行
うことができる。現在のアクセス点は要求を、別のアク
セス点へハンドオフするために再組合わせ過程を開始す
るノードへ要求を送る(ステップ37)。ノードはこの
要求を認めるか、拒否するかを選択できる(ステップ3
8)。別の実施例においては、ハンドオフを必要とする
かどうかの判定は現在のアクセス点によってのみ行うこ
とができる。それら後の2つのやり方は、現在のアクセ
ス点が非常に多くのノードに組合わされているために、
アクセス点を介して行われるメッセージ通信が、ノード
とアクセス点の間の無線リンクが適切であったとして
も、所定の最大負荷を超えるような場合に有用である。
ノードはパラメータを別のアクセス点から得る。それら
のパラメータは、たとえば、管理領域およびアクセス点
負荷に関する情報を含むことができる。(管理領域とい
うのは、あるアクセス点を動作させる特定の権威を表
す。)この情報と、別のアクセス点から受けた信号の質
とを基にして、ノードは再組合わせを選択するためのA
Pを決定する。
ノードが再組合わせプロセスに積極的に関与しない従来
装置より大きな利点を表す。従来の装置においては、ア
クセス点は、アクセス点自体の間の通信を介して、どの
APが最高の質の信号をノードから受けるかというよう
な基準を用いて、どのAPがハンドオフのためにノード
へ組合わせされるかを決定せねばならない。しかし、無
線リンクの非対称的な性質のために、ノード自体がノー
ドに受けた信号の質を最も良く決定できる。したがっ
て、ノードにおける信号受信を考慮することにより、本
発明はノードとアクセス点の組合わせの質を大幅に改善
するものである。
は、メッセージを選択されたアクセス点へ中継すること
を現在のアクセス点へ命令する命令をその現在のアクセ
ス点へ通信し、選択されたアクセス点がノードのハンド
オフの受け入れを要求される(ステップ32)。この要
求は、現在のアクセス点により選択されたアクセス点
へ、ノードの特徴を表すあるノード・パラメータの転送
と共に、中継される(ステップ33)。それらのノード
・パラメータは、たとえば、ノードを占めるユーザーの
識別を含むことができる。
アクセス点は、それの動作パラメータを古いアクセス点
を介してノードへ転送することにより、ノードの要求に
自動的に応答する。動作パラメータは、選択されたアク
セス点がノードと通信するために用いるチャネルの周波
数と、拡張コード(拡張スペクトル・システム)、およ
び選択されたアクセス点をアクセスするために要求され
るデータ暗号化とを典型的に含むが、それに限定される
ものではない。それらのアクセス点パラメータを基にし
て、ノードはそれ自体のパラメータを調整し、新しいア
クセス点との通信を開始し、それによりハンドオフを行
う(ステップ35)。
ドの要求に応じてその動作パラメータを自動的には転送
しない。それより、選択されたアクセス点は、ノード・
パラメータを含めた所定の基準を基にしてハンドオフを
受けるかどうかを決定する(ステップ34)。たとえ
ば、選択されたアクセス点は、別のノードと通信できる
のにそれの負荷が十分軽いかどうか、ノードから受けた
信号の質が満足できるものであるかどうか、およびノー
ドの識別が、それが接続されたアクセス点と通信するこ
とを許されることを明らかにするかどうかを決定する。
たとえば、選択されたアクセス点がハンドオフを受ける
とすると、それはそれの動作パラメータを古いAPを介
してノードへ送るから、ハンドオフを行うことができる
(ステップ35)。
ス点がノードの要求を拒否するものとすると、ノードは
再組合わせプロセスを繰り返して(ステップ31、3
2、33、34)、通信を行う相手であることなるアク
セス点を選択する。
トワークの残りの部分との接続を維持するために、ノー
ドのために意図したメッセージを新しいアクセス点へ送
らねばならない。図5に示すように、従来のセルラー電
話システムにおいては、メッセージをそれの発信ノード
51から、以前のアクセス点54からノード53のハン
ドオフを受けたアクセス点52へ再ルートするために、
通話路中のあらゆる点においてシステムを構成できる。
上記のように、この従来の方法は遅すぎて、他のノード
と多数の通話を行うことができるノードのハンドオフを
行うことはできない。
のである。これが図6に示されている。通話路全体にお
けるあらゆる点を前もって再構成する代わりに、メッセ
ージが今古いアクセス点61から新しいアクセス点62
へ送られることを除き、通話路はそのままにされる。た
とえば、ノード62へ送られる事を意図したメッセージ
がアクセス点61で受けられると、AP61はそのメッ
セージを新しいアクセス点62へ送る。このようにし
て、本発明は第2のアクセス点を介するネットワークと
の接続を確立する(ステップ32)。
は新しいアクセス点62と組合わされていることを別の
ノードと別のアクセス点へ知らせることができ、それに
より別のアクセス点がそれのパラメータを調整するこ
と、およびアクセス点62と直接通信することを許す。
他のノードおよび他のアクセス点へ知らせるこのプロセ
スは、それを行うのに都合のよい時、すなわち、通信が
途絶し、直ちに行う必要がない時、に行うことができ
る。
の再構成を避けることにより、本発明は従来のシステム
より大きな利点を達成する。上記のように、従来の方法
は遅すぎるから、他のノードと多数の通話を行うことが
できるノードのハンドオフを行うことはできない。しか
し、新しいアクセス点とネットワークの残りの部分を介
するノードの接続を本発明が行うやり方は、従来の方法
により求められるフルスケール再構成よりはるかに簡単
で、はるかに速い。
4、78の簡略化したブロック図を示す。これは本発明
の実施例に使用できる。本発明において特徴とする機能
の組合わせは新規かつ独特であるが、それらの各機能を
個々に実行するための装置の構造は当業者には周知であ
る。各ノード70は、装置72と通信するノード処理装
置を含む。ノード70はアンテナ73へ接続されて、ノ
ードとネットワークの間で通信できるようにする。ノー
ド処理装置71は、ノードを占める任意の装置、たとえ
ば、コンピュータ、周辺装置マイクロコンピュータは通
信ハードウェア、を表す。
む。このAP処理装置75はアンテナ76へ結合され
て、AP74がノード70およびネットワーク中のその
他のノードと通信できるようにする。アクセス点の間の
全ての通信はAPリンク77を介して取り扱われる。そ
のAPリンクは無線トランシーバとして、またはアクセ
ス点の別々の有線ネットワークに対するインタフェース
として実現できる。
はアクセス点78のような別のアクセス点へ接続され
る。アクセス点78は、アクセス点74と同様に、AP
リンク77とアンテナ80へ接続されているAP処理装
置79を含む。
して、電波を通じて、アンテナ76へ接続されている第
1アクセス点処理装置75と通信する。ノード処理装置
71は、たとえば、第1のアクセス点74からノード処
理装置71により受けられた信号の質が、所定の信号の
質がしきい値以下に低下したか、第1のアクセス点処理
装置75により伝えられるトラフィック負荷が所定の負
荷しきい値を超えたとすると、ノード70が別のアクセ
ス点との間で通信を設定すべきであることをノード処理
装置71は決定できる。ハンドオフが必要であるとみな
されると、ノード処理装置71はパラメータを別のアク
セス点から得る。たとえば、第2のアクセス点処理装置
は、アンテナ80を介して、管理領域およびアクセス点
負荷についての情報を送ることができる。この情報およ
び他のアクセス点から受けられた信号の質を基にして、
ノード処理装置71は、再組合わせのために、第2のア
クセス点78のようなAPを選択する。
は第2のアクセス点78がノード70のハンドオフを受
けることを要求する要求を、APリンク77を介して第
2のアクセス点処理装置79へ中継する命令を、第1の
アクセス点処理装置75へ送る。その要求は、ノード7
0の特性を表すあるノード・パラメータの転送ととも
に、第2のアクセス点処理装置79へ中継される。
を基にして、AP処理装置79はハンドオフを受けるか
どうかを決定する。もし受けるものとすると、APリン
クを介して第2のアクセス点処理装置79は動作パラメ
ータをAPリンク77を介して第1のアクセス点処理装
置75へ送り、ノード70へ中継される。ノード処理装
置71がアンテナ73と80を介して無線リンクを通じ
て第2のアクセス点処理装置79と通信できるように、
ノード処理装置71はノードの動作パラメータを調整す
ることにより、ハンドオフを行う。
クの残りの部分との通信を維持するために、第1のアク
セス点処理装置75は、ノードへ送る事を意図するメッ
セージを、それらのメッセージを第1のアクセス点74
に受けた時に、APリンクを介して第2のアクセス点処
理装置79へ送る。また、第1のアクセス点75は、ノ
ード70が今は第2のアクセス点78と組合わされてい
ることをAPリンク77を介してノード70へ知らせ
て、他のアクセス点がアクセス点78と直接通信できる
ようにする。
す。
す。
ドオフ後の再構成を示す。
示す。
4、78 アクセス点 14 ネットワーク 71 ノード処理装置 73、76、80 アンテナ 75、79 AP処理装置 77 APリンク
Claims (3)
- 【請求項1】 複数のセルを備える無線ローカル・エリ
ア・ネットワーク(LAN)であって、各セルには、セ
ルの間で通信するための少なくとも1つのアクセス点
と、このアクセス点を介してLANを通じて通信するた
めの少なくとも1つのノードとが含まれている、無線ロ
ーカル・エリア・ネットワークでノードの接続を維持す
る方法において (a)前記ノードのハンドオフを第1のアクセス点から
受ける候補としての第2のアクセス点を、前記ノードに
より選択する過程と、 (b)前記ノードのハンドオフを前記第1のアクセス点
から受けるよう前記第2のアクセス点に要請する要求
が、前記第1のアクセス点から前記第2のアクセス点へ
と中継されるよう、前記第1のアクセス点に中継をさせ
る命令を前記ノードから前記第1のアクセス点へと送る
過程と、 (c)前記要求を前記第1のアクセス点から前記第2の
アクセス点へ中継する過程と、 (d)前記ノードが前記第2のアクセス点と通信するよ
うにハンドオフを実行する過程とを備えている、無線ロ
ーカル・エリア・ネットワークにおけるノードの接続を
維持する方法。 - 【請求項2】 複数のセルを備える無線ローカル・エリ
ア・ネットワーク(LAN)であって、各セルには、セ
ルの間で通信するための少なくとも1つのアクセス点
と、このアクセス点を介してLANを通じて通信するた
めの少なくとも1つのノードとが含まれている、無線ロ
ーカル・エリア・ネットワークでノードの接続を維持す
る方法において、 別のアクセス点との接続を設定するかどうかを前記ノー
ドが判定し; 別のアクセス点との接続を設定することを前記ノードが
決定したとすると、 前記ノードのハンドオフを第1のアクセス点から受ける
候補としての第2のアクセス点を、前記ノードにより選
択する過程と、 前記ノードのハンドオフを前記第1のアクセス点から受
けるよう前記第2のアクセス点に要請する要求が、前記
第1のアクセス点から前記第2のアクセス点へと中継さ
れるよう、前記第1のアクセス点に中継をさせる命令を
前記ノードから前記第1のアクセス点へと送る過程と、 前記要求を前記第1のアクセス点から前記第2のアクセ
ス点へ中継する過程と、 前記第2のアクセス点が前記ノードのハンドオフを受け
るかどうかを決定する過程とを備え; 前記ノードのハンドオフを受けることを前記第2のアク
セス点が決定したとすると、 前記第2のアクセス点の動作パラメータにして、その1
つには前記第2のアクセス点により利用される拡張コー
ドが含まれている前記第2のアクセス点の動作パラメー
タを、前記第2のアクセス点から前記第1のアクセス点
へと伝送する過程と、 前記第2のアクセス点の前記動作パラメータを、前記第
1のアクセス点から前記ノードへと中継により伝送する
過程と、 前記ノードと前記第2のアクセス点の間の通信を設定す
るように、前記第2のアクセス点の前記動作パラメータ
に応答してノード・パラメータを調節し、それによりハ
ンドオフが完了される、調節過程とを備え; 前記ノードのハンドオフを受けないことを前記第2のア
クセス点が決定したとすると、前記選択する過程と、前
記送る過程と、前記中継する過程と、前記決定する過程
とが繰り返される、 無線ローカル・エリア・ネットワークにおけるノードの
接続を維持する方法。 - 【請求項3】 複数のセルを備える無線ローカル・エリ
ア・ネットワーク(LAN)において、接続を維持する
装置であって、 セルの間で情報を通信するための複数のアクセス点と、 第1のアクセス点および第2のアクセス点へ接続され、
前記第1のアクセス点と前記第2のアクセス点の間で通
信できるようにするリンク手段と、 アクセス点を介してLANを通じて通信するための少な
くとも1つのノードと、 を備え、 各ノードには、 当該ノードのハンドオフを前記第1のアクセス点から受
ける候補としての前記第2のアクセス点を選択する手段
が備えられ、 前記ノードのハンドオフを前記第1のアクセス点から受
けるよう前記第2のアクセス点に要請する要求が、前記
第1のアクセス点から前記第2のアクセス点へと中継さ
れるよう、前記第1のアクセス点に中継をさせる命令を
生成して前記第1のアクセス点へと送る手段が備えら
れ、 当該ノードが前記第2のアクセス点と通信するように、
当該ノードを前記第2のアクセス点へハンドオフさせる
ハンドオフ手段が備えられている、 ローカル・エリア・ネットワークにおける接続を維持す
る装置。
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