JP4570795B2 - ネットワーク内でハンドオフを行う方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤレス通信に関し、特に、ある基地局から別の基地局へ呼をハンドオフするときに、データ通信の品質を改善する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤレスデータ伝送の間、従来のワイヤレスシステムは、ISOのOSIにおける転送レイヤ、すなわちレイヤ−4に依存している。このISOのOSIは、データの呼に対し、end-to-end で信頼性の高いデータ伝送を行うために、データ通信に対し7つの層の基準モデルを設けている。そのためパケットの伝送中に、第1基地局から第2基地局へのワイヤレス端末のハンドオフが原因で、データパケットが失われた場合には、レイヤ−4のプロトコルのあるものは、ソースからネットワークを通して宛先までのパケットを再伝送を行わせている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これはネットワークの遅延とネットワークの負荷が増すことになる。レイヤ−4プロトコルの別のものは、喪失したパケットを再伝送することはないが、宛先においてデータにギャップが発生することになる。かくして、いずれのプロトコルにおいても、ハンドオフの結果として失われたパケットを処理するために、レイヤ−4に依存することに関連するペナルティが存在することになる。本発明の目的は、ハンドオフの結果、喪失されたパケットを処理するために、レイヤ−4に依存することの問題点を回避するワイヤレス通信方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明によれば、第1基地局から第2基地局へのハンドオフのリクエストに応答して、レイヤ−3からレイヤ−2にパスダウンされたワイヤレス端末に向けられた、あるいはワイヤレス端末からのレイヤ−3のパケットの少なくとも1つのレイヤ−2のフレームを転送し、そしてそのことがパケットのレイヤ−2のフレームの全てが実際には送信されていないにも関わらず、レイヤ−3で送信されたことを示す。
【0005】
本発明の一実施例においては、少なくとも1つのレイヤ−2のフレームのおのおのは、基地局間の通常の通信方法で、第1基地局から第2基地局に転送された特殊な例えば3パケット内に一緒にカプセル化される。好ましいことにパケットはハンドオフが原因では、レイヤ−4では失われない。かくしてレイヤ−4の再転送は必要とされず、その結果ネットワークにおける遅延が低減する。さらにまた、エアを介して第1基地局からワイヤレス端末に送信されなかったレイヤ−2のフレームのみが、第2基地局に転送され、エアインタフェースの使用を節約することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は本発明によるネットワーク構成を表す。同図には、(a)ワイヤレス端末101と、(b)基地局103−1から103−Nを含むN個の基地局103と、ここでNは、2以上の整数である、(c)アンテナ105−1から105−Nを含むの個のアンテナ105と、(d)構造物107−1から107−Nを含むN個の構造物107と、(e)セル109−1から109−Nを含むN個のセル109と、(f)ネットワーク111と、(g)基地局認証ユニット113と、(h)通信リンク115−1からリンク115−Nを含むN個の通信リンク115と、(i)通信リンク117、通信リンク121と、(j)セキュリティセンタ119とが示されている。
【0007】
ワイヤレス端末101は、複数の基地局と通信でき、この基地局は検出可能な十分な信号強度でもって信号を送信し、ワイヤレス端末101の現在の位置で通信できる。十分な強度の信号が特定の基地局に対し検出されると、ワイヤレス端末101はその基地局と通信を行う。ワイヤレス端末101により採用されたワイヤレス(無線)リンクとプロトコル、すなわちエアインタフェースの種類は、本発明にとって本質的要素をなすものではないが、ワイヤレス端末101により採用される無線リンクとプロトコルは、基地局103に採用されるのと同一のものでなければならないが、当業者の必要により、いかなる種類のものでも良い。
【0008】
ワイヤレス端末101は複数の基地局と通信を行うことができる。例えばワイヤレス端末101は、単一の受信器であり、ワイヤレス端末101が信号を受信すると、それに現在サービスしている基地局との情報交換で占有されていない場合には、ワイヤレス端末101に到達するのに十分な強度の信号を有する他の基地局から信号を受信することができる。別の構成例として、ワイヤレス端末101は、複数の基地局から同時に、例えばワイヤレス端末101内の複数の並列受信器を採用することにより信号を受信することができる。さらにまた別の構成例として、ワイヤレス端末101は、複数の受信器であるが、受信器の数はワイヤレス端末101が、その現在いる場所で十分な強度の信号を受信できる基地局の数以下であり、その結果ワイヤレス端末101は、ある基地局からの信号を得るために、その受信器の少なくとも1つに対し走査を実行する必要がある。
【0009】
基地局103は、以下の説明を除いて従来の基地局である。まず第1に基地局103は、基地局間通信に対し専用ネットワークに接続される必要はない。その代わりに基地局103は、共有公衆ネットワーク、例えばインターネットのようなIPベースのネットワークを採用することができる。第2に、各基地局103は、「マップ」情報を含む必要がない。その代わりに各基地局103は、「マップ」情報の必要な部分のみを発見することができればよい。好ましくは、基地局103は小さなスペースに容易に組み込むことのできる小さな基地局である。例えば、専用の構造およびサイトを準備するのではなく、すでに利用可能なスペースに組み込まれた基地局である。好ましいことにこのような小型化は、「マップ」情報の必要な部分を見いだす機能と共に、新たなワイヤレス通信ネットワークの早急な構築が可能となる。さらにまたこのようなワイヤレス通信ネットワークは、そのアーキテクチャーがフレキシブルである、すなわち基地局は容易に追加、あるいは取り外すことができ、そしてさらにはまたそれを維持することも容易である。
【0010】
各アンテナ105は、基地局103のそれぞれに接続されている。アンテナ105は、それぞれの基地局103により生成された信号を放射する。基地局103の1つとアンテナ105とそれに対応する1つの各組合せが、セル109の1つを生成する。図1のセル109の形状は、実際のセルの形状を示してはおらず、単にセルに対する従来の概念を示したに過ぎない。実際の様々なセル109の形状は全て異なる。
【0011】
各構造物107は、1つあるいは複数の基地局103を配置するための設備を有する。さらにまた構造物107は、アンテナ105を搭載する場所を提供する。例えばある構造物107は、1つの基地局103が未使用の場所に配置され、1つのアンテナ105が外部から取り付けられる既存の家である。
【0012】
通信リンク117は、互いに通信する、および基地局認証ユニット113、セキュリティセンタ119と通信するための通信路を、基地局103に対し提供する。ネットワーク111は、様々なサブネットワークから構成される。さらにまた様々なサブネットワークは、異なる種類および異なるプロトコルを採用することも可能である。本発明の一実施例においては、ネットワーク111はパケットベースのネットワーク、例えばATMネットワーク、あるいはIPネットワークである。
【0013】
各基地局103は、ネットワーク111にそれぞれ通信リンク115の1つを介して接続される。この通信リンク115はネットワーク111の一部とみなすことができる。例えば、ネットワーク111あるいは少なくともそのサブネットワークはIPネットワークであり、1つの基地局103は家である構造物107内に配置される。通信リンク115はインターネット接続であり、例えばケーブルテレビのライン、あるいは家から屋外への接続を介して行われるもので、これは他の基地局との通信を行う基地局により、あるいはインターネットのブラウジングを行うための家の所有者により共有される。
【0014】
基地局認証ユニット113は、全て有効な基地局103のリストとそれに関連する情報、例えば基地局のセキュリティキーと別の識別子とあるいはアドレスを含む。基地局認証ユニット113にあげられた基地局は、どの地点のものでも良い。しかし基地局は基地局認証ユニット113内のリストにあげられた場合のみ有効となる。同図には1つの装置としてしか示していないが、実際には基地局認証ユニット113はいくつかのパーツから構成され、これらは必ずしも地理的に同じ場所にある必要はない。さらにまた信頼性および性能を改善するために、基地局認証ユニット113の様々なパーツ、あるいは機能の一部あるいはすべてを複製することもできる。
【0015】
基地局認証ユニット113はネットワーク111に通信リンク117を介して接続される。基地局認証ユニット113が複数のパーツから構築されている場合、あるいは複製されている場合には、通信リンク117は、ネットワーク111と様々なパーツとの間の必要な通信パスをカバーするものとして解釈できる。
【0016】
セキュリティセンタ119は、サービスされている全ての有効ワイヤレス端末のリストを含む。さらにまた、セキュリティセンタ119はセキュリティ情報、例えば認証、チャレンジ−応答対および/または各ワイヤレス端末に関連する暗号化キーを含む。セキュリティ情報は、必要によってはセキュリティセンタ119により基地局103に分配される。ワイヤレス端末はどの場所でも110内にリストアップすることができる。しかしワイヤレス端末は、セキュリティセンタ119内のリストに載ったとき初めて有効となる。図では1つの装置として示されているが、実際にはセキュリティセンタ119は数個のパーツから組み合わされ、これらのパーツは必ずしも地理的に同一場所にある必要はない。さらにまた信頼性と性能を改善するために、セキュリティセンタ119の様々なパーツ、あるいは機能の一部、あるいはすべては複製することができる。
【0017】
セキュリティセンタ119はネットワーク111に通信リンク121を介して接続される。セキュリティセンタ119が複数のパーツから構築されている場合、あるいは複製されている場合には、通信リンク121は、ネットワーク111と様々なパーツとの間の必要な通信パスをカバーするものとして解釈できる。
【0018】
図2は、本発明による第1基地局(基地局103−1)から第2基地局(基地局103−2)へのハンドオフのリクエストに応答して、レイヤ−3からレイヤ−2にパスダウンされたワイヤレス端末に向けられた、あるいはワイヤレス端末からのレイヤ−3のパケットの少なくとも1つのレイヤ−2のフレームを転送し、そしてそのことがパケットのレイヤ−2のフレームの全てが実際には送信されていないにも関わらず、レイヤ−3で送信されたことを示すフローチャートを表す図。同一のプロセスを用いて、ワイヤレス端末から基地局へ、あるいは基地局からワイヤレス端末へのパケット伝送の遅延を減らすために用いることができる。
【0019】
このプロセスは、ステップ201で開始する。レイヤ−3パケットをレイヤ−2に通過させる。ステップ203においてレイヤ−2は、レイヤ−3パケットをN個のレイヤ−2フレームに分割する。Nは1以上の正数であり、レイヤ−3パケットのフレームサイズの関数である。その後、カウンター変数iは、ステップ205で1に初期化される。次に条件ブランチポイント203で、ワイヤレス端末に現在サービスしている第1基地局(基地局103−1)から別の基地局(基地局103−2)へのハンドオフのリクエストが存在するか否かを決定する。ハンドオフのリクエストのソースは、基地局、あるいはワイヤレス端末のいずれかである。特定のリクエストを発生するものは、システムのアーキテクチャーとワイヤレスと基地局により受信された信号の品質に依存する。
【0020】
207のテスト結果がNOの場合には、ハンドオフのリクエストは受信されていないことを示し、プロセスはステップ209に進み、そこでフレームiがワイヤレスリンクを介して送信される。条件ブランチポイント211は、送信されたフレームが成功裏に受信されたか否かを決定する。ステップ211のテスト結果がNOの場合には、ある形式のエラーがフレームの送信中に発生したことを示し、制御はステップ207に戻り、プロセスは上記したように継続する。これを行うことによりフレームの再伝送が行われる。
【0021】
ステップ211のテスト結果がYESの場合には、フレームは成功裏に送信されたことを示し、制御は条件ブランチポイント213に進み、そこでiがNに等しいか否かをテストする。ステップ213のテスト結果がNOの場合には、レイヤ−3パケット用に送信すべきフレームが残っていることを示し、制御はステップ215に進み、そこでiの値を増分する。制御はステップ207に戻り、次のフレームに対し上述したプロセスが継続される。
【0022】
ステップ213のテスト結果がYESの場合には、レイヤ−3パケットを構成する全てのフレームが送信されたことを示し、制御はステップ217に進み、そこで受信器は受信したフレームの全てをレイヤ−3パケットに組立なおして、レイヤ−3に通過させる。その後このプロセスはステップ219で終了する。
【0023】
ステップ207のテスト結果がYESの場合には、第1基地局から第2基地局へのハンドオフが要求されたことを示し、制御はステップ221に進み、そこで送信器は残りのフレーム(番号N−i+1)を送信するために、新たな特別なレイヤ−3パケットを本発明により組み立てる。ステップ223において特別なレイヤ−3パケットは、新たな基地局に従来の基地局通信を用いて本発明により転送される。ステップ223においてはNとiの値は、特別なレイヤ−3パケットの一部として本発明により送信される。特別なレイヤ−3パケットの伝送は、通常の基地局通信で行われる。その後ステップ225においては、プロセスはワイヤレス端末が第2基地局との間で接続を成功裏に確立するために待機する。接続が確立すると、制御はステップ227に進む。
【0024】
ステップ227において、レイヤ−2は受信した特別レイヤ−3パケットを以前に存在したN−i+1個のレイヤ−2フレームに再度分割する。これを行うためにNとiの値は、特別なレイヤ−3パケットからまず取り出される。ステップ229においてはフレームiは、新たな基地局とワイヤレス端末との間のワイヤレスリンクを介して送信される。条件ブランチポイント231は、送信されたフレームが成功裏に受信したか否かを決定するためにテストをする。ステップ231のテスト結果がNOの場合には、ある形式のエラーがフレームの伝送中に発生したことを示し、制御はステップ229に戻り、このプロセスは上記したように継続する。これを行うことによりフレームの再伝送が行われる。ステップ231のテスト結果がYESの場合には、フレームは成功裏に送信され、制御は条件ブランチポイント233に進み、そこでiがNに等しいか否かを決定するためにテストを行う。ステップ233のテスト結果がNOの場合には、送信すべきフレームがまだ残っていることを示し、制御はステップ235に進み、そこでiの値を増分する。制御はステップ229に進み、そして次のフレームに対しこのプロセスが継続される。
【0025】
ステップ233のテスト結果がYESの場合には、特別なレイヤ−3パケットの全てのフレームが、ワイヤレスリンクを介して送信されたことを示し、制御はステップ2217に進み、このプロセスは上記したごとく継続される。
【0026】
上記の実施例では、新たなレイヤ−3パケット内で受信したフレームの伝送の間、ハンドオフのリクエストが存在しない。しかしさらに別のハンドオフのリクエストを受領した場合には、特別なレイヤ−3パケットの残りのフレームは、オリジナルのレイヤ−3パケットのフレームに対し説明したような方法で、Nとiの現在の値と共に特別なレイヤ−3パケットの残りのフレームを転送する。
【0027】
本発明の他の実施例においてはNとiの値は、ステップ223で送信された特別なレイヤ−3パケット内には組み込まれていない。例えば、Nとiの値は、すでに受信したフレームと新たなレイヤ−3パケットで受信したフレームから取り出される。別法としてNとiの値は、別のパケットで送信することもできる。
【0028】
図2に記載したプロセスは、基地局からワイヤレス端末へのリンク、すなわちダウンリンクの観点から説明した。かくして第1基地局は、第2基地局にワイヤレス端末に送信されていないフレームを転送する。ワイヤレス端末から基地局へのリンク、すなわちアップリンクに対し、このプロセスを用いるためには、ステップ223は、第1基地局によりワイヤレス端末からすでに送信されたフレームではなく、すでに受信したフレームを、特別なレイヤ−3パケット内の第2基地局に転送するよう修正しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるネットワーク構成を表す図。
【図2】本発明による第1基地局から第2基地局へのハンドオフのリクエストに応答して、レイヤ3からレイヤ2にパスダウンされたワイヤレス端末に向けられた、あるいはワイヤレス端末からのレイヤ3のパケットの少なくとも1つのレイヤ2のフレームを転送し、そしてそのことがパケットのレイヤ2のフレームの全てが実際には送信されていないにも関わらず、レイヤ3で送信されたことを示すフローチャートを表す図。
【符号の説明】
101 ワイヤレス端末
103 基地局
105 アンテナ
107 構造物
109 セル
111 ネットワーク
113 基地局認証ユニット
115、117、121 通信リンク
119 セキュリティセンタ
201 開始
203 パケットをN個のフレームに分割する
205 i=1に設定
207 ハンドオフリクエストがあるか
209 フレームiを送信する
211 受信し、OKか
217 受信器がN個のフレームをレイヤ3パケットに組み立てる
219 終了
221 フレームiからNでパケットを構成する
223 パケットとi、Nを新たな基地局に転送する
225 ワイヤレス端末が接続されるのを待つ
227 パケットをフレームi−Nに分割する
229 フレームiを送信する
231 受信はOKか
Claims (27)
- 少なくとも第1基地局及び第2基地局並びに少なくとも1つのワイヤレス端末を有するネットワーク内での効率的なハンドオフを容易にする方法において、
前記少なくとも1つのワイヤレス端末における前記第1基地局から前記第2基地局へのハンドオフのリクエストに応答して、前記第1の基地局から前記第2の基地局に少なくとも1つのレイヤ−2フレームを転送するステップを備え、
前記少なくとも1つのレイヤ−2フレームは、
前記少なくとも1つのワイヤレス端末と前記第1基地局との間でデータの送信を既に開始し、前記レイヤ−3パケットの少なくとも一部が実際にはレイヤ−2で送信されていない場合でも送信されたものとしてレイヤ−3で示された、レイヤ−3パケットの一部であることを特徴とする方法。 - 前記レイヤ−2フレームを、前記第2基地局から前記ワイヤレス端末に送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記レイヤ−2フレームは、前記第1基地局と前記第2基地局のうちの一方と前記ワイヤレス端末との間で送信されてはいないフレームであることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記レイヤ−2フレームは、前記ワイヤレス端末から前記第1基地局にすでに送信されたフレームであることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記レイヤ−2フレームは、特別なレイヤ−3パケットの一部として送信されることを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記特別なレイヤ−3パケットは、前記特別なレイヤ−3パケット内にあるフレームの数を決定することができる情報を含むことを特徴とする請求項5記載の方法。
- 前記特別なレイヤ−3パケットは、前記特別なレイヤ−3パケット内にあり、送信が開始され、送信されたことが示されたフレームの数を示す情報を含むことを特徴とする請求項5記載の方法。
- 前記特別なレイヤ−3パケットは、前記第1基地局と前記ワイヤレス端末との間ですでに送信されたフレームの数を示す情報を含むことを特徴とする請求項5記載の方法。
- 少なくとも第1基地局及び第2基地局と少なくとも1つのワイヤレス端末を有するネットワーク内での効率的なハンドオフを容易にする方法において、
(A)レイヤ−3パケットを構成するレイヤ−2フレームを、前記第1基地局と前記ワイヤレス端末との間でワイヤレスリンクを介して送信するステップと、
(B)前記ワイヤレス端末から、前記第1基地局から前記第2基地局へのハンドオフのリクエストを、前記レイヤ−2フレームの少なくとも1つを送信した後で、前記レイヤ−3パケットのレイヤ−2フレームの全てが前記ワイヤレスリンクを介して送信される前に受信するステップと、
(C)前記リクエストに応答して、少なくとも1つの送信されていないレイヤ−2フレームを前記第1基地局から前記第2基地局に送信するステップと、を有することを特徴とする方法。 - 前記少なくとも1つの送信されていないレイヤ−2フレームは、前記第1基地局から前記第2基地局にレイヤ−3パケットで送信されることを特徴とする請求項9記載の方法。
- 前記少なくとも1つの送信されていないレイヤ−2フレームは、前記第2基地局から前記ワイヤレス端末に送信されることを特徴とする請求項9記載の方法。
- (D)前記(A)のステップで送信されたレイヤ−2フレームの数を送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項9記載の方法。
- (E)前記レイヤ−2フレームの数を、レイヤ−3パケットで送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項9記載の方法。
- 少なくとも第1基地局及び第2基地局と少なくとも1つのワイヤレス端末を有するネットワーク内での効率的なハンドオフを容易にする方法において、
前記第1基地局から前記第2基地局への前記少なくとも1つのワイヤレス端末のハンドオフのリクエストに応答して、少なくとも1つのレイヤ−2フレームを前記第1基地局から前記第2基地局へ転送するステップを備え、
前記少なくとも1つのレイヤ−2フレームは、
前記少なくとも1つのワイヤレス端末と前記第1基地局との間でデータの送信を既に開始し、前記レイヤ−3パケットの少なくとも一部が実際にはレイヤ−2で送信されなかった場合でも転送されたものとしてレイヤ−3で示されたレイヤ−3パケットの一部であることを特徴とする方法。 - 前記レイヤ−2フレームは、前記第1基地局と前記第2基地局のうちの一方と前記ワイヤレス端末との間で送信されてはいないフレームであることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 前記レイヤ−2フレームは、前記ワイヤレス端末から前記第1基地局にすでに送信されたフレームであることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 前記レイヤ−2フレームは、前記第1基地局から前記ワイヤレス端末へ送信されていないフレームであることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 前記ハンドオフのリクエストは、前記少なくとも1つのワイヤレス端末により開始されることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 前記ハンドオフのリクエストは、前記第1基地局により開始されることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 前記ハンドオフのリクエストは、前記第2基地局により開始されることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 前記第2基地局から前記ワイヤレス端末に、前記レイヤ−2フレームを送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項14記載の方法。
- 前記レイヤ−2フレームを送信するステップで送信されたレイヤ−2フレームの数を表す情報を送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項14記載の方法。
- 前記レイヤ−2フレームは、レイヤ−3パケットの一部として送信されることを特徴とする請求項14記載の方法。
- 少なくとも第1基地局及び第2基地局と少なくとも1つのワイヤレス端末を有するネットワーク内での効率的なハンドオフを容易にする方法において、
前記第1基地局から前記第2基地局への前記少なくとも1つのワイヤレス端末のハンドオフの開始に応答して、少なくとも1つのレイヤ−2フレームを前記第1基地局から前記第2基地局へ転送するステップを備え、
前記少なくとも1つのレイヤ−2フレームは、
前記少なくとも1つのワイヤレス端末と前記第1基地局との間でデータの送信を既に開始し、前記レイヤ−3パケットの少なくとも一部が実際にはレイヤ−2で送信されなかった場合でも転送されたものとしてレイヤ−3で示された、レイヤ−3パケットの一部であることを特徴とする方法。 - 少なくとも第1基地局及び第2基地局と少なくとも1つのワイヤレス端末を有するネットワーク内での効率的なハンドオフを容易にする方法において、
前記少なくとも1つのワイヤレス端末からの、前記第1基地局から前記第2基地局へのハンドオフのリクエストに応答して、少なくとも1つのレイヤ−2フレームを前記第1基地局から前記第2基地局へ転送するステップを備え、
該少なくとも1つのレイヤ−2フレームは、
前記少なくとも1つのワイヤレス端末と前記第1基地局との間でデータの送信を既に開始し、前記レイヤ−3パケットの少なくとも一部が実際にはレイヤ−2で送信されなかった場合でも転送されたものとしてレイヤ−3で示された、レイヤ−3パケットの一部であることを特徴とする方法。 - 前記少なくとも1つのレイヤ−2フレームは、レイヤ−3パケットで送信されることを特徴とする請求項25記載の方法。
- 前記レイヤ−3パケット内で、前記少なくとも1つのレイヤ−2フレームの数を示す情報を送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項25記載の方法。
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