JP4940232B2

JP4940232B2 - 無線通信端末及びネットワーク側通信装置

Info

Publication number: JP4940232B2
Application number: JP2008513045A
Authority: JP
Inventors: 純平野; ティエンミンベンジャミンコー; チャンワーンー; ペクユータン; 隆荒牧
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-09-08
Also published as: EP1922842A2; WO2007029881A2; US8270368B2; JP2009508363A; WO2007029881A3; BRPI0615035A2; US20090135759A1; EP1922842B1

Description

本発明は、パケット交換データ通信ネットワークにおける通信に係る無線通信端末（移動端末、モバイルノードとも呼ばれる）及びネットワーク側通信装置に関し、特に、それぞれ異なる種類の複数のアクセスインタフェースを有する無線通信端末及びネットワーク側通信装置に関する。

例えば、移動中にインターネットへのアクセスを行うモバイルコンピューティングが近年普及してきている一方で、携帯電話機は、無線ＬＡＮ（Wireless Local Area Network：以下、ＷＬＡＮと呼ぶこともある）の機能及び使用法が拡張されてきており、インターネットも発展してきている。また、近年、さらに多数の携帯情報端末は、例えば、第３世代（３Ｇ）セルラネットワーク、ＧＰＲＳ（General Packet Radio Service)、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ、ブルートゥースなどのような広い範囲のアクセス技術を使用することでインターネットに接続できるようになってきている。なお、モビリティとは、ノードが移動する場合においてもネットワーク接続が利用可能であることを示している。

拡張されたネットワーク能力を有するハンドヘルドモバイル端末、ラップトップ、携帯情報端末（ＰＤＡ：personal digital assistant）などの様々な携帯型コンピューティング装置では、有線及び無線ネットワークの両方で、シームレスな通信の需要が増大してきている。ビデオ会議などのマルチメディアコンテンツの使用の増加によって、シームレスな通信は、モバイル接続において必要不可欠なものとなっている。そして、実際のモビリティ管理では、ユーザが通信の中断を感じないシームレスなハンドオフが提供されるべきである。今日のモバイルデータネットワークは、一般的に、オーバラップするいくつかの無線ネットワークによって構成されており、異なるデータ信号速度や異なる地域の収容をサポートしている。モバイルデータネットワークは、エアインタフェースに特有のメディアを通じてのみアクセス可能である。

モバイルノードがセル、サブネット、又はネットワークなどのネットワーク収容エリアを変更する場合は常に、サービスを提供する各アクセスノード間で、モバイルノードの収容が切り換えられなければならない。異種ネットワーク間におけるシームレスなローミングを提供するために、モバイルノードは様々なアクセスネットワークに接続可能であることが必要である。そのうえ、マクロモビリティ（広域移動性）を管理するためには、相互に同意を得た包括的なグローバルモバイルネットワークアーキテクチャが必要である。また、同時に、広範囲な無線アクセス技術が利用可能な複数のアクセスインタフェースを有する携帯情報端末（マルチモードノード）が出現してきている。これらはデュアルモード携帯電話機、ラップトップ、携帯情報端末を含んでいる。

異なるアクセス技術を使用して異なる時間又は同時にインターネットに接続する有用性に関しては様々な文献で開示されているが、現在の消費者市場におけるマルチモードノードに実装される利用可能なプロトコルは、異種インタフェース間のシームレスな切り換えに備えるものではない。また、異種インタフェース間のシームレスな切り換えを実現する際に解決すべき問題もいくつか存在する。複数の利用可能なワイヤレスネットワークがオーバラップする環境では、モバイルノードにとって、ネットワークの利用可能性は短期的であるかもしれず、あるいは安定したものであるかもしれない。

例えば、モバイルノードがワイヤレスネットワークの外辺（フリンジ：fringe）に沿って移動している場合、ネットワーク収容が短期的である性質ゆえに、ネットワーク間やメディアインタフェース間において、実際の使用に必要となる安定性が確保されていないにもかかわらず、不必要なハンドオーバが引き起こされてしまうおそれがある。このようなハンドオーバが招くオーバーヘッドは、ユーザ・エクスペリエンス（user experience）を中断し、ネットワークに不要な負荷をかけることになる。

一方、下記の特許文献１の解決方法では、モバイル端末が無線ネットワーク収容エリア間を移動する場合に、サービスにローカル又はグローバルな状態のタグ付けを行うことによって、サービスの再開をサポートする構成が提供されている。移動の際に、異なるゲートウェイを通じて同一サーバとの交信を再開されることにより、グローバルなサービスが再開される。

また、下記の特許文献２の解決方法では、ソフトハンドオーバに対して有効となるように、移動しているモバイル端末に対して、コピーされたフレームを連動したタイミングで送信するネットワーク内のモバイルスイッチングセンタが利用されている。また、モバイル端末から送信されるコピーされたフレームも、モバイルスイッチングセンタで処理されて、破棄される。

さらに、下記の特許文献３の解決方法では、セルラネットワーク及び無線ＬＡＮを連動させて、ソフトハンドオーバを実現可能とするために、無線ＬＡＮアクセスポイントにセルラタイミングレシーバを導入することが提案されている。
米国特許公開２００３−０１１２７８９号米国特許公開２００４−０２１３２７９号米国特許公開２００３−００３０１０１号

しかしながら、上述の特許文献１に開示されている解決方法は、ハンドオーバ処理を最適化するものではなく、また、上述のフリンジ移動問題を解決するものではない。また、上述の特許文献２に開示されている解決方法は、特にネットワークが異なる管理ドメインやサービスプロバイダに属している場合には、異種ネットワークを越えて作用することはできない。また、上述の特許文献３に開示されている解決方法は、関連するセルラネットワーク及び無線ＬＡＮが連動する必要があるとともに、ユーザの収容能力全体を縮小する必要がある。また、さらに、上述の特許文献２に開示されている解決方法と同様に、異なる管理ドメイン間でこの解決方法を実施する場合にも問題がある。

上述の従来の技術は、下記のようにまとめることができる。
・移動端末は、特に、異種ネットワーク間におけるハンドオーバ時にシームレスな接続性を維持することができない。
・移動端末は、アクセスネットワークが短期的なものか安定したものかを判断することが困難であり、ネットワーク全体に鑑みた効率的なハンドオーバを実行することが困難である。
・特に、ネットワーク収容エリアの外辺を移動する移動端末においては、不必要なハンドオーバを引き起こすフリンジ移動問題が発生する。

上記の問題に鑑み、本発明は、シームレスなハンドオーバを実現するために迅速なインタフェースの切り替え、及び／又は、不必要なハンドオーバをなくした効率の良いハンドオーバの実現を可能とし、無線通信端末の通信（特にリンク接続）の安定性の向上を可能とする無線通信端末及びネットワーク側通信装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の無線通信端末は、それぞれ１つ又は複数の無線基地局に接続することが可能な複数の無線通信インタフェース手段と、
複数の前記無線通信インタフェース手段のそれぞれが受信した前記無線基地局から定期的に送信されるビーコン信号内に含まれる情報を格納するビーコン情報格納手段と、
所定のトリガに応じて、前記所定のトリガに対応する前記無線通信インタフェース手段が受信した前記ビーコン信号に含まれる情報を、前記ビーコン情報格納手段から読み出すビーコン情報読み出し手段と、
前記無線通信インタフェース手段において、前記ビーコン情報読み出し手段で読み出された前記ビーコン信号に含まれる情報を用いた通信を開始するように制御する通信制御手段とを有する無線通信端末において、
複数の前記無線通信インタフェース手段のそれぞれが接続可能な前記無線基地局との間の通信の安定性に関する情報を格納する安定性情報格納手段と、
前記安定性情報格納手段に格納されている前記安定性に関する情報を参照し、前記安定性が所定の閾レベルを下回った前記無線基地局に対して、前記通信の安定性を向上するように要求するメッセージを送信するメッセージ送信手段とを、
有する。
この構成により、シームレスなハンドオーバを実現するために迅速なインタフェースの切り替えの実現が可能となり、無線通信端末の通信の安定性を向上させることが可能となる。

さらに、本発明の無線通信端末は、上記の構成に加えて、前記メッセージが、前記無線基地局の識別情報、前記無線通信端末の識別情報、前記無線基地局との間の通信特性情報を少なくとも有する。
この構成により、メッセージを参照することによって、メッセージの送信元とあて先との間の通信特性が把握可能となる。

さらに、本発明の無線通信端末は、上記の構成に加えて、複数の前記無線通信インタフェース手段のそれぞれが前記無線基地局から受信する前記ビーコン信号、又は他の無線通信端末から通知される前記他の無線通信端末と前記無線基地局との通信の安定性に関する情報に基づいて、複数の前記無線通信インタフェース手段のそれぞれと前記無線基地局との間の通信の安定性を決定する安定性決定手段を有する。
この構成により、無線通信端末は、無線基地局からのビーコン信号の受信、又は他の無線通信端末との間で交換される無線基地局との通信の安定性に関する情報に基づいて、無線基地局との通信の安定性を決定することが可能となる。

さらに、本発明の無線通信端末は、上記の構成に加えて、前記安定性決定手段が、前記通信の安定性に関する情報の時間的な変動パターン又は前記ビーコン信号の検出頻度に基づいて、前記無線基地局に対して順位付けを行うように構成されている。
この構成により、無線通信端末は、各無線基地局との間の通信の安定性に順位付けを行うことが可能となる。

本発明は、上記の構成を有しており、シームレスなハンドオーバを実現するために迅速なインタフェースの切り替えを可能とするという効果、及び／又は、不必要なハンドオーバをなくした信頼性の高いハンドオーバの実現を可能とするという効果を有する。さらに、本発明は、上記の構成を有しており、無線通信端末の通信（特にリンク接続）の安定性の向上を可能とするという効果を有する。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１には、モバイルノード１００が、セルラ用基地局（以下、単に基地局と記載することもある）１０５及びＷＬＡＮＡＰ１１０、１１５、１２０、１２５、１３０などの複数のネットワーク収容エリア（network coverage area）がオーバラップしている地域を移動している場合の典型的な例が図示されている。ここで、モバイルノード１００は、セルラネットワーク収容エリア内に存在しながら、オーバラップしている複数のＷＬＡＮネットワーク収容エリアの外辺（フリンジ）を通過する経路（ルート）１３５を取ることが可能である。本発明では、迅速ながらも信頼性のあるハンドオフが実現されるように、いくつかの重要な特徴がシステムに導入される。

迅速なインタフェース切り替えが行われるため、本発明に係るシステムでは、現在行われている通信に関連していないインタフェース（アクティブな状態にはないインタフェース）に対しても、ブロードキャストされる情報を格納するための手段が導入される。このため、例えば、無線ＬＡＮインタフェースが、近くに存在するアクセスポイントやアクセスルータによってブロードキャストされる任意のビーコンを受動的に聴取（listen）して、その受信したビーコン情報の格納が行われる。

格納されるビーコン情報は、あるリスト内に置かれるか、あるいは時間的に最も新しく受信した情報（最新の情報）に断続的に置き換えられるようにすることが可能である。なお、ビーコン情報の格納の態様は、装置の特性に依存するものである。したがって、電力及び／又は情報の格納に関して厳しい条件が設定されているノードでは、最も新しく受信したビーコン情報のみが格納され、それほど厳しい条件が設定されていないノードでは、より多くのビーコン情報が格納されるようにしてもよい。ビーコン情報の格納は、ノードが２つ以上のアクセスポイントやアクセスルータによってカバーされるエリアに存在する場合に有用となり得る。

また、１つ以上のビーコン情報を格納する装置において、送信元の識別情報（source identification）に従ってビーコンを格納することが有用である。この方法では、１つの送信元から短時間のビーコン期間のうちに送信されるすべてのビーコン情報が格納されるわけではなく、各送信元からの最も新しいビーコン情報だけが格納される。

例えば、LINK_GOING_UP（新しいリンクが利用可能な状態になろうとしていることを示すメディアインタフェースからのトリガ）、LINK_GOING_DOWN（現在のリンクが利用不可能な状態になろうとしていることを示すメディアインタフェースからのトリガ）のような下位レイヤのヒントやイベントをサポートするノードでは、上述の方法を更に拡張することが可能である。このような下位レイヤのメディアインタフェースのイベントは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．２１で定義されているメディア独立ハンドオーバ機能（Media Independent Handover Function）によって提供される。すべてのインタフェースで行われる聴取は、現在のリンクの切断を警告するトリガや、接続可能な新たなリンクの検出時のトリガの受信に関連しており、これによって、モバイルノードの電力が節約される。

現在使用されているリンクが利用不可能となる場合や、あるポリシーの決定に応じて、モバイルノードがリンクやインタフェースの切り替えを決定した場合には、モバイルノードは、別の利用可能なインタフェースやリンクを選択する必要がある。この選択は、ポリシー考察（policy consideration）に加えて、上述した格納されている情報の利用可能性に影響される。インタフェースの選択に成功した場合には、そのインタフェースに関する格納情報は即座に使用可能な状態となり、これによって、モバイルノードの接続性が迅速に再確立されることになる。

また、図２には、このようなシステムに必要とされる機能アーキテクチャが図示されている。モバイルノード１００は、メディアインタフェース２００、２０５、２１０を有している。メディアインタフェース２００、２０５、２１０は、論理インタフェースであるが、ノードが外部ネットワークと通信を行う際に使用する物理インタフェースカードとみなしてもよい。メディアインタフェース２００、２０５、２１０としては、例えば、ＷＬＡＮカードやＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）カード、あるいはモデムも含まれる。

また、メディアインタフェース２００、２０５、２１０によって、異なる接続ポイントへのリンクが表されてもよい。例えば、２つの異なるピアに接続されているブルートゥースインタフェースは、各ピアに対して１つずつ、２つの異なるインタフェースとしてみなされてもよい。また、メディアインタフェース２００、２０５、２１０は通信を行い、それぞれメッセージパス２５０、２５５、２６０を通じて、管理エンティティ２１５により設定が行われる。

また、管理エンティティ２１５は、ノードの様々なネットワーク機能を管理する一般的なコントローラである。管理エンティティ２１５は、少なくとも安定性制御（Stability Control）部２２０と構成制御（Configuration Control）部２２５を更に有しており、また、ある接続ポイントから別の接続ポイントへのハンドオーバの決定や制御などを行う機能などの他の機能が含まれていてもよい。また、ポリシーコントローラ２３０は、管理エンティティ２１５における決定を支援するために、メッセージパス２６５を通じて、そのポリシーに由来する入力情報を管理エンティティ２１５に提供する。なお、管理エンティティ２１５が、メッセージパス２８０を通じてポリシーコントローラ２３０に対して、関連パラメータに関する問い合わせを行ってもよい。

また、管理エンティティ２１５は、少なくとも２つの論理的なデータベース、安定性情報データベース２３５及び構成情報データベース２４０へのアクセスを行う。また、管理エンティティ２１５は、これらのデータベースのそれぞれに対して、メッセージパス２７０、２７５を通じて、情報の書き込みや検索を行うことも可能である。

安定性情報データベース２３５には、近傍に存在するネットワークへの接続ポイント又は最近遭遇したネットワークへの接続ポイントの安定性に関連する情報が保持される。格納されている情報の一例としては、接続に利用されるアクセス技術の種類、接続ポイントの識別子、検出された信号強度、ビットエラーレート（ＢＥＲ：Bit Error Rate）や接続ポイントの安定性を表すその他のメトリックなどが含まれる。なお、メディアインタフェース２００、２０５、２１０に信号強度やビットエラーレートの検出機能が実装されており、例えば、基地局からのビーコン信号の受信に基づく信号強度やビットエラーレートの検出結果が、安定性を表すメトリックとして格納されてもよい。また、メディアインタフェース２００、２０５、２１０が接続可能な基地局において、上記の安定性を表すメトリック（例えば、接続ポイントの状態を示す情報）がビーコン信号などに挿入されて移動端末に送られ、安定性情報データベース２３５に格納されてもよい。また、モバイルノード間で、各接続ポイントの安定性を表すメトリックの交換が行われることによって、各モバイルノードが安定性を表すメトリックを取得してもよい。モバイルノード１００は、安定性情報データベース２３５に格納された安定性を表すメトリックに基づいて、各接続ポイントに係る安定性の順位付け（クラス分け）を行う。このとき、例えば、通信品質の良好な接続ポイントに対して高い順位を与えたり、パターンやトレンドを考慮して、接続ポイントに対して高い順位を与えたりすることによって、クラス分けを行うことが可能である。上記のパターンは、安定性を表すメトリックの検出に係る時間的な傾向を意味している。パターンに関しては、例えば、時間の経過と共に徐々に安定性が高くなってきている接続ポイントを優先的に上位に順位付ける。また、上記のトレンドは、安定性を表すメトリックの検出頻度を意味している。トレンドに関しては、例えば、所定時間内における検出頻度が高い接続ポイントを優先的に上位に順位付ける。

また、構成情報データベース２４０には、すべての接続可能ポイントから取得される任意の構成情報が保持される。この情報は、各接続ポイントの配列リストであってもよく、格納スペースへの配慮に依存して、最も新しく受信した情報のみであってもよい。このような情報は、例えば、ＷＬＡＮアクセスポイントからのビーコンメッセージである。このビーコンメッセージには、例えば、今後のビーコン間隔、サポートされているデータレート、パラメータセットや性能に関する情報、プレフィックス情報やその他のサービス通知が含まれており、レイヤ２リンクを通じて渡されるルータ通知メッセージなどの上位レイヤ情報が含まれる。なお、安定性情報データベース２３５や構成情報データベース２４０は、例えば、ＰＨＹ（Physical Layer）、ＭＡＣ（Media Access Control）、ＬＬＣ（Logical Link Control）などを含むネットワークアクセス部（Network Access Unit）と、上位レイヤ（レイヤ３以上）との間に設けられるメディアアクセス決定部（Media Access Decision Unit）の情報格納機能によって実現されることが望ましい。

また、管理エンティティ２１５内の安定性制御部２２０は、そのピアの安定性に関するクラス分けの制御を行う。安定性制御部２２０は、受信情報の処理を行うとともに、安定性情報データベース２３５に対して、これらの情報の格納や検索を行う。また、安定性制御部２２０は、接続可能ポイントのクラス分けを行うために、閾値やパラメータの許容範囲を定めるように構成されていてもよい。また、安定性のメトリックや任意の閾値パラメータに基づいて次のハンドオフターゲットの選択を行うために、ノードに提供する接続可能リンク又はインタフェースを選択する機能も有している。

また、構成制御部２２５は、メディアインタフェース２００、２０５、２１０から入力される、受信した任意の構成情報の格納や検索の制御を行う。また、ハンドオフターゲットの選択が決定された場合に、ノードに対して、ハンドオフターゲットから受信した最新の構成情報を渡す機能も有している。

また、図３の状態図には、迅速なインタフェース切り替え動作が示されている。なお、図３において、モバイルノード１００は、アイドル状態（ステップ３００）を初期状態とする。モバイルノードは、ステップ３０５に示されるように、その電力ポリシーに従って、積極的に近隣の接続可能ポイントに関する情報の収集及び格納を一定期間行う（ステップ３１０）か、あるいは、間もなくハンドオーバが行われる場合（ステップ３１５）に、情報の聴取及び格納処理（ステップ３２０）を開始する。

実際にハンドオーバ処理の開始が決定（もしくは指示）された場合には、速やかにハンドオーバ処理を呼び出し（ステップ３２５）、モバイルノードがハンドオーバを行うインタフェースやリンクの選択を行うと、選択されたインタフェースやリンクに関する情報（あらかじめ格納されている情報）がモバイルノードに渡され（ステップ３３０）、ブロードキャストされる次のビーコンを待たずに、ターゲットリンクへのハンドオーバ処理が直ちに処理が行われる。そして、通常の動作処理が行われて、モバイルノードが、必要なハンドオーバ処理を完了したことを確認し（ステップ３３５）、初期状態（ステップ３００のアイドル状態）に戻る。なお、選択されたインタフェースやリンクに関する情報が格納できていなかった場合（実際にハンドオーバ処理の開始が決定されるまでに十分な情報収集ができなかった場合など）は従来の手順に戻り、ブロードキャストされる次のビーコンから必要な情報を収集してモバイルノードに渡す。

モバイルノード１００が、オーバラップするネットワーク収容エリアの外辺に沿って移動を行う際、モバイルノード１００側から見ると、実際には、ネットワークの利用可能性が、短期的である場合がある。短期接続のインタフェースリンクの選択（これによって、不必要なハンドオーバが引き起こされる）を防ぐためには、ネットワークの安定性に基づいてインタフェース選択を促すシステムが望まれる。このシステムは、信頼できるインタフェース切り替えを行うシステムであり、イベントの履歴に従って、利用可能なインタフェースやリンクのクラス分けを行うシステムである。

また、上述の情報収集の際に、モバイルノード１００は様々なインタフェースに関する受信情報のレコードの保持も行う。このレコードによって、インタフェースに関する様々な接続可能リンクの履歴が提供される。なお、ここでは、受信したブロードキャストから取得されるすべての情報が格納される必要はなく、先に説明した情報の格納とは異なっている。また、レコードは、常にブロードキャスト情報の様々な送信元に注意を払い、安定した接続のカテゴリ及び短期的な接続のカテゴリに、リンクのクラス分けを試みる。

また、レコードは、受信したブロードキャスト、ヒント、イベント、トリガ、あるいはモバイルノード１００の周辺の接続可能ポイントに関して得られるその他の情報を処理することによって更新される。例えば、受信ビーコンの周期性が一定であるなら、突発的に受信されるに過ぎない別のアクセスポイントのビーコンと比較して、そのビーコンが相対的に安定した接続を提供するアクセスポイントによって送信されていると仮定することができる。

また、ノードがネットワークへの別の接続ポイントを選択している場合には、一時的又は不安定なレコードを有する接続可能ポイントは、考察（接続切り替え候補として考察）用に報告されなくてもよい。接続可能リンクを報告するか否かを決定するための特定の閾値は、メディアに特有のものであり、レコードで安定しているとクラス分けするために使用される閾値と同一の値が共有されてもよく、また、別の値が用いられてもよい。一例としては、リンクがノードに報告されるべきものであるか否かを決定するために、受信ビーコンの平均信号強度が使用される。また、別の例として、閾値は受信パケットのエラー率であってもよい。

また、図４の状態図には、信頼できるインタフェース切り替え動作が示されている。なお、モバイルノード１００はアイドル状態（ステップ４００）を初期状態とする。モバイルノードは、ステップ４０５に示されるように、その電力ポリシーに従って、積極的に接続可能ポイントに関する情報を一定時間収集して、安定性に従ったリンクのクラス分けを行うか（ステップ４１０）、あるいは、間もなくハンドオーバが行われる場合（ステップ４１５）に、情報の聴取及び格納処理と、安定性に従ったリンクのクラス分け（ステップ４２０）を開始する。

実際にハンドオーバ処理の開始が決定（もしくは指示）された場合には、速やかにハンドオーバ処理を呼び出し（ステップ４２５）、モバイルノードがハンドオーバを行うインタフェースやリンクの選択を行うと、すべてのインタフェースの様々な接続可能ポイントに関する情報が調査されて、任意の閾値を超えるもののみが、ハンドオーバ候補としての考察用にモバイルノード１００の上位レイヤに渡される（ステップ４３０）。そして、モバイルノード１００は、受信したハンドオーバ候補の中から選択を行い、通常の動作処理が行われて、モバイルノードは、必要なハンドオーバ処理を完了したことを確認し（ステップ４３５）、初期状態（ステップ４００のアイドル状態）に戻る。なお、選択されたインタフェースやリンクに関する情報が格納できていなかった場合（実際にハンドオーバ処理の開始が決定されるまでに十分な情報収集ができなかった場合など）は従来の手順に戻り、ブロードキャストされる次のビーコンから必要な情報を収集してモバイルノードに渡す。

また、図５の状態図には、迅速かつ信頼できるインタフェース切り替えの統合的な動作が図示されている。なお、モバイルノード１００はアイドル状態（ステップ５００）を初期状態とする。モバイルノードは、ステップ５０５に示されるように、その電力ポリシーに従って、積極的に接続可能ポイントに関する情報を一定時間収集して、安定性に従ったリンクのクラス分けを行うか（ステップ５１０）、あるいは、間もなくハンドオーバが行われる場合（ステップ５１５）に、情報の聴取及び格納処理と、安定性に従ったリンクのクラス分け（ステップ５２０）を開始する。なお、近隣の接続ポイントに関する情報の処理と、ブロードキャスト経由で近隣の接続ポイントから受信する情報の格納とは別の処理であり、異なるポリシーによって管理されてもよい。したがって、間もなくハンドオーバが行われる場合などのように、情報の格納のみが動作している状態の場合は常に、モバイルノード１００は、その情報を処理して、異なるレベルの安定性で接続可能ポイントをクラス分けすることが可能である。

実際にハンドオーバ処理の開始が決定（もしくは指示）された場合には、速やかにハンドオーバ処理を呼び出し（ステップ５２５）、モバイルノードがハンドオーバを行うインタフェースやリンクの選択を行うと、すべてのインタフェースの様々な接続可能ポイントに関する情報が調査されて、任意の閾値を超えるもののみが、ハンドオーバ候補としての考察用にモバイルノード１００の上位レイヤに渡される（ステップ５３０）。そして、モバイルノード１００は、受信したハンドオーバ候補の中から選択を行う。モバイルノード１００がハンドオーバを行うインタフェースやリンクの選択を行った後、選択されたインタフェースやリンクに関してあらかじめ格納されている情報がモバイルノード１００に渡され（ステップ５３５）、ブロードキャストされる次のビーコンを待たずに直ちに処理が行われる。そして、通常の動作処理が行われて、モバイルノード１００が、必要なハンドオーバ処理を完了したことを確認し（ステップ５４０）、初期状態（ステップ３００のアイドル状態）に戻る。なお、選択されたインタフェースやリンクに関する情報が格納できていなかった場合（実際にハンドオーバ処理の開始が決定されるまでに十分な情報収集ができなかった場合など）は従来の手順に戻り、ブロードキャストされる次のビーコンから必要な情報を収集してモバイルノードに渡す。

また、従来の技術によれば、図１において、モバイルノード１００が経路１３５に沿って移動する場合に、ネットワーク収容エリアに差し掛かった際には、基地局１０５からＷＬＡＮＡＰ１１０、１１５、１２０、１２５、１３０へのハンドオフが断続的に行われる。これは、ネットワークリソースを無駄に使用するとともに、モバイルノードが自身の再構成を行うので、理想的なユーザ・エクスペリエンスからは程遠い断続的な中断を引き起こすものである。

一方、本発明のステップに従うと、図１において、モバイルノード１００は移動の際に、まず、基地局１０５を経由した接続を開始する。また、図１の地点Ａ付近では、インタフェースはＷＬＡＮＡＰ１１０、１１５の存在を検出するが、これらのＷＬＡＮＡＰ１１０、１１５から信号強度は両方共、そのネットワーク収容エリアのエッジに存在するモバイルノード１００にとって低いので、安定性制御部２２０は、ＷＬＡＮＡＰ１１０、１１５の存在の記録は行うものの、モバイルノード１００に対して、ハンドオーバの候補としてＷＬＡＮＡＰ１１０、１１５の提示を行わない。

また、上記の事柄は、モバイルノード１００がＷＬＡＮＡＰ１１０、１１５、１２０、１２５から移動する場合も同様に繰り返される。構成制御部２２５はこれらのＷＬＡＮＡＰ１１０、１１５、１２０、１２５から受信したブロードキャスト情報（ビーコンなど）を格納するが、安定性制御部２２０は、ハンドオーバ候補としての考察用にモバイルノード１００の上位レイヤに対して、それらの情報を渡さない。

一方、モバイルノード１００がＷＬＡＮＡＰ１３０のネットワーク収容エリアに移動した場合には、安定性制御部２２０は、受信信号の安定性を認識し、ハンドオーバ候補としてＷＬＡＮＡＰ１３０に関する情報をモバイルノード１００の上位レイヤに渡す。モバイルノード１００のポリシーによってハンドオフが決定された場合には、構成制御部２２５は、あらかじめ受信したビーコンなどのブロードキャスト情報や、受信した上位レイヤ構成情報（もし存在する場合には）を上位レイヤに渡す。そのとき、モバイルノード１００は、ＷＬＡＮＡＰ１３０からの次のビーコンやブロードキャスト情報を待つことなく、ＷＬＡＮＡＰ１３０を利用するために自身を構成することが可能となる。これによって、ネットワーク効率を高めるとともに、より良いネットワーク経験を提供することが可能なハンドオフが実現される。

また、モバイルノード１００は、任意の接続可能ポイントのネットワーク収容エリア内に存在している際に、この接続可能ポイントに対して、接続の安定性（信頼性）の向上を依頼するリモートトリガを送信することも可能である。このリモートトリガを受信した接続可能ポイントは、例えば、パワーを強くしたり、電波の指向性を調整したりすることによって、リモートトリガの送信元であるモバイルノード１００との接続の安定性を向上させる。そして、モバイルノード１００では受信信号の安定性の向上が認識され、この結果、モバイルノード１００がこの接続可能ポイントに接続する可能性が高くなる。

なお、リモートトリガを受信した接続可能ポイントは、必ずしも、このリモートトリガの送信元であるモバイルノード１００との接続の安定性を向上させる必要はない。すなわち、接続可能ポイントは、リモートトリガの送信元であるすべてのモバイルノードとの接続の安定性を向上させてもよい。また、接続可能ポイントは、リモートトリガの送信元であるモバイルノードのうちの一部のモバイルノード（例えば、別の何らかの条件を満たすモバイルノードや、ランダムに選択されたモバイルノード）との接続の安定性を向上させる一方、その他のモバイルノードに関しては、そのリモートトリガを無視してもよい。

例えば、モバイルノード１００が図１に図示されているように経路１３５に沿って移動する際にＷＬＡＮＡＰ１１０、１１５、１２０、１２５、１３０（接続可能ポイント）を検出した場合、モバイルノード１００は、選択された接続可能ポイントに対して、リモートトリガ（下記の近接通知メッセージ）を送信する付加的な動作を行ってもよい。

図６には、本発明の実施の形態において、モバイルノードから送信される近接通知メッセージに含まれる情報要素の一例が図示されている。図６に図示されている近接通知メッセージは、通常モバイルノード１００から接続可能ポイントに送信され、この近接通知メッセージを受信した接続可能ポイントは、モバイルノード１００との通信に関連する動作を行うことが可能となる。

例えば、モバイルノード１００から近接通知メッセージを受信した接続可能ポイントは、このモバイルノード１００との間の現在の通信リンクをより安定させる動作を行ったり、モバイルノード１００との間で通信リンクが確立されるように（モバイルノード１００の接続を誘導するように）通信リンクの増強を行ったり、このモバイルノード１００との間で通信リンクが確立された場合に必要となる処理を事前に行ったりすることが可能となる。

具体的には、接続可能ポイントは、この近接通知メッセージを受信した場合に、送信される信号の強度（信号送信の電力）を上げることが可能である。また、近接通知メッセージによってモバイルノード１００から受信信号の強度が弱い旨の通知を受けた場合には、接続可能ポイントは、無線インタフェースをモバイルノード１００の方向に向けて、無線電波の指向性を調整することも可能である。

なお、この近接通知メッセージは単独で生成されて送信されてもよく、モバイルノード１００とその接続可能ポイントとの間で交換される他のデータや、制御又は管理プレーンのメッセージ内に含まれて送信されてもよい。

近接通知メッセージは、例えば図６に図示されているように、情報要素を挿入するための４つのフィールド（あて先ＩＤフィールド６０１、送信元ＩＤフィールド６０２、通信パラメータフィールド６０３、付加情報フィールド６０４）を有している。

あて先ＩＤフィールド６０１には、この近接通知メッセージのターゲット（あて先）を示す識別子が含まれる。なお、この識別子の一例としては、ＩＥＥＥ８０２アクセスポイントのＡＰＩＤやＩＥＥＥ８０２ノードのＭＡＣＩＤを用いることが可能である。

また、送信元ＩＤフィールド６０２には、この近接通知メッセージを送信する送信元ノードの識別子が含まれる。なお、この識別子の一例としては、この近接通知メッセージを送信するモバイルノード１００のインタフェースのＭＡＣＩＤを用いることが可能である。

また、通信パラメータフィールド６０３には、あて先ノードと送信元ノードとの間の通信状態（物理的な通信特性や論理的な通信特性）を記述する構造化情報が含まれる。なお、モバイルノード１００は、この通信パラメータフィールド６０３によって、例えば、検出された接続可能ポイントからの信号の強度や信号の品質などの情報を送信してもよい。また、別の一例として、通信パラメータフィールド６０３に、現在の送信電力やその最大設定値などのようなモバイルノード１００自身の送信パラメータが挿入されてもよい。

また、付加情報フィールド６０４には、モバイルノード１００から接続可能ポイントに送信されるべき認証情報、位置情報、モビリティ（移動）に関連する情報などの各種情報が含まれる。なお、補助情報フィールド６０４は、オプションのフィールドである。

なお、上述のような近接通知メッセージを接続可能ポイントに送信するためには、図２に図示されているモバイルノード１００の機能を更に拡張する必要がある。例えば、接続可能ポイントが安定性の基準を満たしていない旨の通知を安定性制御部２２０から受けた管理エンティティ２１５は、ポリシーコントローラ２３０によって取得されたポリシーに従って、関連するメディアインタフェース２００、２０５、２１０を通じて接続可能ポイントに対して、上述の近隣通知メッセージを送信するような決定を行う。

また、接続可能ポイント（ネットワークノード７００）は、上述の近接通知メッセージに係る処理を行うために、例えば、図７に図示されている機能アーキテクチャを有している。図７は、本発明の実施の形態におけるネットワークノード（接続可能ポイント）の構成の一例を示すブロック図である。

ネットワークノード７００は、１つ又は複数のメディアインタフェース７００を有している。モバイルノード１００との通信に関連するメディアインタフェース７００は、モバイルノード１００から近接通知メッセージを受信すると、メッセージパス７２０を通じて管理エンティティ７０５に、この近接通知メッセージを渡す処理を行う。

管理エンティティ７０５は、近接通知メッセージ内に含まれる情報を読み出し、これらの情報をメッセージパス７３０を通じてポリシーコントローラ７１５に渡して、行うべき適切な動作を問い合わせる。そして、管理エンティティ７０５は、ポリシコントローラ７１５で定められたポリシーサービスを受け、このポリシーサービスに基づいて行われるべき動作が決定されると、関連するインタフェース７１０に対してコマンドパス７２５を通じてコマンドを送信し、このコマンドに基づく適切な処理（上述のように、モバイルノード１００の通信の安定性を向上するための処理や、モバイルノード１００が迅速に接続（通信の開始）できるようにするための事前処理など）が行われる。具体的には、例えば管理エンティティ７０５は、モバイルノード１００側の受信信号に関する安定性が向上するように、近接通知メッセージによって特定されるメディアインタフェース７１０に対して、自身の送信電力を上げるように指示する。

なお、図７では、管理エンティティ７０５は、ネットワークノード７００内に配置されているが、ネットワークノード７００の外部（物理的に別の場所）に配置されてもよい。例えば、管理エンティティ７０５は、複数のアクセスポイントを管理するアクセスルータ内に配置されてもよい。また、ポリシーコントローラ７１５も同様に、ネットワークノード７００の外部に配置されてもよい。

また、管理エンティティ７０５がネットワークノードの外部に配置されている場合には、図７に図示されているメッセージパス７３０を、ネットワークノードの外部に存在する管理エンティティ７０５と通信を行うためのネットワークパスとし、例えばＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）によってポリシーサービスが伝送されるようにしてもよい。

また、図８には、本発明の実施の形態におけるモバイルノードの近接通知メッセージに係る動作の一例を示す状態図である。図８に図示されている状態図には、モバイルノード１００が近接通知メッセージを送信する機能を有している場合に追加される動作の概要が図示されている。

図８において、モバイルノード１００は、すべてのインタフェースにおいて、情報の聴取、情報の収集、リンクのクラス分け（安定性に基づくリンクのクラス分け）を常に行っており（ステップ８００）、さらに、リンクが安定しているか否かを監視している（ステップ８１０）。リンクが安定していると決定された場合には、遷移８０５、８１５が形成するループによって示されているように、特別な処理は行わず、リンクの監視状態が継続して行われる。

しかしながら、リンクの安定性が十分ではないと決定された場合（例えば、クラス分けによって分類されたリンクの安定性を示すクラスが、一定のクラス（閾値）よりも下になった場合）には、モバイルノード１００の管理エンティティ２１５は、遷移８１６によって、選択された接続可能ポイントに対して近接通知メッセージの送信を行う旨を決定する状態に移行する（ステップ８２０）。そして、モバイルノード１００から接続可能ポイントに対して近接通知メッセージが送信され、再び遷移８２５を通じて、リンクの監視状態に戻る。

なお、本明細書では、本発明が最も実用的かつ好適な実施例となるように考慮されて図示及び説明されているが、当業者によれば、設計やパラメータの詳細において、様々な変更が行われてもよいことは明白である。例えば、発明の範囲及びその周囲から逸脱しない程度に、図２のアーキテクチャの管理エンティティ２１５や図７のアーキテクチャの管理エンティティ７１５、他の要素の設計変更が行われてもよいことは、当業者にとって明白である。

なお、上記の本発明の実施の形態の説明で用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩ（Large Scale Integration）として実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又はすべてを含むように１チップ化されてもよい。なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Integrated Circuit）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。例えば、バイオ技術の適応などが可能性としてあり得る。

本発明は、シームレスなハンドオーバを実現するために迅速なインタフェースの切り替えを可能とするという効果、及び／又は、不必要なハンドオーバをなくした信頼性の高いハンドオーバの実現を可能とするという効果、無線通信端末の通信（特にリンク接続）の安定性の向上を可能とするという効果を有しており、パケット交換データ通信ネットワークにおける通信分野に適用可能である。

本発明の実施の形態において、モバイルノードがオーバラップする複数のネットワーク収容エリア内を移動する様子を模式的に示すネットワーク俯瞰図本発明の実施の形態におけるモバイルノードの構成の一例を示すブロック図本発明の実施の形態において、迅速なインタフェース切り替え動作の一例を示す状態図本発明の実施の形態において、信頼できるインタフェース切り替え動作の一例を示す状態図本発明の実施の形態において、迅速かつ信頼できるインタフェース切り替えの統合的な動作の一例を示す状態図本発明の実施の形態において、モバイルノードから送信される近接通知メッセージに含まれる情報要素の一例を示す図本発明の実施の形態におけるネットワークノード（接続可能ポイント）の構成の一例を示すブロック図本発明の実施の形態におけるモバイルノードの近接通知メッセージに係る動作の一例を示す状態図

符号の説明

１００モバイルノード（移動端末）
１０５基地局（セルラ用基地局）
１１０、１１５、１２０、１２５、１３０ＷＬＡＮＡＰ
１３５経路（ルート）
２００、２０５、２１０、７１０メディアインタフェース
２１５、７０５管理エンティティ
２２０安定性制御部
２２５構成制御部
２３０、７１５ポリシーコントローラ
２３５安定性情報データベース
２４０構成情報データベース
７００ネットワークノード

Claims

それぞれ１つ又は複数の無線基地局に接続することが可能な複数の無線通信インタフェース手段と、
複数の前記無線通信インタフェース手段のそれぞれが受信した前記無線基地局から定期的に送信されるビーコン信号内に含まれる情報を格納するビーコン情報格納手段と、
所定のトリガに応じて、前記所定のトリガに対応する前記無線通信インタフェース手段が受信した前記ビーコン信号に含まれる情報を、前記ビーコン情報格納手段から読み出すビーコン情報読み出し手段と、
前記無線通信インタフェース手段において、前記ビーコン情報読み出し手段で読み出された前記ビーコン信号に含まれる情報を用いた通信を開始するように制御する通信制御手段とを有する無線通信端末において、
複数の前記無線通信インタフェース手段のそれぞれが接続可能な前記無線基地局との間の通信の安定性に関する情報を格納する安定性情報格納手段と、
前記安定性情報格納手段に格納されている前記安定性に関する情報を参照し、前記安定性が所定の閾レベルを下回った前記無線基地局に対して、前記通信の安定性を向上するように要求するメッセージを送信するメッセージ送信手段とを、
有する無線通信端末。
前記メッセージが、前記無線基地局の識別情報、前記無線通信端末の識別情報、前記無線基地局との間の通信特性情報を少なくとも有する請求項１に記載の無線通信端末。
複数の前記無線通信インタフェース手段のそれぞれが前記無線基地局から受信する前記ビーコン信号、又は他の無線通信端末から通知される前記他の無線通信端末と前記無線基地局との通信の安定性に関する情報に基づいて、複数の前記無線通信インタフェース手段のそれぞれと前記無線基地局との間の通信の安定性を決定する安定性決定手段を有する請求項１に記載の無線通信端末。
前記安定性決定手段が、前記通信の安定性に関する情報の時間的な変動パターン又は前記ビーコン信号の検出頻度に基づいて、前記無線基地局に対して順位付けを行うように構成されている請求項３に記載の無線通信端末。