BR112016023489B1 - Método e equipamento de rede para gerenciar uma associação de um terminal móvel com pelo menos um primeiro ponto de acesso em um sistema de comunicação sem fio - Google Patents

Abstract

MÉTODO DE CONTROLAR TRANSFERÊNCIA ENTRE CÉLULAS EM REDES DE COMUNICAÇÕES MÓVEIS E APARELHO E SISTEMA IMPLEMENTANDO O MÉTODO. Em um sistema de comunicação sem fio compreendendo um terminal móvel e pelo menos dois pontos de acesso, cada ponto de acesso é adaptado para fornecer comunicação de dados com o terminal móvel dentro de uma área de serviço do ponto de acesso por meio de uma interface sem fio através de um canal selecionado de um número de canais. Um método de controlar seleção de um ponto de acesso compreende controlar um ou mais pontos de acesso adicionais tendo áreas de serviço adjacentes ou sobrepondo a uma área de serviço de um primeiro ponto de acesso, ao qual um primeiro terminal móvel está associado, para enviar mensagens de solicitação de investigação para o primeiro terminal móvel, e determinar, para cada um do um ou mais pontos de acesso adicionais e a partir de uma resposta recebida do primeiro terminal móvel em resposta à mensagem de solicitação de investigação correspondente, um respectivo primeiro valor representando uma qualidade de uma conexão entre o respectivo ponto de acesso e o primeiro terminal móvel. Pontos de acesso selecionados dos um ou mais pontos de acesso (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A invenção diz respeito a redes de comunicações móveis e, mais especificamente, a transferência entre células de um terminal móvel entre pontos de acesso de uma rede de comunicação móvel para permitir itinerância de um terminal móvel ligado à rede de comunicação móvel.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002]A fim de fornecer mobilidade segura para um dispositivo conectado a uma rede de comunicação sem fio através de uma área grande, acesso a dados sem fio para a área deve ser fornecido por meio de uma pluralidade de pontos de acesso, ou APs. A fim de ser capaz de fornecer comunicação de dados, um terminal móvel deve primeiro se juntar à rede. Neste processo, o qual comumente é denominado de associação, o terminal móvel, ou MT, se associa a um dos APs na sua vizinhança. Em qualquer dado instante um AP particular, isto é, o AP ao qual o MT está associado, age como o AP servidor para o MT. Um MT tipicamente é associado a um único AP a qualquer hora. Uma vez que a conexão entre o MT e o AP ao qual o MT está associado correntemente comece a falhar para fornecer serviço de comunicação apropriado, por exemplo, quando o MT é deslocado para fora de uma área de serviço na qual o AP fornece um sinal bom, pode estar próximo o momento de desassociar o MT do AP corrente e conectar e associar o MT a um AP diferente fornecendo um sinal melhor, por exemplo, um sinal mais potente ou um sinal sofrendo menos perturbação ou interferência, e fornecendo assim serviço de comunicação apropriado.

[003]Tipicamente um ambiente com múltiplos APs tem cada um destes APs operando em um canal diferente sem sobreposição a fim de evitar que os APs criem nós ocultos entre eles.

[004]Muitas redes sem fio usadas atualmente de modo comum fornecem serviços para uma pluralidade de dispositivos. Embora um único AP tipicamente possa fornecer serviços de comunicação móvel para múltiplos dispositivos em um modo de tempo compartilhado usando o mesmo canal, tal como discutido anteriormente cada um de um número de APs vizinhos usa um canal diferente a fim de evitar interferências entre APs ou nós ocultos. Um canal neste contexto corresponde a uma única frequência ou a uma faixa de frequências centralizada em uma frequência central nominal. As interfaces físicas sem fio de APs e MTs tipicamente são adaptadas para transmitir e receber dentro de uma ou mais faixas de frequências se estendendo através de múltiplos canais adjacentes. As áreas de serviço de APs vizinhos tipicamente se sobrepõem a fim de fornecer serviço de comunicação sem interrupção para uma área grande. Os APs são conectados uns aos outros e se comunicam por meio de uma rede principal, a qual pode ser com fio, por exemplo, uma rede de área local (LAN), ou sem fio. A rede principal também conecta a rede sem fio a outras redes, por exemplo, a Internet, fornecendo uma pluralidade de serviços para MTs ligados à rede de comunicação sem fio.

[005]Equipamento capacitado em IEEE 802.11, isto é, equipamento para LAN sem fio, ou WLAN, e também equipamento adaptado para se comunicar através de outros tipos de redes sem fio, usa procedimentos de descoberta ativos ou passivos para se associar aos APs. No exposto a seguir, implementações correntes típicas do procedimento de associação são discutidas resumidamente. Na modalidade mais simples, o MT seleciona o primeiro AP que ele detecta, isto é, quando o MT é ligado ele começa a varrer os canais disponíveis na área geográfica em questão e seleciona o primeiro AP que ele recebe. Em uma abordagem mais elaborada, a seleção é baseada na informação obtida das transmissões de uma pluralidade de APs. O MT utiliza varredura ativa ou passiva a fim de detectar os APs na região. Na varredura ativa, o MT envia uma mensagem chamada de solicitação de investigação em cada canal. Quando um AP recebe uma mensagem de solicitação de investigação, ele envia como retorno uma resposta de investigação para o MT. Na varredura passiva, o MT descobre a rede simplesmente ao monitorar tráfego em um canal, por exemplo, as mensagens de sinais, as quais são difundidas periodicamente por cada AP, ou tráfego de dados entre outros MTs e o AP. Utilizando a varredura ativa ou passiva descrita anteriormente, o MT varre os canais e examina a informação transmitida na resposta ou no outro tráfego de dados, quadros de sinalização ou nos quadros de resposta de investigação, o que permite obter ou derivar informação a respeito das propriedades do AP, tais como parâmetros indicando as funções de segurança do AP. O MT determina e armazena um parâmetro denominado de RSSI (Indicador de Intensidade de Sinal Recebido) que indica o nível de sinal recebido no enlace para o AP. Intensidade de sinal é um parâmetro importante e é simples de determinar mesmo se associação não estiver estabelecida. Também, pelo fato de APs aplicarem monitoramento de interferência e mitigação de interferência em seus respectivos canais usados intensidade de sinal se torna um parâmetro importante. Tendo terminado o processo de varredura, o MT seleciona o AP com o RSSI máximo, desde que o AP cumpra outras exigências estabelecidas pelo MT. Em outras palavras, o MT assume que, desde que as características do AP sejam adequadas para o MT, o AP com o melhor RSSI fornece a melhor qualidade de serviço.

[006]Um outro atributo importante de redes sem fio cobrindo uma área grande é a sobreposição das áreas de cobertura, isto é, células, dos APs vizinhos, uma vez que a sobreposição capacita itinerância entre as células. Quando um usuário móvel com um MT se desloca para além da área de cobertura do AP servindo correntemente, o MT deve se associar por si mesmo a um novo AP. Este processo de transferir uma associação estabelecida de um AP para um outro comumente é denominado reassociação, ou transferência entre células, e obviamente também inclui desassociação de um AP associado anteriormente.

[007]Este processo de transferência entre células é iniciado pelo AP ou pelo MT, sempre que o AP ou o MT determina que a conexão, ou enlace, está ‘ruim’, isto é, não fornece mais o serviço desejado em um nível de desempenho desejado, ou não fornece mais o serviço de qualquer modo. Para itinerância, a associação existente entre o AP e o MT deve ser desfeita, ativada pelo MT ou pelo AP, e uma nova associação entre o MT e um novo AP deve ser estabelecida.

[008]Entretanto, a suposição de que o AP com o RSSI máximo fornece a melhor qualidade de serviço pode resultar em uma situação em que uma maioria sobrepujante dos MTs está associada com alguns APs, enquanto alguns dos APs estão substancialmente ociosos. Outros motivos podem existir para que associação de MTs para um de uma pluralidade de APs dentro de uma área de cobertura de uma rede sem fio precisa ser controlada pela rede em vez de ser deixada a critério do algoritmo implementado no MT.

[009]Mecanismos de compartilhamento de carga têm sido desenvolvidos, os quais resultam em uma distribuição de carga mais uniforme entre os APs, isto é, em uma distribuição mais uniforme dos MTs entre todos os APs. Alguns mecanismos de compartilhamento de carga existentes são baseados em informação de carga enviada pelos APs nos quadros de sinais ou de resposta de investigação, a informação de carga indicando a carga corrente do AP. A informação de carga tipicamente indica o número de MTs associados correntemente com o AP. A informação de carga é útil, especialmente em áreas onde as células se sobrepõem ou em áreas congestionadas exigindo uma estrutura de múltiplas células, isto é, onde vários APs cobrem essencialmente a mesma área.

[010]O uso mencionado anteriormente de informação de carga é revelado na patente US 6.469.991, por exemplo. Este documento revela um sistema de comunicação sem fio no qual a mensagem de sinais que é difundida por um AP inclui informação a respeito das capacidades do AP, e possivelmente também informação de métrica de carga, a qual de uma maneira geral contém o número de MTs associados com o AP. Com base na informação na mensagem de sinais, o MT escolhe o AP com o qual ele deseja se associar.

[011]É conhecido adicionalmente transmitir vários atributos de conexão pelos APs, a seleção do AP sendo baseada nos ditos atributos. O pedido de patente internacional WO01/63842 revela um método no qual a conexão é retida na mesma rede enquanto possível. O MT recebe os ditos atributos de várias redes e seleciona dois APs: um primeiro AP, o qual tem os melhores atributos de conexão na rede que é a rede do AP servindo correntemente e um segundo AP, o qual tem os melhores atributos de conexão em uma outra rede além da rede do AP servindo correntemente. O MT compara um ou mais atributos de conexão dos primeiro e segundo APs e então se reassocia com o segundo AP se a diferença entre os atributos de conexão dos dois APs cumprirem critérios predeterminados. Deste modo, a conexão pode ser retida na rede servidora enquanto possível.

[012]De uma maneira geral, uma principal desvantagem se relacionando com os métodos conhecidos descritos anteriormente para se unir à rede e reassociar a um AP é que a decisão a respeito do AP correto somente pode ser tomada com base nas capacidades fixadas e na carga corrente dos APs disponíveis para o MT.

[013]Além disso, uma vez que as redes WLAN atuais contam com valores absolutos dos atributos, tais como a carga do AP ou o nível de sinal do enlace servidor, desvios de curto prazo a partir do nível de serviço total na célula podem causar decisões indesejáveis de associação ou de reassociação. Por exemplo, um período silencioso de curto prazo em um canal ou uma queda de curto prazo no nível de carga do AP pode causar tais decisões.

[014]Uma vez que o procedimento de descoberta tipicamente é iniciado pelo MT, e um AP ou uma rede compreendendo uma pluralidade de APs meramente responde à descoberta iniciada por MT, uma outra principal desvantagem é que a decisão final sobre a qual AP se associar é tomada no MT, e a rede tem pouco a nenhum controle sobre a consequência deste processo.

[015]Também uma outra desvantagem de soluções existentes é o fato de que AP correntes tipicamente são operacionais em um único canal. Assim, tal AP pode monitorar uma qualidade de enlace nesse canal, mas não pode monitorar ao mesmo tempo a qualidade de enlace em um canal diferente. Uma vez que APs vizinhos tipicamente operam em canais diferentes, dois APs vizinhos não podem estabelecer uma avaliação de qualidade de enlace com um MT dentro de faixa de ambos os APs que está associada com um dos APs.

[016]M. E. Berezin e outros, em “Multichannel Virtual Access Points for Seamless Handoffs in IEEE 802.11 Wireless Networks”, Vehicular Technology Conference (VTC Spring), 2011 IEEE 73rd, 15-18 de maio de 2011, revelam um método de controlar transferência entre células entre APs diferentes, em que APs vizinhos são comutados para um canal de APs manuseando correntemente e monitoram nesse canal para determinar uma qualidade de enlace. Os APs monitorando comunicam seus resultados para o AP manuseando correntemente, o qual seleciona um AP adequado e informa a um MT conectado para comutar para o AP selecionado. Este método exige, portanto, MTs adaptados, os quais podem responder a um comando dedicado de transferência entre células.

[017]O objetivo da presente invenção é aliviar ou eliminar as desvantagens mencionadas anteriormente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[018]No contexto de uma rede de comunicação sem fio tal como descrita anteriormente, a invenção fornece um método que capacita um operador de infraestrutura de rede de comunicação sem fio para controlar o processo de associação ou de transferência entre células entre um MT e APs diferentes enquanto que ainda deixando a iniciação do processo de associação ou de transferência entre células e/ou a seleção final de um AP com o qual associar para o MT. Este processo não exige qualquer modificação para o MT e assim é compatível com a maioria se não com todos os MT que já estão implementados.

[019]Um AP, desde que ele não esteja ocupado correntemente ou mesmo sobrecarregado com transmissão ou recepção de pacotes de dados, tipicamente terá tempo livre disponível para executar ‘outras tarefas’ tais como, por exemplo, varrer o ambiente em volta do AP, entre transmissão ou recepção de pacotes. A fim de executar uma tarefa como esta um AP comuta rapidamente para um outro canal, monitora sinais de outras redes em uma duração fixada, por exemplo, 250 ms para uma varredura passiva, e então comuta de volta para o canal selecionado anteriormente para continuar transmissão/recepção de pacotes.

[020]De acordo com um aspecto da invenção a capacidade de executar outras tarefas enquanto servindo a uma rede ativa é usada para executar uma avaliação básica de qualidade de enlace com um ou mais MTs em outros canais, também referida como avaliação fora de canal. Por exemplo, avaliação de qualidade de enlace em sua forma básica pode ser feita ao determinar o RSSI de um sinal de um nó par.

[021]Como o tempo fora de canal real determina a taxa de manuseio de pacotes máxima sustentável para transmissões no canal original é desejável executar uma tarefa de verificação de qualidade de enlace para minimizar o tempo fora de canal, por exemplo, menor que 2 ms, e para implementar um mecanismo de avaliação ativa em vez de executar monitoramento passivo simples. Tal avaliação ativa melhora a precisão do valor RSSI já que múltiplos quadros de verificação de enlace de difusão ponto a ponto podem ser enviados e a resposta para esses pacotes é uma mensagem ACK de dados que é representativa para sinais de troca de dados reais.

[022]Em relação a redes sem fio ou WLAN com base no IEEE 801.11 a invenção vantajosamente usa duas propriedades de WLAN. Uma é o fato de que o IEEE 802.11 define quadros para os quais um dispositivo deve enviar uma confirmação tal como, por exemplo, alguns quadros de ação tais como ADDBA, ou quadros de dados QoS tais como QoS NULL. Usar quadros de ação ou quadro de dados QoS permite determinar o RSSI de um enlace que, tal como discutido anteriormente, é útil para estabelecer uma métrica básica de qualidade de enlace. Usar quadros de dados QoS em taxas de dados específicas é útil para uma assim chamada de ‘investigação de taxa’, o que permite uma métrica de qualidade de enlace mais avançada. A outra é o fato de que é muito comum em implementações de receptores WLAN não verificar com relação ao valor BSSID de um quadro de entrada, permitindo que a comunicação seja difusão ponto a ponto em vez de difusão não confiável. Propriedades similares também estão presentes em outras redes sem fio operando de acordo com padrões diferentes. Entretanto, a presente invenção, por todo este relatório descritivo, será descrita com referência para WLAN a não ser que enfatizado de outro modo. Está prontamente aparente para os versados na técnica, entretanto, que a presente invenção é aplicável para outros tipos de redes sem fio e que ela não está limitada a redes do tipo WLAN.

[023]Um método de acordo com um aspecto da invenção permite controlar associação de um terminal móvel a um ponto de acesso em um sistema de comunicação sem fio compreendendo pelo menos dois pontos de acesso. Cada ponto de acesso é adaptado para fornecer comunicação de dados com o terminal móvel dentro de uma área de serviço do ponto de acesso por meio de uma interface sem fio em um canal selecionado de um número de canais. De acordo com o método um ou mais pontos de acesso adicionais tendo áreas de serviço adjacentes ou sobrepondo a uma área de serviço de um primeiro ponto de acesso ao qual um primeiro terminal móvel está associado são controlados para enviar mensagens de solicitação de investigação para o primeiro terminal móvel. Então, para cada um do um ou mais pontos de acesso adicionais e a partir de uma resposta recebida do primeiro terminal móvel em resposta à mensagem de solicitação de investigação correspondente, um respectivo primeiro valor representando uma qualidade de uma conexão entre o respectivo ponto de acesso e o primeiro terminal móvel é determinado. Finalmente, cada um do um ou mais pontos de acesso adicionais é controlado para seletivamente aceitar ou rejeitar uma solicitação de associação futura do primeiro terminal móvel.

[024]De acordo com a invenção, envio de mensagens de solicitação de investigação pode ser repetido para cada canal ou para canais selecionados para precisão aumentada.

[025]Em uma modalidade da invenção a seleção dos pontos de acesso que aceitam ou rejeitam uma solicitação de associação futura é baseada em um parâmetro indicando a qualidade da conexão entre o AP e o MT. A qualidade da conexão pode ser avaliada usando a intensidade de sinal, razão de sinal para ruído, interferência com APs vizinhos ou outras interferências de sinal e outras mais. Também é possível usar informação a respeito de uma taxa de dados ou esquema de modulação para avaliar, uma vez que estas propriedades tipicamente também dependem da qualidade de uma conexão, ou da qualidade de enlace. O esquema de modulação, por exemplo, pode diferir entre enlaces tendo uma boa intensidade de sinal e/ou baixa interferência e enlaces mostrando baixa intensidade de sinal e/ou alta interferência.

[026]Em uma outra modalidade da invenção a seleção dos pontos de acesso que aceitam ou rejeitam uma solicitação de associação futura é baseada no número de MTs que já estão associados a um respectivo AP.

[027]Também em uma outra modalidade da invenção a seleção dos pontos de acesso que aceitam ou rejeitam uma solicitação de associação futura é baseada na quantidade de tráfego de dados que um respectivo AP já manuseia.

[028]Os critérios para seleção de que o AP deve aceitar ou rejeitar uma solicitação de associação futura podem ser combinados, usando pesos iguais ou pesos diferentes, e também podem incluir critérios de decisão adicionais tal como suposto apropriado para uma configuração de rede.

[029]Em uma modalidade da invenção um AP que tenha sido selecionado para não aceitar uma solicitação de associação futura de um MT particular simplesmente rejeita tal solicitação usando os protocolos existentes para associação ou desassociação. Outros meios de rejeitar a solicitação de associação incluem não responder à solicitação, isto é, não mostrar reação para tal solicitação.

[030]Em uma modalidade da invenção a interface sem fio de cada um do um ou mais pontos de acesso adicionais é estabelecida inicialmente para um canal que é diferente do canal por meio do qual o primeiro terminal móvel está associado com o primeiro ponto de acesso. Frequentemente este é o caso quando áreas de serviço de APs se sobrepõem e evitam interferência ou a criação de nós ocultos que pode ocorrer quando os mesmos canais são usados. Para cada um do um ou mais pontos de acesso adicionais e antes de enviar a mensagem de solicitação de investigação para o primeiro terminal móvel a interface sem fio é comutada para o canal por meio do qual o primeiro terminal móvel está associado com o primeiro ponto de acesso. Então, o respectivo AP envia a mensagem de solicitação de investigação e monitora com relação a uma resposta. Mediante expiração de um tempo predeterminado após enviar a mensagem de solicitação de investigação, ou ao receber uma resposta para a mensagem de solicitação de investigação, o AP comuta de volta para o canal que foi estabelecido inicialmente. Comutar canais é exigido para contactar o MT, uma vez que o MT tipicamente não será capaz de monitorar outros canais além do canal que está estabelecido correntemente para comunicação com o AP ao qual o MT está associado. Executar comunicação com um AP em um canal e monitorar outros canais exigiria um MT tendo duas interfaces sem fio independentes, o que é caro para implementar e assim raramente encontrado.

[031]Em uma modalidade os APs individuais não compartilham o mesmo identificador (SSID). O AP ativando a investigação instrui a AP investigando para usar o SSID do AP ativando.

[032]Em uma outra modalidade os APs investigando usam seus próprios SSIDs, mas o SSID é desconsiderado pelo MT.

[033]Um MT pode ser identificado e abordado para investigação por meio de seu endereço MAC exclusivo, ou por meio de um endereço IP usado para comunicação com o AP com o qual ele está associado correntemente. O endereço MAC e/ou IP de um MT para investigação é transmitido, por exemplo, na mensagem ativando a investigação.

[034]Em uma modalidade da invenção um AP tem duas interfaces sem fio independentes, uma das quais é para manusear tráfego com MTs associados, e a outra interface é usada para enviar mensagens de solicitação de investigação. Em um desenvolvimento desta modalidade, as duas interfaces sem fio independentes são ambas usadas para manusear tráfego com MTs associados, mas obviamente a probabilidade de ambas as interfaces sem fio estarem ocupadas ao mesmo tempo é reduzida. Assim, uma das interfaces sem fio pode ser usada para enviar solicitações de investigação, mesmo se ela não for a interface que realmente seria usada para uma futura associação do MT.

[035]Em uma modalidade da invenção, comutação de canais para investigar um MT é feita somente quando não existe comunicação sem fio ativa com outros MTs ligados a um respectivo AP. Isto impede interferência com o tráfego de dados de MTs que já estão conectados. A definição de ‘nenhuma comunicação ativa’ também pode incluir um intervalo de tempo predeterminado de um dado tamanho mínimo durante o qual comunicação sem fio não está ativa. Isto compensa APs exibindo propriedades de comutação de canal lenta.

[036]Em uma modalidade da invenção somente um número selecionado de canais dentro de uma faixa de canais é comutado sequencialmente durante um período de investigação, com os canais remanescentes da faixa de canais sendo investigados em um ou mais períodos de investigação subsequentes.

[037]Em uma outra modalidade os canais dos APs vizinhos são armazenados em cada AP. Deste modo os APs vizinhos conhecem os canais a ser varridos dependendo de qual AP envia uma mensagem de ativação de varredura, pelo que os processos de varredura podem ser acelerados.

[038]Em uma outra modalidade o canal a varrer é transmitido na mensagem de ativação de investigação enviada para os APs vizinhos, o que igualmente acelera o processo de varredura.

[039]No processo de desassociação, o AP desassociando pode informar o MT a respeito do canal a varrer para associação, também acelerando desse modo o processo de transferência entre células.

[040]Em uma modalidade da invenção o AP com o qual um MT está associado correntemente monitora, continuamente ou em intervalos, a qualidade da conexão com o MT. Se a qualidade da conexão cair para abaixo de um valor predeterminado, ou estiver próxima de cair a seguir, o AP envia mensagens para APs vizinhos ou adjacentes, induzindo esses APs para enviar mensagens de solicitação de investigação para o MT. Em outras palavras, a AP ativo correntemente para um MT ativa a investigação executada nos APs vizinhos ou adjacentes. A investigação é feita tal como descrita anteriormente. Os APs vizinhos ou adjacentes transmitem os resultados de investigação para o AP que iniciou a investigação, o qual então instrui cada um dos APs vizinhos para aceitar ou rejeitar uma solicitação de associação futura do MT. Somente APs comunicados para aceitar uma solicitação de associação do MT responderão a um processo de descoberta iniciado por MT.

[041]Monitoramento da qualidade da conexão e/ou ativação do envio das mensagens de solicitação de investigação também podem ser executados em uma ou mais unidades de controle que estejam em comunicação com os APs, por exemplo, por meio de uma rede principal. Nesta modalidade os APs transmitem, em intervalos ou ativados por eventos, mensagens de status indicando a qualidade da conexão com MTs associados com eles para o uma ou mais unidades de controle.

[042]Em uma modalidade da invenção as mensagens de solicitação de investigação incluem uma solicitação ADDBA, ou um quadro de controle QoS. De uma maneira geral, as mensagens de solicitação de investigação são de um tipo que deve ser respondido independente de se existe ou não uma associação entre transmissor e receptor.

[043]Está aparente que monitorar a qualidade de conexões existentes, ativar envio de solicitações de investigação, avaliação das respostas às solicitações de investigação e determinar que AP aceitará ou pedirá uma solicitação de associação futura podem ser feitos descentralizados em APs selecionados dos APs na rede ou em cada AP, tal como exigido, ou podem ser controlados por unidades de controle dedicadas. Um ou mais APs podem agir como AP e unidade de controle ao mesmo tempo, dependendo de sua respectiva configuração. Tal controle centralizado ou semicentralizado exige mensagens correspondentes indicando qualidade de enlace e efetuando o controle a ser trocado tal como exigido ou em intervalos. Entretanto, a implementação de tal troca de mensagens está prontamente aparente para os versados na técnica e não será discutida detalhadamente. O que é óbvio é que as várias modalidades descritas neste relatório descritivo podem ser combinadas de modo geral ou seletivamente. Estará claro para os versados na técnica que é irrelevante qual componente de rede ativa a solicitação de varredura, e qual componente toma a decisão a respeito de qual AP deve aceitar ou rejeitar uma solicitação de associação futura.

[044]De acordo com um aspecto da invenção os APs adjacentes ou vizinhos a um AP que tem um MT associado recebem, juntamente com o comando que ativa envio de mensagens de solicitação de investigação, um valor mínimo para uma qualidade de enlace a ser alcançada com o MT. Se a qualidade de enlace entre um AP e o MT estiver abaixo desse valor mínimo o respectivo AP por si mesmo decide rejeitar uma solicitação de associação futura. Isto reduz a troca de mensagens para alguma extensão, e elimina a necessidade de uma unidade de controle para decidir, ou para o AP que está associado correntemente com o MT decidir. Entretanto, a experiência de transferência entre células pode sofrer no caso de nenhum AP não estabelecer que a qualidade de enlace está acima do valor mínimo. Tal exceção exigiria manuseio apropriado.

[045]De acordo com um outro aspecto da invenção os resultados da avaliação de qualidade de conexão de cada um dos APs adjacentes ou vizinhos ao AP que tem o MT associado com ele são transmitidos para cada um dos APs envolvidos. Então, o AP tendo a conexão de melhor qualidade, ou um número de n APs de classificações mais altas na qualidade de conexão, aceitaria uma solicitação de associação futura, enquanto os outros APs rejeitariam uma solicitação de associação futura. Isto fornece alguma resiliência para a seleção, e reduz a troca de comandos. O número de n APs de classificações mais altas pode ser predefinido nos APs, ou pode ser transmitido na mensagem ativando a investigação.

[046]A invenção vantajosamente fornece um processo de transferência entre células mais rápido, uma vez que nem todos os APs terão que responder às solicitações de associação do MT. Adicionalmente, uma operadora de rede sem fio tem controle aperfeiçoado sobre qual AP aceita uma solicitação de associação, o que permite balanceamento de carga através de APs. Também adicionalmente, a implementação seria feita nos componentes de rede, isto é, nos APs, e não precisaria de qualquer modificação para equipamento móvel existente. Ainda adicionalmente, o método inventivo é útil em sistemas nos quais múltiplos APs tentam otimizar uma conexão de rede de um MT, já que ele elimina a necessidade de ter hardware dedicado incorporado para estimar características de enlace entre um AP alvo e um MT alvo, diminuindo assim efetivamente o custo de sistema e tornando o sistema de otimização disponível para consumidores, de modo diferente ao existente anteriormente só possível para clientes de negócios de ponta.

[047]Tal como será percebido pelos versados na técnica, aspectos da presente invenção podem ser incorporados como um sistema, método ou mídia de armazenamento legível por computador. Portanto, aspectos da presente invenção podem ter a forma de uma modalidade totalmente implementada em hardware, uma modalidade totalmente implementada em software, incluindo firmware, software residente, microcódigo e assim por diante, ou uma modalidade combinando aspectos de software e de hardware que podem todos ser referidos de uma maneira geral neste documento como um “circuito”, “módulo” ou “sistema”. Além disso, aspectos da presente invenção podem ter a forma de uma mídia de armazenamento legível por computador, por exemplo, armazenando instruções de software que, quando executadas em um receptor para fluxos em tempo real em camadas, capacitam o receptor para executar o método. Qualquer combinação de uma ou mais mídias de armazenamento legíveis por computador pode ser utilizada.

[048]Neste contexto uma mídia de armazenamento legível por computador pode ter a forma de um produto de programa legível por computador incorporado em uma ou mais mídias legíveis por computador e tendo código de programa legível por computador incorporado no mesmo que é executável por um computador. Uma mídia de armazenamento legível por computador tal como usada neste documento é considerada como uma mídia de armazenamento não transitório, dada a inerente capacidade para armazenar a informação na mesma assim como a inerente capacidade para fornecer recuperação da informação. Uma mídia de armazenamento legível por computador inclui, por exemplo, mas não está limitada a isto, um sistema, aparelho ou dispositivo eletrônico, magnético, ótico, eletromagnético, infravermelho ou semicondutor, ou qualquer combinação adequada dos indicados anteriormente. É para ser percebido que o seguinte, embora fornecendo exemplos mais específicos de mídias de armazenamento legíveis por computador aos quais os presentes princípios podem ser aplicados, é meramente uma listagem ilustrativa e não exaustiva tal como é prontamente percebido por uma pessoa de conhecimento comum na técnica: um disquete de computador portátil; um disco rígido; uma memória somente de leitura (ROM); uma memória somente de leitura programável e apagável (EPROM ou memória flash); uma memória somente de leitura de disco compacto portátil (CD-ROM); um dispositivo de armazenamento ótico; um dispositivo de armazenamento magnético; ou qualquer combinação adequada dos indicados anteriormente.

[049]A invenção foi descrita anteriormente usando modalidades e desenvolvimentos exemplares. Está prontamente aparente que modalidades e desenvolvimentos diferentes podem ser combinados sem divergir do espírito da invenção.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[050]No exposto a seguir a invenção será descrita com referência para os desenhos, nos quais: A figura 1 é uma vista geral esquemática e simplificada de uma arquitetura de rede na qual o método inventivo é executado; A figura 2 representa um fluxograma esquemático exemplar de uma modalidade do método; A figura 3 mostra um diagrama exemplar de fluxo de mensagens de acordo com um primeiro aspecto da invenção; A figura 4 mostra um diagrama exemplar de fluxo de mensagens de acordo com um segundo aspecto da invenção; A figura 5 é um diagrama de blocos esquemático exemplar de um primeiro AP de acordo com a invenção; e A figura 6 é um diagrama de blocos esquemático exemplar de um segundo AP de acordo com a invenção.

[051]Nas figuras elementos iguais são designados com os mesmos números de referência.

[052]A figura 1 mostra uma vista geral esquemática e simplificada de uma arquitetura de rede na qual o método inventivo é executado. Um terminal móvel (MT) 102 é conectado de modo sem fio a um primeiro ponto de acesso (AP) 104. A conexão é estabelecida por meio de um de uma pluralidade de canais. Na figura a conexão é no canal 11. O MT 102 também está dentro das áreas de serviço de um segundo e de um terceiro AP 106, 108. Os primeiro, segundo e terceiro APs 104, 106, 108 também estão ligados por meio de uma LAN 110, a qual está conectada adicionalmente à Internet 116 através de um comutador 112 e de um roteador 114.

[053]Se, por algum motivo, o primeiro AP 104 decidir que a qualidade de enlace com o MT 102 não é mais suficiente, o primeiro AP 102 pode simplesmente desassociar o MT 102 a fim de forçá-lo para restabelecer uma conexão melhor com um de o segundo e o terceiro AP 106, 108. Abordagens de técnica anterior deixariam para o MT 102 descobrir à qual AP deve se conectar. De acordo com a presente invenção os segundo e terceiro APs 106, 108 predeterminarão se é permitido que o MT 102 se associe a um deles. Uma vez que o segundo AP 106 opera no canal 1, o qual é diferente do canal no qual o MT 102 e o primeiro AP 104 estão ligados correntemente, o segundo AP 106 não pode executar simplesmente uma avaliação da qualidade de enlace. O mesmo é verdadeiro para o terceiro AP 108. Consequentemente, eles precisariam comutar para o canal que o MT 102 está usando correntemente para avaliar a qualidade de enlace. Uma vez que nenhum de o segundo ou terceiro AP 106, 108 conhece se ou quando a qualidade do enlace entre o MT 102 e o primeiro AP 104 é insuficiente eles somente executarão uma avaliação de enlace mediante um sinal de ativação. Tal sinal de ativação tipicamente é enviado pelo AP que está associado correntemente com o MT; na figura o primeiro AP 104 enviaria tal sinal de ativação, por exemplo, por meio de protocolo de gerenciamento LAN. Também, uma vez que os APs operam em canais diferentes, e uma vez que o MT 102 está associado somente com o primeiro AP 104, e não está associado com o segundo ou terceiro AP 106, 108, somente uma avaliação básica de enlace é possível, por exemplo, usando RSSI. Tal como discutido adicionalmente acima, quando um AP não está ocupado transmitindo ou recebendo, ele pode executar uma varredura a não ser nos seus próprios canais de operação, para verificar uma qualidade de enlace com um MT que potencialmente pode se associar no futuro.

[054]Uma vez que meramente monitoramento de um MT que potencialmente se associa no futuro, assim chamado de farejamento, pode não resultar em leituras RSSI precisas, os assim chamados de ‘quadros de ação’, por exemplo, solicitação ADDBA, ou quadros de controle QoS, por exemplo, QoS NULL, subtipo 1100, podem ser usados para determinar RSSI. Qualquer dispositivo recebendo tais transmissões deve responder com uma mensagem ACK ou com uma mensagem ‘rejeitado por causa de solicitação OBSS’. A leitura RSSI resultante é então usada para determinar se é para aceitar ou rejeitar solicitações de associação futura do MT.

[055]Na figura 1 as leituras RSSI dos segundo e terceiro APs 106, 108 são transmitidas para o primeiro AP 104, o qual pode decidir se deve manter a associação existente, por exemplo, por causa de os outros enlaces terem uma qualidade ainda menor que a do enlace existente, ou pode instruir um dos segundo e terceiro APs 106, 108 para aceitar uma iminente solicitação de associação do MT 102, e então se desassociar do MT 102.

[056]A figura 2 mostra um fluxograma exemplar de uma modalidade de um método de acordo com a invenção. O fluxograma representa as etapas de método como executadas em um AP de acordo com a invenção, uma vez que ele tenha recebido uma ativação para executar a verificação de enlace fora de canal. A etapa 202 determina o tempo ‘livre’ disponível para executar a verificação de enlace fora de canal. Se tempo necessário não estiver disponível, ‘não’ na derivação da etapa 204, verificação do tempo disponível é repetida. Se tempo necessário estiver disponível para executar a verificação de enlace fora de canal, totalmente ou parcialmente, o AP comuta para um canal alvo que é diferente de seu canal inicial ou ‘próprio’ no qual ele opera normalmente, etapa 206. Então, o AP envia um quadro de verificação de enlace, etapa 208, recebe uma resposta para o quadro de verificação de enlace, etapa 210, e grava a leitura RSSI, etapa 212. Envio e recebimento dos quadros de verificação de enlace podem ser repetidos para precisão aumentada. Finalmente, o AP comuta de volta para o canal inicial no qual ele operava anteriormente, etapa 214.

[057]A figura 3 mostra um diagrama exemplar de fluxo de mensagens de acordo com um primeiro aspecto da invenção. Quando o AP 1, o qual tem uma associação ativa com o MT, determina que a qualidade de enlace está abaixo de um limiar predeterminado, etapa 301, ele envia uma mensagem para o AP2, AP3, ..., APn, ativando esses APs para emitir mensagens de solicitação de investigação para o MT, etapa 302. Cada um dos APs abordados envia subsequentemente as mensagens de solicitação de investigação para o MT, etapa 303, e recebe respostas correspondentes, etapa 304. Uma vez que os APs abordados tenham recebido respostas eles determinam a qualidade de enlace e reportam a qualidade de enlace determinada para o AP1 que iniciou a investigação, etapa 305. O AP1, após receber reportações a respeito da qualidade de enlace de todos os APs abordados, seleciona um ou mais dos APs tal como apropriado para futura associação com o MT, e instrui os APs consequentemente para aceitar ou rejeitar solicitações de associação futura do MT, etapa 306.

[058]A figura 4 mostra um diagrama exemplar de fluxo de mensagens de acordo com um segundo aspecto da invenção. A situação inicial corresponde à situação descrita na figura 3: o AP1 tem uma associação ativa com o MT e determina que a qualidade de enlace está abaixo de um limiar predeterminado, mas, de modo diferente àquele mostrado na figura 3, na figura 4 uma unidade de controle CU está presente, a qual coordena e controla a associação de MT com qualquer um dos APs. O AP1 envia uma mensagem para a CU, informando a CU a respeito de uma qualidade de enlace baixa, etapa 401. A CU envia uma mensagem para o AP2, AP3, ..., APn, ativando esses APs para emitir mensagens de solicitação de investigação para o MT, etapa 402. Cada um dos APs abordados envia subsequentemente as mensagens de solicitação de investigação para o MT, etapa 403, e recebe respostas correspondentes, etapa 404. Uma vez que os APs abordados tenham recebido respostas eles determinam a qualidade de enlace e reportam a qualidade de enlace determinada para a CU que iniciou a investigação, etapa 405. A CU, após receber reportações a respeito da qualidade de enlace de todos os APs abordados, seleciona um ou mais dos APs tal como apropriado para futura associação com o MT, e instrui os APs consequentemente para aceitar ou rejeitar solicitações de associação futura do MT, etapa 406.

[059]A figura 5 mostra um diagrama de blocos esquemático exemplar de um primeiro AP 500 adequado para executar um método de acordo com a invenção. O microprocessador 502 é ligado à memória de acesso aleatório (RAM) 504, à interface de rede de área estendida (WAN) e/ou de rede de área local (LAN) 506, à memória não volátil 508 e à interface sem fio 516 por meio do barramento de dados 518. O barramento de dados 518 não é necessariamente um único barramento de dados, mas também pode ser implementado como um sistema de barramentos separados, cada um conectando todos ou somente alguns componentes do AP, tal como apropriado e exigido para controlar e fluxo de dados. A memória não volátil 508 retém instruções de programa que, quando executadas pelo microprocessador 502, executam um ou mais dos vários aspectos e modalidades do método descrito neste relatório descritivo de patente. O microprocessador é de um tipo conhecido e usado comumente e pode ser construído de acordo com qualquer uma das arquiteturas conhecidas adequadas tais como, por exemplo, x86, x86-64, ARM, MIPS, etc. A memória de acesso aleatório 504 pode armazenar temporariamente dados e/ou instruções de programa ao executar o método. A memória não volátil pode ser implementada por meio de unidades de discos rígidos (HDD), Memória Flash ou por uma combinação das mesmas. Outros tipos de memórias não voláteis tais como MRAM, armazenamento ótico, etc. também podem ser usados no AP sem sair do escopo da presente invenção.

[060]A figura 6 é um diagrama de blocos esquemático exemplar de um segundo AP 600 de acordo com a invenção. O AP 600 compreende todos os elementos mostrados e discutidos com referência para a figura 5, e os elementos correspondentes estão referenciados com números de referência similares na faixa de 600. Além do AP mostrado na figura 5 o AP 600 da figura 6 tem uma segunda interface sem fio, permitindo tráfego de dados concorrente com um ou mais MTs associados e investigação de qualidade de enlace com MTs não associados, tal como descrito adicionalmente acima em um ou mais aspectos da invenção.

[061]Será percebido pelos versados na técnica que os diagramas de blocos apresentados neste documento representam vistas conceituais de componentes de sistema ilustrativo e/ou de conjunto de circuitos incorporando os princípios da invenção. De forma similar, será percebido que quaisquer fluxogramas e outros mais representam vários processos que podem ser substancialmente representados em mídias de armazenamento legíveis por computador e assim executados por um computador ou processador, se tal computador ou processador está ou não mostrado explicitamente.

[062]Embora a invenção tenha sido descrita anteriormente com referência para os exemplos mostrados nos desenhos anexos, é óbvio que a invenção não está limitada a estes exemplos, e pode ser modificada pelos versados na técnica sem divergir do escopo e espírito da invenção. Por exemplo, a invenção não está restringida às redes WLAN de acordo somente com o padrão IEEE 802.11, mas pode ser usada em conexão com outros sistemas sem fio, tais como sistemas baseados no padrão BRAN (Redes de Acesso via Rádio em Banda Larga), ou qualquer outro tipo de rede na qual um MT é conectado a um único AP em um tempo.

Claims (4)

1. Método para gerenciar uma associação de um terminal móvel com pelo menos um primeiro ponto de acesso em um sistema de comunicação sem fio compreendendo pelo menos dois pontos de acesso e um equipamento de rede, o terminal móvel sendo associado a um segundo ponto de acesso, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: o equipamento de rede enviar uma mensagem ao primeiro ponto de acesso ativando uma medição pelo primeiro ponto de acesso de um parâmetro indicando uma qualidade da conexão entre o primeiro ponto de acesso e o terminal móvel; o equipamento de rede receber, a partir do primeiro ponto de acesso, um valor representando uma qualidade de uma conexão entre o primeiro ponto de acesso e o terminal móvel determinado pelo primeiro ponto de acesso; e o equipamento de rede enviar um comando, ao primeiro ponto de acesso, para seletivamente aceitar ou rejeitar uma solicitação de associação futura emitida pelo terminal móvel, com base no valor representando a qualidade da conexão entre o primeiro ponto de acesso e o terminal móvel.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui adicionalmente: monitorar um ou mais atributos de uma conexão entre o segundo ponto de acesso e o terminal móvel; determinar, a partir dos atributos monitorados, um segundo valor representando a qualidade da conexão; e enviar, ao primeiro ponto de acesso, a mensagem ativando a medição apenas quando o segundo valor é igual ou menor que um valor predeterminado.

3. Equipamento de rede para gerenciar uma associação de um terminal móvel com pelo menos um primeiro ponto de acesso em um sistema de comunicação sem fio compreendendo pelo menos dois pontos de acesso, o terminal móvel sendo associado a um segundo ponto de acesso, o equipamento de rede CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um processador configurado para: enviar uma mensagem ao primeiro ponto de acesso ativando uma medição pelo primeiro ponto de acesso de um parâmetro indicando uma qualidade da conexão entre o primeiro ponto de acesso e o terminal móvel; receber, a partir do primeiro ponto de acesso, um valor representando uma qualidade de uma conexão entre o primeiro ponto de acesso e o terminal móvel determinado pelo dito primeiro ponto de acesso; e enviar um comando, ao primeiro ponto de acesso, para seletivamente aceitar ou rejeitar uma solicitação de associação futura emitida pelo terminal móvel com base no valor representando a qualidade da conexão entre o primeiro ponto de acesso e o terminal móvel.

4. Equipamento de rede, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o processador é configurado adicionalmente para: monitorar um ou mais atributos de uma conexão entre o segundo ponto de acesso e o terminal móvel; determinar, a partir dos atributos monitorados, um segundo valor representando uma qualidade da conexão; e enviar, ao primeiro ponto de acesso, a mensagem ativando a medição apenas quando o segundo valor for igual ou menor que um valor predeterminado.