BRPI0616451A2 - handoffs em uma rede de área local sem fio - Google Patents
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Abstract
HANDOFFS EM UMA REDE DE APZA LOCAL SEM FIO. A revelação se refere a um dispositivo de comunicação móvel, e ao método para realizar handoff de um dispositivo de comunicação móvel entre os pontos de acesso em uma Rede de área Local sem Fio (WLAN). O dispositivo de comunicação móvel inclui um processador configurado para acessar um banco de dados tendo informação de qualidade de serviço para os pontos de acesso em uma WLAN, o processador sendo configurado adicionalmente para utilizar a informação de qualidade de serviço no banco de dados para tomar decisões de handoff entre os pontos de acesso. O dispositivo de comunicação móvel inclui também um transceptor configurado para realizar handoff do dispositivo de comunicação móvel entre os pontos de acesso com base nas decisões de handoff tomadas pelo processador. O banco de dados pode estar localizado em um servidor conectado a uma rede IP, a um dispositivo de comunicação móvel, ou a qualquer outro local adequado dentro da WLAN.
Description
umaum
"HANDOFFS EM UMA REDE DE ÁREA LOCAL SEM FIO"CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção se refere de uma forma geral
às telecomunicações, e mais especificamente, aos sistemas e
métodos para suportar handoffs em uma rede de área localsem fio (WLAN).
DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR
As WLANs permitem que os usuários se desloquempor uma região geográfica local enquanto mantendoconexão com uma rede. Utilizando uma interface aérea,ponto de acesso de ligação por fios pode ser usado paraconectar qualquer número de dispositivos sem fio na rede. 0alcance da região geográfica coberta por uma WLAN pode serexpandido mediante uso de múltiplos pontos de acessoconectados à mesma rede. Como exemplo, um número dèmúltiplos pontos de acesso pode ser distribuído dentro deum edifício de escritório para proporcionar aos empregadosuma conexão de rede contínua à medida que eles se deslocampor todo o prédio. As WLANs também podem ser montadas emresidências permitindo que múltiplos usuários acessem umaconexão com a Internet. As possibilidades para as WLANscontinuam a aumentar em taxas astronômicas à medida que atecnologia é aperfeiçoada e o custo é reduzido.
Um padrão promulgado pelo Institute of Electricaland Electronics Engineers (IEEE) denominado 802.11 ou Wi-Fitem contribuído substancialmente para o rápido crescimento'da WLANs. Bluetooth e HomeRF também são tecnologias WLANque obtiveram aceitação na indústria. Bluetooth éfgeralmente empregado em regiões geográficas menores do que <o IEEE 802.11. Essas regiões geográficas menores geralmente'são referidas como Redes de Área Pessoal (PANs). HomeRF,por outro lado, tem tipicamente o mesmo alcance geográfico"que o IEEE 802.11, mas não é tão popular quanto o IEEE802.11. O surgimento dessas tecnologias WLAN, assim comooutras, é o resultado direto da demanda de consumidoraumentada para acesso sem fio aos sistemas baseados em rede.
Para obter conectividade de rede continua àmedida que um usuário se desloca por toda a WLAN, métodoseficientes devem ser empregados para handoff do dispositivosem fio de um ponto de acesso para outro. Esses métodosdevem ser configurados para minimizar o retardo entrehandoffs, assim como reduzir a taxa de falha de taishandoffs.
RESUMO DA INVENÇÃO
É revelado um aspecto de um dispositivo decomunicação móvel. O dispositivo de comunicação móvelinclui um processador configurado para acessar um banco dedados tendo informação de qualidade de serviço para cadaponto de acesso em uma WLAN. O processador é configuradoadicionalmente para usar a informação de qualidade deserviço no banco de dados para realizar decisões de handoffentre os pontos de acesso. O dispositivo de comunicaçãomóvel inclui ainda um transceptor configurado para handoffdo dispositivo de comunicação móvel entre os pontos deacesso com base nas decisões de handoff tomadas peloprocessador.
Outro aspecto de um dispositivo de comunicaçãomóvel é revelado. O dispositivo de comunicação móvel inclui"um processador configurado para manter uma conexão de rede'·com um servidor tendo um banco de dados com informação dequalidade de serviço para uma pluralidade de pontos deacesso em uma WLAN. O processador é configuradoadicionalmente para acessar o banco de dados e usar ainformação de qualidade de serviço no banco de dados paratomar decisões de handoff entre os pontos de acesso. Odispositivo de comunicação móvel inclui ainda umtransceptor configurado para handoff do dispositivo decomunicação móvel entre os pontos de acesso com base nasdecisões de handoff tomadas pelo processador.
Um aspecto adicional de um dispositivo decomunicação móvel é revelado. O dispositivo de comunicaçãomóvel inclui memória tendo um banco de dados com informaçãode qualidade de serviço para uma pluralidade de pontos deacesso em uma WLAN. 0 processador é configurado para usar ainformação de qualidade de serviço no banco de dados paratomar decisões de handoff entre os pontos de acesso, e umtransceptor configurado para realizar handoff dodispositivo de comunicação móvel entre os pontos de acessocom base nas decisões de handoff tomadas pelo processador.
É revelado outro aspecto do dispositivo decomunicação móvel. O dispositivo de comunicação móvelinclui meios para acessar um banco de dados tendoinformação de qualidade de serviço para cada ponto deacesso em uma WLAN, meios para utilizar a informação. dequalidade de serviço no banco de dados para tomar decisõesde handoff entre os pontos de acesso e meios para realizarhandoff do dispositivo de comunicação móvel entre os pontosde acesso com base nas decisões de handoff.
Um aspecto de um método de realizar handoff de umdispositivo de comunicação móvel entre pontos de acesso emuma WLAN é revelado. 0 método inclui acessar um banco. dedados para o dispositivo de comunicação móvel, o banco dedados tendo informação de qualidade de serviço para cada umdos pontos de acesso na WLAN, e utilizar a informação dequalidade de serviço no banco de dados para tomar umadecisão no sentido de se realizar handoff do dispositivo decomunicação móvel a partir de um primeiro dos pontos deacesso para um segundo dos pontos de acesso.Entende-se que outras modalidades da presenteinvenção se tornarão facilmente evidentes para aquelesversados na técnica a partir da descrição detalhada aseguir, em que são mostradas e descritas diversasmodalidades da invenção, apenas como ilustração. Conformeserá percebido, a invenção é capaz de outras e diferentesmodalidades e seus vários detalhes são capazes demodificação em diversos outros aspectos, tudo isso sem seafastar do espírito e escopo da presente invenção.
Conseqüentemente, os desenhos e a descrição detalhada devemser considerados como de natureza ilustrativa e nãorestritiva.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
Vários aspectos de um sistema de comunicação semfio são ilustrados como exemplo, e não como limitação, nosdesenhos anexos, em que:
A Figura 1 é um diagrama conceituai de blocos deuma modalidade de um sistema de comunicação sem fio;
A Figura 2 é um diagrama funcional de blocosilustrando um exemplo de um dispositivo móvel capaz desuportar ambas, comunicação celular e comunicação WLAN; e
A Figura 3 é um fluxograma ilustrando afuncionalidade de um processador em um dispositivo móvel.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A descrição detalhada apresentada abaixo emconexão com os desenhos anexos tem o propósito de descriçãodas várias modalidades da invenção e não tem o propósito derepresentar apenas as modalidades nas quais a invenção podeser praticada. A descrição detalhada inclui detalhesespecíficos com o propósito de prover um entendimentocompleto da invenção. Contudo, será evidente para aquelesversados na técnica que a invenção pode ser praticada semesses detalhes específicos. Em alguns casos, estruturas Vcomponentes conhecidos são mostrados na forma de diagramade blocos para evitar obscurecer os conceitos da invenção.
As várias técnicas aqui descritas podem serimplementadas com um dispositivo de comunicação móvel parauma WLAN. O dispositivo de comunicação móvel pode serqualquer dispositivo adequado capaz de comunicação de dadose/ou telefonia sem fio, tal como um telefone sem fio... Otelefone sem fio pode ser capaz de empregar qualquerprotocolo para acessar uma WLAN, incluindo, como exemplo,IEEE 802.11, Bluetooth, Home RF, ou qualquer outroprotocolo WLAN. Embora essas técnicas possam ser aplicáveisa um telefone sem fio capaz de se comunicar com uma WL^N,aqueles versados na técnica considerarão facilmente queessas técnicas podem ser estendidas aos outros dispositivosde comunicação móvel. Por exemplo, essas técnicas podem serempregadas para handoffs de dispositivos móveis decomunicação em uma rede celular. CDMA2000 Ix e GSM sãoapenas dois exemplos. Alternativamente essas técnicas podemser estendidas para os dispositivos móveis de comunicaçãocapazes de se comunicar com múltiplas redes. Como serádescrito em maior detalhe abaixo, essas técnicas podem serempregadas para um dispositivo celular capaz de 3βcomunicar com uma rede IEEE 802.11. Contudo, qualquerdescrição para um dispositivo celular com capacidade IEEE802.11 pretende apenas ilustrar diversos aspectos dapresente invenção, com o entendimento de que esses aspectostêm uma ampla gama de aplicações.
A Figura 1 é um diagrama conceituai de blocos deuma modalidade de um sistema de comunicação sem fio. Umusuário em um dispositivo móvel, 102, é mostrado ao sedeslocar em direção e para dentro de uma WLAN 106 porintermédio de uma série de linhas interrompidas. A WLAN 106pode ser usada em um prédio que provê conectividade de redeaos ocupantes. A WLAN 106 pode ser uma rede IEEE 802.11, ouqualquer outra rede adequada. A WLAN 106 inclui um númerode pontos de acesso 108a-108c para que o dispositivo móvel102 se comunique com uma rede IP 110. Um servidor 112 podeser usado para estabelecer interface da rede IP 110 com umCentro de Comutação Móvel (MSC) 114, o qual proporciona umportal para uma Rede de Telefonia Pública Comutada (PSTN)116 para aplicações de telefonia.
Enquanto o usuário está fora da WLAN 106, odispositivo móvel 102 utiliza uma Rede de Área Remota (WAN)120 para suportar as comunicações. A WAN celular 120 incluium Controlador de Estação Base (BSC) 122 suportando umnúmero de Estações Base de Transceptor (BTS) dispersas portoda a região de cobertura celular. Uma única BTS 124 émostrada na Figura 1 para simplicidade de explanação. A BSC122 se comunica com o MSC 114 para prover acesso de usuárioà PSTN 112, ou à rede IP 110. Embora não seja mostrado naFigura 1, a WAN celular 120 pode empregar vários BSCs cadaum deles suportando qualquer número de BTSs para estender oalcance geográfico da WAN celular 116. Quando múltiplosBSCs são empregados por toda a WAN celular 120, o MSC 114também pode ser usado para coordenar as comunicações entreos BSCs.
o dispositivo móvel 102 pode acessar a WANcelular 120 mediante aquisição de um sinal piloto a partirda BTS 124. Quando o sinal piloto é adquirido, uma conexãode rádio pode ser estabelecida entre o dispositivo móvel102 e a BTS 124 por meio bem conhecido na técnica. 0dispositivo móvel 102 pode usar a conexão de rádio com aBTS 124 para registro junto ao MSC 114. 0 registro é oprocesso através do qual o dispositivo móvel 102 tornaconhecido o seu paradeiro para a WAN celular 120. Quando oprocesso de registro é concluído, o dispositivo móvel 102pode entrar em um estado inativo até que uma chamada sejainiciada. A chamada pode ser iniciada pelo dispositivomóvel 102, ou recebida a partir da PSTN 116 ou da rede IP110. Em qualquer caso, um link de tráfego aéreo pode serestabelecido entre o dispositivo móvel 102 e a BTS 124 para
estabelecer e suportar a chamada.
O dispositivo móvel 102 pode ser configurado paraperiodicamente procurar um sinalizador para localizar umaWLAN. Um sinalizador é um sinal periódico transmitido porcada ponto de acesso em uma WLAN. Conforme mostrado . naFigura 1, o dispositivo móvel 102 pode começar a detectarum sinalizador a partir de um ou mais pontos de acessoquando o usuário se aproxima ou entra na WLAN 10 6. De umamaneira a ser descrita em mais detalhe posteriormente, odispositivo móvel 102 seleciona um ponto de acesso paraestabelecer uma conexão de rádio. A conexão de rádio podeser estabelecida por meio bem conhecido na técnica. Odispositivo móvel 102, então, também obtém o endereço IP doservidor 112. 0 dispositivo móvel 102 pode usar os serviçosde um Servidor de Nome de Domínio (DNS) para determinar oendereço IP do servidor. O nome de domínio do servidor 112pode ser fornecido ao dispositivo móvel 102 através da WANcelular 120. Com o endereço IP, o dispositivo móvel 102pode estabelecer uma conexão de rede com o servidor 112.Quando a conexão de rede é estabelecida, o usuário podeusar o dispositivo móvel 102 para acessar a PSTN 116 paraaplicações de telefonia ou a rede IP 110 para comunicaçõesde dados.
Quando o usuário se desloca através da WLAN 106,o dispositivo móvel 102 pode sofrer handoff entre os pontosde acesso 108a-108c para manter a conectividade de rede. Adecisão de realizar handoff do dispositivo móvel 102 apartir de um ponto de acesso para outro pode se basear emuma variedade de fatores. Em pelo menos uma modalidade daWLAN 106, um banco de dados central pode ser mantido peloservidor 112 com informação de qualidade de serviçorelacionada a cada ponto de acesso. A informação dequalidade de serviço pode incluir informação de históricosobre cada ponto de acesso, tal como a taxa de chamadasinterrompidas, a taxa de falhas de handoff, e as horas detráfego de pico. A informação de qualidade de serviçotambém pode incluir métricas de qualidade relacionadas àconexão de rede através de cada ponto de acesso tal como ataxa de erros de dados. A «taxa de erros de dados" podeassumir a forma de taxa de erros de bits (BER) , taxa deerros de quadro (FER), taxa de erros de pacote, ou qualqueroutra medição de taxa de erros que indique se a informaçãotransmitida através da conexão de rede está corrompida.'Odispositivo móvel 102 pode utilizar a informação dequalidade de serviço em conjunto com a intensidade de sinaldo sinalizador a partir de cada ponto de acesso 108a-108cpara tomar decisões inteligentes de handoff, e desse modoreduzir a taxa de falha dos handoffs dentro da WLAN 106.
Em aplicações de telefonia, as métricas dequalidade também podem incluir retardo; flutuação (jitter) ;ou perda de pacote através da conexão de rede através dl'cada ponto de acesso. Essas métricas podem constituir umaboa indicação da qualidade de chamada que um usuário de umdispositivo móvel pode esperar recebei. Como exemplo,retardo excessivo pode resultar em qualidade insuficientldevido aos ecos indesejáveis ou sobreposição de pessoasfalando. Os problemas com o retardo podem ser compostosadicionalmente pela necessidade de se remover a flutuação.A flutuação é a variação no retardo de pacotes devido acongestionamento de rede, derivação de temporização, oumudanças de rota. Pacotes perdidos podem ser especialmenteproblemáticos em aplicações de telefonia. Como as redes IPnão garantem o serviço, elas normalmente apresentarão umaelevada incidência de pacotes perdidos. Nas redes IP, ospacotes de voz são tratados da mesma forma como os dados.Como resultado, os pacotes de voz serão desconectadosigualmente como os pacotes de dados quando a rede IP estáfortemente congestionada. Ao contrário dos pacotes dedados, contudo, os pacotes de voz perdidos não podemsimplesmente ser retransmitidos em um momento posterior.
0 banco de dados centralizado também pode serusado para manter uma lista de pontos de acesso contíguospara cada ponto de acesso na WLAN 106. Associado a cadaponto de acesso contíguo relacionado está o canal deoperação, isto é, banda de freqüência. 0 dispositivo móvel102 pode utilizar a lista para reduzir o tempo de pesquisapara um novo ponto de acesso mediante pesquisa apenasdaqueles canais onde se sabe que um· ponto de acessocontíguo existe.
A Figura 2 é um diagrama funcional de blocosilustrando um exemplo de um dispositivo móvel capaz desuportar ambas, comunicação WAN celular e comunicação WLAN.0 dispositivo móvel 102 pode incluir um transceptor celular202 e um transceptor WLAN 204. Em pelo menos uma modalidadedo dispositivo móvel 102, o transceptor celular 202 é capázde suportar comunicações CDMA2000 Ix com uma BTS (nãomostrada), e o transceptor WLAN 204 é capaz de suportarcomunicações IEEE 802.11 com um ponto de acesso (nãomostrado). Aqueles versados na técnica considerarãoprontamente, contudo, que os conceitos descritos em conexãocom o dispositivo móvel 102 podem ser estendidos a outrastecnologias WLAN e celulares, seja individualmente ou emcombinação umas com as outras. Como exemplo, um únicotransceptor WLAN pode ser empregado sob controle deprocessador em um dispositivo móvel dedicado a comunicaçõesIEEE 802.11. Em um dispositivo móvel celular com capacidadeIEEE 802.11, cada transceptor 202, 204 pode ter uma antenaseparada 206, 207, respectivamente, conforme mostrado, masos transceptor.es 202, 204 poderiam compartilhar uma únicaantena de banda larga. Cada antena 206, 207 pode serimplementada com um ou mais elementos de irradiação.
O dispositivo móvel 102 também é mostrado com umprocessador 208 acoplado a ambos os transceptores 202, 204,contudo, um processador separado pode ser usado para cadltransceptor em modalidades alternativas do dispositivomóvel 102. 0 processador 208 pode ser implementado comohardware, firmware, software, ou qualquer combinação dosmesmos. Como exemplo, o processador 208 pode incluir ummicroprocessador (não mostrado), o microprocessador podeser usado para suportar aplicações de software que, entreoutras coisas, (1) controlam e gerenciam acesso a WANcelular e WLAN, e (2) estabelecem interface do processador208 com o teclado 210, video 212, e outras interfaces deusuário (não mostradas), o processador 208 também podeincluir um processador de sinal digital (DSP) (nãomostrado) com uma camada de software integrada que suportavárias funções de processamento, tal como codificaçãoconvolucional, funções de verificação de redundânciacíclica (CRC) , modulação, reprocessamento de espalhamentoespectral. 0 DSP também pode realizar funções decodificador de voz para suportar aplicações de telefonia 0processador 208 pode ser uma entidade independente oudistribuída através de múltiplas entidades no dispositivomóvel 102. A forma na qual o processador 208 é implementado 'dependerá da aplicação específica e das limitações deprojeto impostas ao sistema como um todo.. Aqueles versadosna técnica reconhecerão que a permutabilidade deconfigurações de hardware, firmware e software sob essascircunstâncias, e como melhor implementar a funcionalidadedescrita para cada aplicação especifica.
Com referência às Figuras 1 e 2, o dispositivomóvel 102 pode ser configurado para periodicamente procurarpor um sinalizador a partir de um ponto de acesso em umaWLAN à medida que o usuário se desloca através da WAN 120.Em uma modalidade, o dispositivo móvel 102 é configuradopara estabelecer uma conexão via rádio com o primeiro pontode acesso em uma WLAN que ele detecta com intensidade desinal de sinalizador suficiente. Se o dispositivo móvel 102detectar múltiplos pontos de acesso à medida que ele seaproxima de uma WLAN, ele pode estabelecer uma conexão derede com o ponto de acesso tendo o sinalizador mais forte.A intensidade do sinal do sinalizador para um ou maispontos de acesso em uma WLAN pode ser determinada com umbloco Indicador de Intensidade de Sinal Recebido (RSSI)216. 0 RSSI mais provavelmente é um sinal existente que érealimentado ao transceptor WLAN 204 para controle de ganhoautomático e, portanto, pode ser provido ao processador 208sem aumentar a complexidade de circuito do dispositivomóvel. Alternativamente, a intensidade de sinal dosinalizador a partir de cada um dos pontos de acesso podeser determinada pelo processador 208. Como o sinalizador éum sinal de espalhamento espectral que é conhecido, apriori, uma réplica do sinalizador pode ser armazenada namemória 209 no dispositivo móvel 102. 0 sinalizadordemodulado pode ser correlacionado ao sinalizador deréplica armazenado na memória 209 para estimar a energia dosinalizador transmitido por meio bem conhecido na técnica.
Quando uma conexão via rádio é estabelecida, o.processador 208 pode estabelecer uma conexão de rede com oservidor 112 conforme descrito em maior detalheanteriormente. O processador 208 pode ser então usado paracomputar diversas métricas de qualidade relacionadas àconexão de rede na direção de envio. 0 termo "direção deenvio" se refere às transmissões a partir do servidor 112para o dispositivo móvel 102, e o termo «direção reversa"se refere às transmissões a partir do dispositivo móvel 102para o servidor 112. Na descrição das modalidades a seguir,as métricas de qualidade podem incluir retardo, flutuação,'pacotes perdidos, e erro de taxa de dados, mas pode serqualquer tipo de métricas de qualidade relacionadas àconexão de rede de direção de envio. Essas métricas podemser transmitidas a partir do dispositivo móvel 102 para oservidor 112 e através da conexão de rede. O servidor 112utiliza essas métricas para atualizar a informação no bancode dados centralizado. Além disso, o servidor 112 tambémpode computar várias métricas de qualidade própriasrelacionadas à conexão de rede na direção inversa, e usaressas métricas para atualizar adicionalmente a informaçãono banco de dados centralizado.
O processador 208 pode computar o retardo atravésda conexão de rede na direção de envio mediante qualquermeio adequado. Em pelo menos uma modalidade da WLAN 106,marcas de tempo e data podem ser usadas com os pacoteltransmitidos a partir do servidor 112 para medir osretardos através da conexão de rede. Mai3 especificamente,quando uma transmissão na direção de envio é recebida pelodispositivo móvel 102, a marca de tempo pode ser extraidano processador 208 e comparada com um relógio local interno(não mostrado) no dispositivo móvel 102. O resultado, oqual representa o retardo através da conexão de rede' nadireção de envio, pode ser transmitido de volta paraservidor 112 para atualização do banco de dadoscentralizado.O uso de marcas de tempo para medir o retardoatravés da conexão de rede requer que o relógio local sejasincronizado com o servidor 112. Uma fonte de tempo remota(não mostrada) pode ser usada para sincronizar odispositivo móvel 102 com o servidor 112. A fonte de temporemota pode ser um dos vários servidores na rede IP Il0 quesão sincronizados com o Tempo Universal Coordenado (UTC)via rádio, satélite, modem ou outro meio. A fonte de temporemota pode ser usada para prover informação de tempo paraatualizar ou sincronizar o relógio interno no dispositivomóvel 102. Isso pode ser conseguido com um programa desoftware conhecido como Protocolo de Tempo de Rede (NTP). ΌNTP é um protocolo padrão da Internet para sincronizarrelógios a alguma referência de tempo. O NTP pode serexecutado no processador 208, ou em outra parte nodispositivo móvel 102.
O processador 208 pode ser configuradoadicionalmente para medir a flutuação através da conexão derede na direção de envio como uma métrica de qualidadeadicional. No caso de um armazenador de flutuaçãoadaptativo, o qual adapta as mudanças no retardo da rede, oretardo medido pelo algoritmo pode incluir flutuação'derede, dependendo de onde a medição é feita no percurso deprocessamento. No caso de um armazenador de flutuação fixo,o qual introduz um retardo fixo para o pacote, óprocessador pode medir a flutuação de rede a partir dasvariações nos valores de retardo. Em qualquer caso, o valorde flutuação pode ser transmitido de volta para o servidor112 para atualizar o banco de dados centralizado.
0 processador 208 também pode ser usado paracomputar uma métrica de qualidade relacionada aos pacotesperdidos mediante qualquer meio adequado. Como exemplo, ospacotes transmitidos a partir do servidor 112 também podem 'incluir números de seqüência, além de marcas de tempo edata. Quando a transmissão na direção de envio é recebidapelo dispositivo móvel 102, os números de seqüência podemser extraídos no processador 208 e usados pelo algoritmo.Com base os números de seqüência, o algoritmo podedeterminar quais pacotes foram perdidos. O número depacotes perdidos pode ser transmitido de volta ao servidor112 para atualizar o banco de dados centralizado.
Conforme discutido anteriormente, várias funçõesde processamento de sinal podem ser realizadas peloprocessador 208, tal como codificação convolucionai,funções CRC, modulação, e processamento de espalhamentoespectral. A função CRC também pode ser usada peloprocessador 208 para computar a FER por meio bem conhecidona técnica. A FER pode ser transmitida de volta ao servidor112 para atualização do banco de dados centralizado.
A Figura 3 é um fluxograma ilustrando afuncionalidade do processador no gerenciamento e controlede handoffs entre os pontos de acesso quando o usuário sedesloca por toda a WLAN. Na etapa 302, o dispositivo móvelcomeça a detectar um ou mais sinalizadores a partir dospontos de acesso quando o usuário se aproxima ou entra naWLAN. A intensidade do sinal dos sinalizadores pode serdeterminada pelo transceptor WLAN ou pelo processadormediante meio discutido em maior detalhe anteriormente. Umaconexão via rádio pode ser então estabelecida entre otransceptor WLAN e o ponto de acesso com o sinalizador maisforte. Esse ponto de acesso será referido como o «ponto deacesso base". Quando uma conexão via rádio é estabelecida,o processador pode estabelecer uma conexão de rede com 1servidor na etapa 304. O processador também pode seregistrar, na etapa 306, junto ao MSC através da rede IPpara garantir que todas as chamadas destinadas aodispositivo móvel sejam encaminhadas através da WLAN (videFigura 1) . Se o processador estiver suportando uma chamadaativa, então o MSC pode ser usado para realizar handoff dachamada a partir da WAN para a WLAN.
Na etapa 308, o processador utiliza a conexão derede para acessar o banco de dados no servidor paraidentificar os pontos de acesso na lista de vizinhos para oponto de acesso base. Os pontos de acesso contidos na listade vizinhos serão referidos como «pontos de acessocandidatos". Na etapa 310, o processador monitorizacontinuamente ou periodicamente a informação de qualidadede serviço em relação aos pontos de acesso base oucandidatos. A informação de qualidade de serviço pode mudarcom o tempo à medida que mudam o carregamento, taxa dechamadas desconectadas, padrões de tráfego de pico. Alémdisso, as atualizações de métricas de qualidade a partir detodos os dispositivos móveis utilizando os pontos de acessocandidatos e base também podem fazer com que a informaçãode qualidade de serviço mude com o tempo.
Na etapa 312, o processador mede a intensidade desinal variável dos sinalizadores para os pontos de acessocandidatos e base à medida que o usuário se desloca atravésda WLAN. Isso pode ser conseguido mediante varredura dosintonizador no transceptor WLAN através das freqüências de·operação dos pontos de acesso candidatos quando :Qdispositivo móvel está em espera. No evento do processadorestá suportando uma chamada ativa, armazenamento apropriadopode ser usado no servidor e no dispositivo móvel parapermitir que o transceptor WLAN meça periodicamente óssinalizadores a partir dos pontos de acesso candidatos.
Na etapa 314, o processador determina se realizahandoff ou não do dispositivo móvel a partir do ponto deacesso base para um ponto de acesso candidato. A decisão dehandoff pode se basear nas medições de sinalizador e nainformação de qualidade de serviço para os pontos deacesso, base e candidato. O algoritmo especifico usado paratomar uma decisão de handoff pode variar. Como exemplo, oalgoritmo poderia ser implementado para primeiramentedeterminar o sinalizador mais forte entre os pontos deacesso, base e candidato. Se um ponto de acesso candidatotem um sinalizador mais forte, o processador então poderealizar handoff do dispositivo móvel para aquele ponto deacesso candidato se certas condições foram satisfeitas.Essas condições podem ser niveis de limite minimo paracertas métricas de qualidade tal como retardo, flutuação,pacotes perdidos ou taxa de erros de dados.
Alternativamente, as métricas de qualidade para o ponto deacesso candidato com o sinalizador mais forte pode sercomparada com as mesmas métricas de qualidade para o pontode acesso base, com base em uma decisão de handoff sobre aqualidade relativa da conexão de rede entre os dois pontosde acesso. As intensidades relativas dos sinalizadores apartir do ponto de acesso candidato e base também podem serdecompostas em fatores na equação. O carregamento, taxa dechamada desconectada e padrões de tráfego de pico tambémpodem ser usados pelo processador para determinar serealiza handoff do dispositivo móvel. Em algumasmodalidades, o processador pode realizar handoff dodispositivo móvel para um ponto de acesso candidato cujosinalizador não é o mais forte, mas o qual pode prover aconexão de rede de qualidade mais elevada. O carregamentono ponto de acesso candidato pode prover uma restriçãoabsoluta para handoff quando ele atinge um ponto máximo, oualternativamente pode ser apenas um fator na decisão de'handoff. Padrões de tráfego de pico podem ser usados paratomar decisões de handoff que distribuem mais uniformementea carga através da WLAN. Aqueles versados na técnica serãocapazes facilmente de determinar o algoritmo apropriadopara qualquer aplicação especifica dependendo dasexigências de performance e das limitações de projeto comoum todo impostas ao sistema.
Se o processador determinar que a conexão viarádio entre o dispositivo móvel e o ponto de acesso basepermanece intacta, o algoritmo retorna à etapa 308 paraacessar o banco de dados centralizado e continuar amonitorar a informação de qualidade de serviço para ospontos de acesso candidatos. Alternativamente, se oprocessador determinar que o dispositivo móvel deva serhanded off para um ponto de acesso candidato, o algoritmoretorna à etapa 306 para registro junto ao MSC. Através doprocesso de registro, o MSC é alertado par encaminhar todasas chamadas para o dispositivo móvel através do ponto deacesso candidato quando o handoff estiver concluído.
Em uma modalidade alternativa, um banco de dadoscentralizado de informação de qualidade de serviço pode sermantido na memória 209 do dispositivo móvel 102 (videFigura 2). Retornando à Figura 1, o dispositivo móvel 102estabelece uma conexão de rede com o servidor 112 quando ousuário se aproxima ou entra na WLAN 106. Quando a conexãode rede é estabelecida, a informação de qualidade deserviço e a lista de vizinhos para cada ponto de acessopodem ser transferidas a partir do servidor 112 para odispositivo móvel 102. Alternativamente, a lista cievizinhos para cada ponto de acesso poderia ser pré-aprovisionada no dispositivo móvel 102. O dispositivo móvel102 pode usar a informação de qualidade de serviço e aslistas de vizinhos para criar um banco de dadoscentralizado para suportar decisões inteligentes de handoffdentro da WLAN 106.À medida que o dispositivo móvel 102 continua aoperar com a WLAN 106, ele recebe a partir do servidor 112informação de histórico e métricas de qualidaderelacionados a cada ponto de acesso 108a-108c. A informaçãode histórico pode incluir carregamento, taxas de chamadasdesconectadas, e padrões de tráfego de pico para os pontosde acesso, e as métricas de qualidade podem incluir taxa deerros de dados, retardo, flutuação e pacotes perdidos paraa conexão de rede de direção reversa. Essa informação podeser usada para atualizar o banco de dados centralizado riodispositivo móvel 104. Além disso, o dispositivo móvel 102pode também computar várias métricas de qualidade daconexão de rede na direção de envio para adicionalmenteatualizar o banco de dados centralizado. Essas qualidadésde métrica para a conexão de rede na direção de enviotambém podem ser transmitidas para o servidor 112 paraserem usadas pelos outros dispositivos móveis na WLAN 106para determinar a qualidade da conexão de rede através doponto de acesso em comunicação com o dispositivo móvel 102.
Os vários blocos lógicos ilustrativos, módulos,circuitos, elementos, e/ou componentes descritos em conexãlcom as modalidades aqui reveladas podem ser implementadosou realizados com um processador de uso geral, umprocessador de sinal digital (DSP), um circuito integradode aplicação especifica (ASIC), um arranjo de portasprogramáveis em campo (FPGA) ou outro componente lógicoprogramável, lógica de transistor ou de porta discreta,componentes discretos de hardware, ou qualquer combinação,dos mesmos projetados para realizar as funções aqui"descritas. Um processador de uso geral pode ser ummicroprocessador, mas como alternativa, o processador podeser qualquer processador convencional, controlador,microcontrolador, ou máquina de estado. Um processadortambém pode ser implementado como uma combinação decomponentes de computação, por exemplo, uma combinação deum DSP e um microprocessador, uma pluralidade demicroprocessadores, um ou mais microprocessadores emconjunto com um núcleo DSP, ou qualquer outra talconfiguração.
Os métodos ou algoritmos descritos em conexão comas modalidades aqui reveladas podem ser incorporadosdiretamente em hardware, em um módulo de software executadopor um processador, ou em uma combinação dos dois. Ummódulo de software pode residir em memória RAM, memóriaflash, memória ROM, memória EPROM, memória EEPROM;registradores, disco rígido, disco removível, um CD-ROM, óúqualquer outra forma de meio de armazenamento conhecido natécnica. Um meio de armazenamento pode ser acoplado aoprocessador de tal modo que o processador pode lerinformação a partir de um meio de armazenamento ou gravarinformação no meio de armazenamento. Como alternativa, omeio de armazenamento pode ser integral ao processador.
A descrição anterior é provida para permitir queaqueles versados na técnica pratiquem as várias modalidadesaqui descritas. Diversas modificações dessas modalidadesserão facilmente evidentes para aqueles versados natécnica, e os princípios genéricos aqui descritos podem seraplicados a outras modalidades. Desse modo, não se sepretende que as reivindicações sejam limitadas àsmodalidades aqui reveladas, mas deve ser concedido o escopoamplo compatível com as reivindicações de linguagem, em quereferência a um elemento no singular não significa apenas""um e apenas um" a menos que especificamente assim-declarado, porém, mais propriamente "um ou mais". Todos osequivalentes estruturais e funcionais aos elementos dás.várias modalidades descritas ao longo dessa revelação quesao conhecidos ou que mais tarde venham a ser conhecidosdaqueles de conhecimento comum na técnica devem serexpressamente aqui incorporados mediante referência e sepretende que sejam abrangidos pelas reivindicações. Alémdisso, não se pretende que nada aqui revelado seja dedicadoao público independente de se tal revelação éexplicitamente declarada nas reivindicações. Nenhumelemento de reivindicação deve ser considerado emconformidade com as provisões de 35 USC §112, sextoparágrafo, a menos que o elemento seja expressamentl citadoutilizando a frase «meio para" ou, no caso de umareivindicação de método, o elemento seja citado utilizandoa frase "etapa para".
Claims (32)
1. Dispositivo de comunicação móvel,compreendendo:um processador configurado para acessar um bancode dados tendo informação de qualidade de serviço para cadaponto de acesso em uma WLANf o processador sendoconfigurado adicionalmente para usar a informação dequalidade de serviço no banco de dados para tomar decisõesde handoff entre os pontos de acesso; eum transceptor configurado para realizar handoffdo dispositivo de comunicação móvel entre os pontos deacesso com base nas decisões de handoff tomadas peloprocessador.
2. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 1, em que o processador é configuradoadicionalmente para manter uma comunicação de rede com umservidor, o banco de dados estando localizado no servidor,
3. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 1, compreendendo ainda memória tendo obanco de dados.
4. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 1, em que a informação de qualidade deserviço inclui informação de retardo, flutuação, pacoteperdido, ou de taxa de erros de dados para cada um dospontos de acesso.
5. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 4, em que o processador é configuradoadicionalmente para atualizar a informação de retardoflutuação, pacote perdido, ou de taxa de erros de dadõlpara um dos pontos de acesso quando o transceptor tiver umaligação via rádio com um dos pontos de acesso.
6. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 1, em que a informação de qualidade deserviço inclui carregado, taxa de chamadasdesconectadas, ou informação de tráfego de pico para cadaum dos pontos de acesso.
7. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 1, em que o banco de dados inclui aindauma lista de vizinhos para cada um dos pontos de acesso.
8. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 7, em que o processador é configuradoadicionalmente para usar a informação de qualidade deserviço apenas para os pontos de acesso na lista devxzxnhos de um dos pontos de acesso para tomar uma decisãode handoff quando o transceptor tiver um link via rádio comaquele dos pontos de acesso.
9. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 1, em que o banco de dados incluiinformação de qualidade de serviço para diversos pontos deacesso em uma segunda WLAN, o processador sendo configuradoadicionalmente para usar a informação de qualidade déserviço para tomar uma decisão de handoff a partir de umponto de acesso na WLAN para outro ponto de acesso nasegunda WLAN.
10. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 1, compreendendo ainda um segundotransceptor configurado para manter um link via rádio comuma estação base em uma WAN celular, o processador sendoconfigurado adicionalmente para suportar comunicaçõesatravés do link via rádio.
11. Dispositivo de comunicação móvel,compreendendo: 'um processador configurado para manterconexão de rede com um servidor tendo um banco de dados cominformação de qualidade de serviço para uma pluralidade depontos de acesso em uma WLAN, o processador sendoconfigurado adicionalmente para acessar o banco de dados eutilizar a informação de qualidade de serviço no banco dedados para tomar decisões de handoff entre os pontos deacesso; eum transceptor configurado para realizar handoffdo dispositivo de comunicação móvel entre os pontos deacesso com base nas decisões de handoff tomadas peloprocessador.
12. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 11, em que a informação de qualidade deserviço inclui informação de retardo, flutuação, pacoteperdido, ou de taxa de erros de dados para cada um depontos de acesso.
13. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 12, em que o processador é configuradoadicionalmente para atualizar a informação de retardo,flutuação, pacote perdido, ou de taxa de erros de dadospara um dos pontos de acesso quando o transceptor tem umlink via rádio com um dos pontos de acesso.
14. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 11, em que a informação de qualidade deserviço inclui informação de carregamento, taxa de chamadasdesconectadas, ou de tráfego de pico para cada um dospontos de acesso.
15. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 11, em que o banco de dados inclui umalista de vizinhos para cada um dos pontos de acesso.
16. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 15, em que o processador é configuradoadicionalmente para uso da informação de qualidade deserviço apenas para os pontos de acesso na lista devizinhos de um dos pontos de acesso para tomar uma decisãode handoff quando o transceptor tem um link via rádio comum dos pontos de acesso.
17. Dispositivo de comunicação móvel,compreendendo:uma memória tendo um banco de dados cominformação de qualidade de serviço para uma pluralidade depontos de acesso em uma WLAN;um processador configurado para usar a informaçãode qualidade de serviço no banco de dados para tomardecisões de handoff entre os pontos de acesso; eum transceptor configurado para realizar handoffdo dispositivo de comunicação móvel entre os pontos deacesso com base nas decisões de handoff tomadas peloprocessador.
18. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 17, em que a informação de qualidade deserviço inclui informação de retardo, flutuação, pacoteperdido, ou de taxa de erros de dados para cada um dospontos de acesso.
19. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 18, em que o processador é configuradoadicionalmente para atualizar a informação de retardo,flutuação, pacote perdido, ou de taxa de erros de dadospara um dos pontos de acesso quando o transceptor tem umlink via rádio com um dos pontos de acesso.
20. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 17, em que a informação de qualidade deserviço inclui informação de carregamento, taxa de chamadas'desconectadas, ou de tráfego de pico para cada um dospontos de acesso.
21. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 17, em que o banco de dados inclUiainda uma lista de vizinhos para cada um dos pontos deacesso.
22. Dispositivo de comunicação móvel, de acordocom a reivindicação 21, em que o processador é configuradoadicionalmente para usar a informação de qualidade deserviço apenas para os pontos de acesso na lista deV1Zinhos de um dos pontos de acesso para tomar uma decisãode handoff quando o transceptor tem um link via rádio comum dos pontos de acesso.
23. Dispositivo de comunicação móvel,compreendendo:meios para acessar um banco de dados tendoinformação de qualidade de serviço para cada ponto deacesso em uma WLAN;meios para utilizar a informação de qualidade deserviço no banco de dados para tomar decisões de handoffentre os pontos de acesso; emeios para realizar handoff do dispositivo decomunicação móvel entre os pontos de acesso com base nasdecisões de handoff.
24. Método de realizar handoff de um dispositivode comunicação móvel entre pontos de acesso em uma WLAN,compreendendo:acessar um banco de dados a partir do dispositivode comunicação móvel, o banco de dados tendo informação dequalidade de serviço para cada um dos pontos de acesso riaWLAN; eusar a informação de qualidade de serviço nobanco de dados para tomar uma decisão no sentido de serealizar handoff do dispositivo de comunicação móvel apartir de um primeiro ponto dos pontos de acesso para umsegundo ponto dos pontos de acesso.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24,compreendendo ainda realizar handoff do dispositivo dlcomunicação móvel a partir do primeiro ponto de acesso dospontos de acesso para o segundo ponto de acesso dos pontosde acesso.
26. Método, de acordo com a reivindicação 24,compreendendo ainda manter uma conexão de rede com umservidor através do primeiro dos pontos de acesso, e em queo banco de dados é acessado através da conexão de rede.
27. Método, de acordo com a reivindicação 24, emque o banco de dados reside na memória no dispositivo decomunicação móvel.
28. Método, de acordo com a reivindicação 24, emque a informação de qualidade de serviço inclui informaçãode retardo, flutuação, pacote perdido, ou de taxa de erròsde dados para cada um dos pontos de acesso.
29. Método, de acordo com a reivindicação 28,compreendendo ainda atualizar a informação de retardo,flutuação, pacote perdido, ou de taxa de erros de dadospara o primeiro dos pontos de acesso enquanto um link viarádio existe com o primeiro dos pontos de acesso.
30. Método, de acordo com a reivindicação 24, emque a informação de qualidade de serviço inclui informaçãode carregamento, taxa de chamadas desconectadas, ou detráfego de pico para cada um dos pontos de acesso.
31. Método, de acordo com a reivindicação 24, emque o banco de dados inclui ainda uma lista de vizinhospara cada um dos pontos de acesso, a lista de vizinhos para-o primeiro dos pontos de acesso incluindo o segundo dospontos de acesso.
32. Método, de acordo com a reivindicação 31, emque a informação de qualidade de serviço é usada apenaspara os pontos de acesso na lista de vizinhos do primeirodos pontos de acesso ao tomar uma decisão no sentido de serealizar handoff do primeiro dos pontos de acesso paradosegundo dos pontos de acesso.
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