CN1868218B - 无线局域网络将来服务质量确定方法 - Google Patents

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Abstract

一种通信方法，可以通知WLAN到WAN的切换过程，至少部分地作为确定的可能的将来服务质量(35)的一种功能。特别地，可以对WLAN提供的可能的将来服务质量与表示可接受服务水平的一个或多个阈值进行比较(36)。在一个实施例中，可以使用对应于不同将来时间点的预计可能的服务质量值来完全地通知评估过程。

Description

无线局域网络将来服务质量确定方法
技术领域
本发明一般涉及无线局域网络(WLAN)，更具体涉及其服务质量确定。
背景技术
本领域已知的多种类型的WLAN包括，但不限于，802.11兼容系统(诸如802.11(a)、802.11(b)、802.11(g)等)。这样的系统允许便携计算设备在WLAN覆盖区域的多种位置上都能使用，对于用户的有关连接性的感受来说，其形式是相当透明的。例如，尽管给定WLAN可能由多个接入点(AP)组成，但用户通常将不会在意当前是哪个AP在支持其移动单元的通信需求。
这样的WLAN能够支持多种广泛变化的通信需求，包括但不限于，语音通信(诸如所谓的因特网协议语音(VoIP)通信服务)。当可用时，这样的语音服务可以是非常值得要的，因为通常这样的服务，甚至包括长途电话，基本上只会很少地增加或根本不增加用户的花销就能完成。尽管有着这样的好处，但还存在某些障碍来阻碍这样的服务的广泛应用和使用。例如，用户必须具有将支持这样的服务的手机(或者其他平台)。这个要求可能对某些希望仅拥有和使用单一通信平台的用户造成麻烦。这样的用户典型地避免使用分立的设备，这些分立设备借助于提供基本上无处不在的覆盖(诸如蜂窝电话)的单一广域网络设备而提供WLAN连接性的好处。
为了满足这样的用户的要求，已经提议单一便携设备可以配置为WAN设备和WLAN设备此两者，使得单一设备就可以在WAN操作环境中和WLAN操作环境中(当可用时)支持和有助于语音通信(或其他需要的通信)。不幸的是，这两种功能在单一外壳中的简单组合，尽管当然是可以达到的，但不能解决用户的全部需要。作为一个重要的例子，如果不在这样的操作能力之间做进一步的集成的话，当用户开始使用设备的WLAN能力进行通信，但在通信过程中，离开了WLAN的覆盖区域，用户就可能经历通信掉线(drop)。
一种提议的解决方案是在这样一种通信的过程中，有助于正在进行的通信从WLAN切换到WAN。尽管这样的功能看上去似乎将解决这个特殊的需要，但实现这样的功能仍会面临许多的挑战。特别地，在针对能够实际上在通信过程中影响切换的许多操作场景中，大大减轻了当前系统动态。例如，尽管会消耗许多秒(诸如大于10秒)来完成获取WAN链路和切换WLAN通信到WAN链路的整个过程，用户却可能会在相当短的时间内离开WLAN的有效覆盖区域。结果，介于设备或系统可以断定需要切换的时间和设备不受WLAN支持的时间之间的这段时间通常显著地短于确保当前正在进行的通信进行切换所需的时间。实际上，WLAN链路将会在引入WAN链路并使WAN链路能够接受支持WLAN的通信之前就错失和掉线。
附图说明
通过提供下面详细叙述中所描述的无线局域网络将来服务质量确定方法，特别是当结合附图时，至少部分地满足了上述需要，其中，在附图中：
图1包括与WAN交叠的WLAN的现有技术俯视示意图；
图2包括具有三个接入点的WLAN的现有技术俯视示意图；
图3包括根据本发明多种实施例配置的流程图；
图4包括根据本发明实施例配置的说明性图形；
图5包括根据本发明实施例配置的说明性图形；以及
图6包括根据本发明实施例配置的图形的说明性细节。
本领域技术人员将认识到，图中元件是出于简单和清楚的目的而图示说明的，并且不必按比例绘制。例如，图中某些元件的尺寸可能相对其他元件夸大，这是为了有助于改善对本发明多种实施例的理解。而且，在商业可行实施例中有用和必要的公共但很好理解的元件通常不会绘制出来，以便尽量不对本发明的多种实施例的视图造成妨碍。
具体实施方式
一般来说，根据这些多种实施例，确定关于(移动用户和对应的接入点之间的)WLAN的一个或多个无线通信链路的服务质量，并且然后将其用于有助于确定WLAN所提供的服务质量在预定将来时间同至少一个阈值具有至少预定关系。
根据一个实施例，针对一个或多个接入点链路确定关于服务质量的一个或多个当前(或近期)值。这些值随后单独或与较早前测量或计算的服务质量值一起使用，用来估计在预定的将来时间的预计服务质量。根据实施例，后者的值可包括：关于对应接入点的多个计算的服务质量值中的最佳服务质量值、包括可接受服务质量将在将来时间可用的对应概率的值，等等，作为最好地满足给定设定和应用的需要。
这样的预计可以以多种不同方式来确定。例如，这样的推断可以包括最小平方线拟合处理(least square line fit process)，其利用当前和先前的测量结果和计算结果来预计可能的将来的服务质量值。
根据一种优选方法，当预定将来时间处的将来服务质量看上去不足以在该时间处支持WLAN通信时，可以检查更近一点的将来时间，以确定在该更近一点的将来时间处的将来服务质量是否将至少可能足够支持WLAN通信。这样的信息随后可以用来支持具有不同紧急程度元素的切换处理。例如，在当前服务看上去正衰落到足够减少的水平以至于应当以普通紧急水平启动切换时，可以以足够引起这样的行动的某种置信度启动这样的测量的响应。另一方面，当当前服务看上去正以更快的劣化速度衰落时，该信息可用于有助于更迅速的切换机制和处理。
经过这样的配置，这样的处理允许预计切换点，并以足够超前的时间进行估计，从而允许有序和有效地从WLAN切换到WAN，而在设备和用户离开WLAN的覆盖区域时不会允许通信掉线。接下来，这可以带来更加用户友好的操作范例，其更好地适应了通信需要和许多用户的行为，即使是在使用通过WAN和WLAN这两者来支持通信的更通用的设备时。
现在参看图1，通常将布署WLAN系统(诸如802.11(b)系统)来提供相对好地限定的区域内(诸如建筑物10内)的覆盖。当然，通常WLAN所提供的覆盖区域11将延伸超过这样的建筑物10的确切的界限，但一般情况下，通常延伸不超过相对短的距离。在典型设定中，这样的建筑物10和WLAN覆盖区域11将至少部分地与交叠WAN覆盖区域12(例如，由蜂窝电话系统所提供的)是同延的。这样的条件足够允许位于建筑物10内的适当配置的通信设备使用WLAN系统或WAN系统与另一方通信。全部其他的东西都是等价的，WLAN系统可能是优选的，因为使用该系统可能减低成本。如这里将要示出的，通过实现一个或多个这些公开的教导，当用户通过增强的感觉而得到关于何时应该准备和/或开动这样的切换时，可以通过使用WLAN系统启动这样的通信，并且可以通过及时切换到WAN系统而继续通信。
参考图2，在许多情况下，WLAN的覆盖区域11自己将是多个更小的WLAN覆盖地带的集合的结果。例如，出于说明性目的而描绘的给定WLAN可包括三个接入点21、24和26，其中每个这样的接入点分别具有对应的有效覆盖地带22、23和25(应该理解，给定WLAN事实上可以包括实际上任何数目的接入点)。通常，这些覆盖地带中的至少某些地带互相交叠。例如，位于位置X 26处的设备在全部三个覆盖地带22、23和25的操作所及的范围内。在普通使用期间，当给定设备随着其用户移动通过(或移出)集合覆盖区域11时，设备将移出或移入多种接入点的覆盖范围。例如，设备Y 27可以开始在两个覆盖地带22和25内的区域中，但当以所示方向移动时，将移出对应于接入点A 21的范围，直到其可以仅由接入点C 26服务。类似地，以所示方向移动的设备Z 28将从接入点A 21服务的区域移动到整体位于WLAN覆盖区域11之外的区域。
根据这里所阐述的实施例，对应于具有多种这样接入点的多种可用(或允许)链路的服务质量测量结果实质上用于评估对应设备是否正以这样的方式移动，即该方式将可能在足够时间内从WLAN的集合覆盖区域11中移除设备，以允许做出到提供WLAN之外的覆盖的WAN的切换，而不在进程中出现通信掉线或者打断通信。一般地，这些处理优选通过便携通信设备自身来执行。许多这样的设备包括：(一个或多个)可编程控制单元，其可以根据公知现有技术和方法适当编程，以实现这里所阐述的(一个或多个)处理，和/或，可以通过使用专用平台(也是根据公知现有技术)提供所选择的处理。还应该理解，这些教导通常适用于多种切换方法，包括当前公知的方法和以后发展出来的方法。因此，这里将不提供针对任何特定切换协议或过程的延伸的描述，以保持叙述的清楚并聚焦于有关这些实施例的描述。
现在参看图3，优选过程30可以可选地包括接收31(或者在其他情况下是访问或检索)一个或多个参数，以在随后确定关于给定通信的服务质量将保持在或高于最小可接受水平的可能性时使用。例如，这样的参数可以包括：针对某些其他变量或常数施加的加权因子，由此使该过程的计算偏向于特定预期的方向(诸如更可能是使得该过程有利于增强容易性的模式，用于实施近期切换，而不管看上去完全满意的链路服务质量状况是怎样的)。这样的参数可以以多种方式检索到或获得，以适合给定应用的需要。例如，通信设备自身可以在查找表中保留这些参数，并且根据需要以及与给定检测条件相关(诸如到特定接入点的链路)对它们进行检索。作为另一个例子，接入点自身可以发射这样的一个参数或多个参数，以在处理对应于该接入点或例如对应于相邻接入点的无线链路时使用。
该过程30随后提供至少一个阈值，以在随后评估该过程所产生的服务质量值时使用。此外，该阈值的特性和提供可以变化，以适应给定环境的需要。例如，单一阈值可以应用在给定LAN内的每个地方，而且可以在通信设备内部访问。作为另一个例子，一个或多个接入点可以发射特定阈值，以在考虑其各自的服务质量时使用(诸如，一种方法可能允许例如更大的灵活性，以便满足潜在唯一覆盖样式的需要)。
根据一个实施例，过程30还可以可选地提供33标识至少一个接入点的列表。如下所示，这样的列表，当提供时，可以用来操纵、影响、或控制给定通信设备关于监控哪些无线通信链路和/或这样的监控在此给定场合如何进行的活动。
然后确定34关于至少一个无线通信链路的服务质量，该至少一个无线通信链路具有WLAN一部分的至少一个接入点。例如，根据一种方法，通信单元可以测量对应于这种链路的接收信号强度。根据另一种方法，通信单元可以确定每个这样受监控的链路的链路裕量值(其中，链路裕量值一般对应于接收信号强度值，并且更具体地，在优选方法中，其等于强收信号强度减去代表干扰加噪声的值)。
在优选实施例中，这样的通信单元将确定关于每一接收的接入点的这样的服务质量值。但是，当已经向通信单元提供了如上所述的接入点列表时，这样的列表可以用来通知监控过程，从而使得某些接入点将基本上被忽略或至少是显著减小。
还是在优选实施例中，通信单元将不会基于单一采样来建立这样的服务质量值。实际上，并且现在参看图4，通信单元将在给定采样窗40上测量所需参数许多次，由此建立关于每一接入点/链路的多个测量值41。例如，在所提供的图示中，通信单元检测并监控两个接入点AP-1和AP-2，并且在采样窗40期间，在四个离散时刻取关于每一这样的接入点的服务质量测量结果。(应该理解，采样窗的持续时间和所取的测量结果的数目可以并且应该随着给定特定应用的需要而变化。)
再参看图3，过程30随后促进服务质量值的使用，以确定35提供给通信单元的服务质量将在预定的将来时间同至少一个阈值具有至少预定关系的可能性。例如，阈值可以代表最小有效服务质量水平，并且过程30可以因此断定预计的服务质量值是否将至少等于或超过该阈值。
有多种方法来实现这样的将来服务质量值的预计。根据至少一个实施例，并且再次参看图4，当前测量的服务质量值41(作为单独数据点或者作为诸如加权或不加权的平均值或中值的选择的某些复合表示)可以同较早的服务质量值(出于简便的目的，在这个图示中仅描绘了两个这样的较早确定的值42和43)一起考虑，以有助于估计在预定将来时间的预计的服务质量。例如，这样的数据点可以用来推断预计的服务质量值。
作为一个特定的例子，并且现在参看图5，最小平方线拟合计算可以用来获取这样的推断。先前和当前数据点(或者其有效复合表示)51可以这样进行处理，从而获取结果线52，其一直预计到将来时间。对应于给定的预定所关注时间X 54的预计服务质量值53可以随后收集起来并使用，如这里所述。应该注意到，对于某些实施例，可以针对每一接收的接入点(这里描绘了两条这样的线来说明该点)计算这样的线斜率。根据一种方法，该过程随后可以选择看上去会提供最高服务质量值的任何预计服务质量值，作为在确定将来服务是否可能足够支持通信单元的通信时使用的值。
作为对该方法的修改，并且根据修改的方法，该过程可以利用统计的评估来确定减小预计的服务质量值的量，由此可能更好地反映应用于给定计算的和预计的结果的可能的统计变化。例如，给定预计的可能服务质量值可能合理地经历相对于其准确性的相对宽范围的变化，这是因为源数据从范数会发生可观的变化，如预计本身所表示的那样。作为一种寻求改进对于这样的变化的潜在影响的方法，该过程可以随后简单地将预计的服务质量值降低以某种方式对应于可能统计上明显潜在变化量的量(即，潜在变化的范围越大，计算值的对应降低就越多)。该过程随后可以使用所降低的预计可能值，如这里所另外教导的那样。
根据另一更优选的方法，该过程可以寻求确定由多种接入点所提供的服务质量将在预定将来时间同至少一个阈值具有至少预定关系的概率。例如，并且参看图6，测量的和先前确定的服务质量值可以统计地进行处理，以确定给定服务质量水平61将出现在预定将来时间63的预计概率。这样的统计评估可以包括：例如，可对应于计算的预计值的标准误差值62的评价。这样的标准误差值62可以用来确定预计的服务质量61将在预定将来时间63具有同(一个或多个)阈值的所需关系的概率。
再参看图3，过程30评价36预计(一个或多个)将来可能的服务质量值，以确定在预定将来时间X的可能的支持水平是否可接受。根据实施例，这个评价可以包括以下的一个或多个：
-比较直接推断的多个服务质量值与表示将来时间服务质量可接受水平的阈值；
-比较统计修改的/降低的推断的服务质量值与这样的阈值；和/或
-比较表示在所关注的将时间的服务质量将至少等于或超过对应于这样结果的可接受概率的阈值的统计概率。
在优选实施例中，所关注的预定将来时间近似为十秒。可能希望选择该所关注的预定将来时间，从而确保可以在该居间时间帧内容易进行完整切换(如果有必要的话)。例如，如果通常取大约十二秒来获取WAN链路并且随后将当前WLAN通信转移到获取的WAN链路，则所关注的预定将来时间可以包括从获取服务质量采样时开始后的将来十二秒的时间点。
当可能的将来服务质量看上去可接受时，过程30可以随后采取对应的合适行动。实际上，这可以包括，除了继续循环过程30以继续评估给定通信的可能将来趋势之外，根本不采取任何特定的行动。或者，如果需要的话，可以提供37合适的(一个或多个)信号来实施某些有用的补充行动。例如，更新数据文件来反映呼叫的当前状态可能是有用的。
当可能的将来服务质量看上去不可接受时，在此情形下，过程30当然也可以采取合适的行动。例如，根据一种方法，该过程可以提供指出服务能力在预计的时间明显停止的信号，由此使得设备可以实施从WLAN到WAN的当前通信的切换。
当然，当前预测实际上将不发生也是有可能。即，出于任何原因，服务质量可能不会预测下降到预测为不可接受的水平，并且可能没有必要实施这样的切换。作为至少部分解决这样的情形的可替换的方法，可以对通信设备编程，以在从过程30接收到这样的指示时就开始切换过程，但没有附加的来自过程30的输入就不完成切换过程。根据这个方法，过程30可以可选地做出关于服务质量是否将至少在时间Y(如图5的参考标号55所图示描绘的那样)中的较早点可能是可接受的附加的确定38。例如，当时间中的第一点是十二秒时，选择时间点中的更接近的四秒钟可能是有用的。这样的评价可以利用与之前用于预计关于时间中的十二秒点的服务质量可能性相同的数据和推断和/或统计分析。
经过这样的配置，当看上去服务质量在第二接近的时间点上将还是不可能是可接受的话，可以由过程30为此提供附加信号给通信设备。经过这样的通知，所述通信设备可以随后进行到完全实施切换，和/或，不太优选地，准备当前通信中的中断。但是，当第二更接近的时间点的服务质量看上去可能是可接受的话，可以足够维持通信设备处于准备切换模式，而不是实际实施切换的完成。例如，通信设备可以采取获取WAN链路的步骤，但是可以推迟实际将通信切换到WAN链路的步骤，除非并且直到在更接近时间的预计可能的服务质量看上去不足够。
上述的教导将支持多种广泛变化的应用。例如，经过这样配置，与WLAN和WAN都兼容的通信设备可以通过监控对应于WLAN的至少某些接入点的无线通信路径来有助于其自身的切换协议，并且在采样周期上对至少某些监控路径中的每一个确定多个测量的服务质量度量。然后，对于至少某些监控的路径，设备可以使用多个测量的服务质量度量来推断可能的将来服务质量值，并且使用这些值来确定至少一个监控的无线通信路径将继续提供可行无线通信服务的概率。这个概率随后可用来确定通信设备是否可能立刻需要把当前通信从WLAN切换到WAN。
本领域技术人员将认识到，关于上述实施例，可以做出多种广泛变化的修改、替换和组合，而不背离本发明的精神和范围，并且这样的修改、替换和组合被视为在发明概念的范围之内。
例如，在上面提供的图示说明的实施例中，过程针对一个或两个将来时间点做出预测。当然有可能也针对时间中的其他点做出预测，并且使用这样的附加的预测来通知附加决策点或步骤。例如，在很明显给定通信将在给点时间点经历服务质量上的下降(随着通信设备移动远离最近接入点)的同时，对应于另一接入点的另一链路正在经历服务质量的增加(随着通信设备移动靠近该第二接入点)这一事实也很明显，从而使得在低服务质量后的短时间，如第一时间点所预测的，可期望在近期随后的第二时间点上的可接受的质量水平。通过允许通信设备经历短暂且瞬时的服务减小到低于普通可接受服务质量水平而不实施切换的情况，通信设备可以继续以同时整体可接受的服务质量水平维持WLAN内的通信。
作为另一例子，应该很明显地认识到，当通信最初开始时，将有很少的数据或者没有数据用来作为有用推断的基础。因此，提供加权机制、延迟机制、或者利用滞后(hysteresis)来防止这样数据的缺乏被不正确地转译为表示即将发生的通信断线，这是有帮助的。

Claims (10)

1.一种用于执行从无线局域网络到无线广域网络的切换过程的方法，包括：
提供至少一个阈值；
确定关于具有多个接入点中的至少一个接入点的无线通信链路的服务质量值，所述无线局域网络由所述多个接入点组成；
确定在第一预定的将来时间所述服务质量值同所述至少一个阈值将具有至少第一预定关系的第一可能性；
如果所述第一可能性是所述服务质量值同所述至少一个阈值将具有至少第一预定关系，则继续与所述无线局域网络的通信；
如果所述第一可能性是在所述第一预定的将来时间所述服务质量值同所述至少一个阈值将不具有至少第一预定关系，则
开始以准备切换状态的切换过程，
确定在第二预定的将来时间所述服务质量值将是可接受的第二可能性，所述第二预定的将来时间比所述第一预定的将来时间早；
如果所述第二可能性是在第二时间的服务质量将不是可接受的，则完全实施切换；
如果所述第二可能性是在第二时间的服务质量将是可接受的，则维持所述准备切换状态。
2.权利要求1的方法，其中，确定关于具有所述无线局域网络的多个接入点的无线通信链路的服务质量值包括：在采样时间周期上，确定关于具有所述多个接入点的所述无线通信链路的多个服务质量值。
3.权利要求2的方法，其中，确定在预定的将来时间、所述关于具有多个接入点的无线通信链路的所述服务质量值同所述至少一个阈值将具有至少所述预定关系的所述第一可能性和所述第二可能性，包括：使用所述多个服务质量值来估计在所述预定的将来时间的预计服务质量。
4.权利要求3的方法，其中，确定在预定的将来时间、所述关于具有多个接入点的无线通信链路的所述服务质量值同所述至少一个阈值将具有至少所述预定关系的所述第一可能性和所述第二可能性，进一步包括：使用所述多个服务质量值来推断在所述预定的将来时间的预计服务质量。
5.权利要求4的方法，其中，使用所述多个服务质量值来估计在所述预定的将来时间的预计服务质量进一步包括：通过所述多个服务质量值，使用最小平方线拟合处理，来推断在所述预定的将来时间的预计服务质量。
6.权利要求5的方法，其中，使用所述多个服务质量值来估计在所述预定的将来时间的预计服务质量进一步包括：确定对应于所述预计服务质量的标准误差值。
7.权利要求6的方法，其中，确定在预定的将来时间、所述关于具有多个接入点的无线通信链路的所述服务质量值同所述至少一个阈值将具有至少所述预定关系的可能性，进一步包括：使用所述标准误差值，来确定在所述预定的将来时间、所述预计服务质量同所述至少一个阈值将具有至少所述预定关系的概率。
8.权利要求1的方法，进一步包括：当存在以下至少预定的可能性时，提供第一信号：即，所述至少预定的可能性是指，在所述预定将来时间，所述关于具有多个接入点的无线通信链路的所述服务质量值同所述至少一个阈值将具有至少所述预定关系的可能性。
9.权利要求1的方法，其中所述预定的将来时间为10秒。
10.权利要求1的方法，包括：
监控用于所述无线局域网络的至少某些接入点的无线通信路径；
在采样周期上，针对至少某些所述被监控的无线通信路径中的每一个，确定多个测量的服务质量度量，
对于至少某些所述被监控的无线通信路径，使用所述多个测量的服务质量度量来推断可能的将来服务质量值；
使用所述的可能的将来服务质量值，确定至少一个所述被监控的无线通信路径将继续提供可行的无线通信服务的概率；
使用所述概率来确定当前支持无线局域网络通信的无线订户单元是否可能立即需要把所述通信切换到所述无线广域网络。
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