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VERWEIS AUF BEZOGENE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung nimmt die Priorität aus der provisorischen Anmeldung US 60/829,884 in Anspruch, die am 18.10.2006 eingereicht wurde, sowie von der US 11/774,740, die am 09.07.2007 eingereicht wurde.
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HINTERGRUND
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Die Erfindung betrifft ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) und insbesondere ein Weiterreichen(Handover)-Mechanismus für eine Mobilstation in einem WLAN.
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Dieser Abschnitt dient dazu, den Leser in verschiedene Aspekte der Technologie einzuführen, welche zu verschiedenen Aspekten der Erfindung Bezug nehmen können und welche unterstehend beschrieben und/oder beansprucht werden. Diese Diskussion wird als hilfreich dafür angesehen, den Leser mit Hintergrundinformationen zu versorgen, um ein besseres Verständnis der verschiedenen Aspekte der Erfindung zu erleichtern. Demgemäß versteht es sich, dass diese Aussagen in diesem Lichte gelesen werden und nicht als Zugeständnisse zum Stand der Technik verstanden werden.
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Gemäß einem herkömmlichen Handover-Mechanismus wird ein Weiterreichungs-Vorgang von einer Mobilstation (MS), wie z. B. einem Mobiltelefon, mehr als von einem Zugangspunkt (Access Point; AP) veranlasst. Die Mobilstation führt eine Hintergrund-Abtastung (Background Scan) aus, um Informationen zur Bestimmung von Zeitpunkt und Ziel für den Handover-Vorgang zu sammeln.
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Herkömmlicherweise können sich Hintergrundscans und andere Anwendungen untereinander beeinträchtigen. Beispielsweise kann, gemäß einem Echtzeit-Transport-Protokoll (RTP; real-time transport protocol) ein RTP-Paket Daten mit Echtzeit-Charakteristik tragen, wie etwa interaktive Audio- und Videodaten. Mit Bezug auf 1 wird ein RTP-Paket 10 in Intervallen T ausgesendet. Beispielsweise kann für VoIP(Voice over IP)-Daten T 20 ms betragen (G.711 und G.729) oder 30 ms (G.723.1) betragen; für IPTV-Daten kann T mindestens 20 ms betragen (AMR oder AWB). Beispielsweise werden in einem drahtlosen Netzwerksystem mit 14 WLAN-Kanälen 14 Sekunden benötigt, um einen Durchlauf von Hintergrundscans abzuschließen, wobei S die Zeit ist, welche zum Scannen eines Kanales benötigt wird. Im allgemeinen liegt es zwischen 7 ms und 11 ms. Entsprechend werden 154 ms (11·14) benötigt, um einen Durchlauf für Hintergrund-Scanning bzw. -Abtastung abzuschließen. In diesem Falle können, falls die Priorität den RTP-Paketen 10 zugesprochen ist, die Durchführungen von Hintergrundscan 13 durch Auslieferung von einem RTP-Paket 10 unterbrochen werden, wie in 1b gezeigt. Auf der anderen Seite, falls die Priorität den Hintergrundscan 13 zugesprochen ist, kann die Ausgabe von RTP-Paketen 10 durch den Hintergrundscan 13 blockiert werden, wie in 1c dargestellt.
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Aus der
US 2005/0107 088 A1 ist ein Verfahren bekannt, um im Hintergrund Netzwerke abzutasten.
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Deshalb wird ein Hintergrundscan-Mechanismus bzw. ein Verfahren benötigt, um Hintergrundscan ohne Beeinträchtigung mit anderen Auslieferungs- bzw. Sendevorgängen durchzuführen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bestimmte Aspekte, die dem Schutzbereich der ursprünglich beanspruchten Erfindung entsprechen, werden unten dargelegt. Es ist zu beachten, dass diese Aspekte lediglich dargestellt werden, um dem Leser eine kurze Zusammenfassung von bestimmten Gestaltungen anzubieten, welche die Erfindung annehmen kann, und dass diese Aspekte nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
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Es wird ein Verfahren offenbart, bei dem eine Mobilstation in einem drahtlosen Netzwerksystem mit einer Vielzahl von Basisstation, die in N Kanäle aufgeteilt sind, betrieben wird. Datenpakete werden in einem Zeitintervall p von einer ersten Basisstation des drahtlosen Netzwerksystems, mit dem die Mobilstation gegenwärtig verbunden ist, empfangen. Eine erste Zeitdauer bzw. -periode T wird für einen vollständigen Hintergrundscan bereitgestellt, der Nachrichten von der Vielzahl von Basisstationen, die in dem drahtlosen Netzwerksystem angeordnet sind, überwacht. Der vollständige Hintergrundscan wird in eine Vielzahl von Teilscan-Bereichen unterteilt, von denen jeder Basisstationen von einem der N Kanäle überwacht. Eine zweite Zeitdauer M wird für den Teilscan-Bereich gemäß dem Zeitintervall p, der ersten Zeitdauer T und der Anzahl der Kanäle N bestimmt.
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Eine Mobilstation wird bereitgestellt, die in einem drahtlosen Netzwerksystem mit einer Vielzahl von Basisstationen, die in N Kanäle unterteilt sind, in Betreib ist. Eine Kommunikations-Einheit empfängt Datenpakete zu einem Zeitintervall p von einer ersten Basisstation des drahtlosen Netzwerksystems, mit dem die Mobilstation aktuell verbunden ist. Ein Prozessor stellt eine erste Zeitdauer T für einen vollständigen Hintergrundscan bereit, der Nachrichten von der Vielzahl von Basisstationen, die in dem drahtlosen Netzwerksystem angesiedelt sind, überwacht, und unterteilt den vollständigen Hintergrundscan in eine Vielzahl von Teilscan-Bereichen, von denen jeder Basisstationen von einem der N Kanäle überwacht, und der eine zweite Zeitdauer M für den Teilscan-Bereich gemäß dem Zeitintervall p, der ersten Zeitdauer T und der Anzahl der Kanäle N bestimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung kann eingehender durch Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und Beispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, wobei:
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1A–1C Vorgänge eines herkömmlichen Hintergrundscans für eine Mobilstation in einem drahtlosen lokalen Zugangsnetzwerk veranschaulichen;
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2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks darstellt;
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3 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Mobilstation darstellt;
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4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Hintergrundscan-Verfahrens für eine Mobilstation darstellt, die mit einer Basisstation innerhalb eines WLANs verbunden ist;
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5 einen Datenverkehr veranschaulicht, der durch die Mobilstation beeinflusst wird; und
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6 eine schematische Ansicht eines Hintergrund-Kanal-Scanvorganges darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ein oder mehrere spezifische Ausführungsformen der Erfindung werden unten beschrieben. In dem Bestreben, eine präzise Beschreibung der Ausführungsbeispiele bereitzustellen, werden nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung in der Beschreibung dargelegt. Es sollte anerkannt sein, dass bei der Entwicklung von solchen tatsächlichen Implementierungen, wie bei jedem Konstruktions- oder Design-Projekt, eine Vielzahl von Implementierungs-spezifischen Entscheidungen getroffen werden müssen, um entwicklungsspezifische Ziele zu erreichen, wie etwa die Einhaltung systembezogener oder geschäftsbezogener Anforderungen, welche von einer Implementierung zur anderen variieren können. Außerdem sollte anerkannt sein, dass solch eine Entwicklungsanforderung komplex und zeitraubend sein kann, aber nichtsdestotrotz eine routinemäßige Vorgehensweise bei Design, Herstellung und Fertigstellung für die Fachleute darstellen würde, welche von dieser Offenbarung profitieren.
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Die Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die 2 bis 6 beschrieben, welche im allgemeinen die Steuerung bzw. Regelung einer Mobilstation betreffen. In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, welche einen Teil hiervon bilden und auf veranschaulichende Weise spezifische Ausführungsformen zeigen. Diese Ausführungsbeispiele werden im ausreichenden Detail beschrieben, um es den Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen, und es ist verständlich, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und dass strukturelle logische und elektrische Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung darf deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne verstanden werden. Die führende Ziffer (N) der Bezugszeichen, welche in den Figuren erscheinen, entspricht der Figurennummer, mit der Ausnahme, dass dasselbe Bezugszeichen durchweg verwendet wird, um auf ein identisches Bauteil, das in mehreren Figuren erscheint, Bezug zu nehmen. Es muss verstanden werden, dass viel Elemente, die durch die Beschreibung hinweg beschrieben und veranschaulicht werden von funktionaler Natur sind und in einer oder mehreren physikalischen Einheiten ausgeführt werden können oder andere Gestaltungen annehmen können, die über die beschriebenen oder dargestellten hinausgehen.
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Die Erfindung kann in einer Mobilstation implementiert werden, die mit einem drahtlosen lokalen Netzwerk verbunden ist, das gemäß dem IEEE 802.11-Standard arbeitet.
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Die 2 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerkes. Die 2 veranschaulicht drahtlose lokale Netzwerke (WLANs) 210 und 250. Geräte, die in der Lage sind, drahtlos zu kommunizieren, können auf die WLANs 210 und 250 über die Basisstationen (Zugangspunkte; access points) 211 bzw. 251 zugreifen. Jedes der WLANs 210 und 250 umfasst eine Vielzahl von Basisstationen (nicht dargestellt), die in bzw. auf N Kanäle verteilt sind, wobei N eine positive ganze Zahl ist. Hier kann N gleich 14 sein.
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Das WLAN 210 umfasst zwei Grundelemente, nämlich die Basisstation 211 und eine Client-Netzwerkkarte (nicht dargestellt). Die Basisstation 211 ist mit einer verdrahteten Netzwerkbasis (network backbone) verbunden. Ähnlich umfasst das WLAN 215 die Basisstation 251 und eine Client-Netzwerkkarte (nicht dargestellt). Die Basisstation ist der zentrale Punkt eines WLANs oder ein Verbindungspunkt zwischen einem verdrahteten und einem drahtlosen Netzwerk. Viele Basisstationen können innerhalb eines Gebäudes oder an einem wichtigen Zugangsort angeordnet werden, um Clients (Anwendergeräte), die mit einer WLAN-Netzwerkkarte ausgestattet sind, zu befähigen, selbst bei Bewegung unterbrechungsfreie Verbindung aufrecht zu erhalten. Beispielsweise kann in diesem Falle ein Mobiltelefon 29, das eine drahtlose Kommunikationsfunktion aufweist, von einem Ort 26 zu einem Ort 27 sich bewegen, wobei es die drahtlose Kommunikations-Handover-Funktion nutzt. Die Handover-Funktion das Weiterreichen wird auf Grundlage von Informationen durchgeführt, die durch Hintergrundscan gesammelt bzw. gewonnen werden, der Nachrichten von der Vielzahl der in dem drahtlosen Netzwerksystem angesiedelten Basisstationen überwacht.
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Die 3 stellt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Mobilstation dar. Eine Mobilstation 30 wird in dem drahtlosen Netzwerksystem nach 2 betrieben. Die Mobilstation 30 kann ein Mobiltelefon oder ein anderes tragbares Daten verarbeitendes Gerät sein, das mit einem drahtlosen Sendeempfänger ausgestattet ist. Die Mobilstation 30 umfasst eine Kommunikations-Einheit 31, eine Signaldetektions-Einheit 33, eine Speicher-Einheit 35 und einen Prozessor 37. Die Kommunikations-Einheit 31 sendet Datenpakete in einem Zeitintervall p an eine erste Basisstation des drahtlosen Netzwerksystems, mit dem die Mobilstation gegenwärtig verbunden ist. Der Prozessor 35 stellt eine erste Zeitdauer T für einen vollständigen Hintergrundscan bereit, um Nachrichten von der Vielzahl der in dem Netzwerksystem angesiedelten Basisstationen zu überwachen, und unterteilt den vollständigen Hintergrundscan in eine Vielzahl von Teilscan-Bereichen, von denen jeder Basisstationen eines der N Kanäle überwacht, und bestimmt eine zweite Zeitdauer M für den Teilscan-Bereich gemäß dem Zeitintervall p der ersten Zeitdauer t und der Anzahl der Kanäle N.
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Die überwachte Nachricht kann eine Funksende-Nachrichten (beacon message) sein, die von jeder der Basisstationen regelmäßig ausgesendet wird.
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Der Prozessor 35 bestimmt die zweite Zeitdauer M für den Teilscan-Bereich gemäß der Formel: M ≤ [T/N]/p (Gleichung 1) M ist die größte ganze Zahl kleiner als (T/N)/p.
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Zusätzlich kann die erste Zeitdauer T für einen vollständigen Hintergrundscan weiterhin angepasst werden. Der Prozessor 35 stellt weiterhin eine minimale Schutzzeit (guard time) Tg bereit. Während der minimalen Schutzzeit Tg wird kein Teilscan durchgeführt. Zusätzlich wird der Prozessor 35 die minimale Schutzzeit Tg in Betracht ziehen, wenn er die zweite Zeitdauer M für den Teilscan-Bereich bestimmt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die zweite Zeitdauer M für den Teilscan-Bereich gemäß der Formel bestimmt werden: M ≤ [T/N]/p – Tg (Gleichung 2) M ist die größte ganze Zahl kleiner als {[T/N]/p – Tg}.
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Der Prozessor 35 führt weiterhin den Teilscan-Bereich in dem Intervall der zweiten Zeitdauer M aus, um Nachrichten von den Basisstationen in einem der N Kanäle zu überwachen. Zusätzlich bestimmt der Prozessor 35, ob ein Handover-Vorgang aufgrund der Nachrichten, die durch den Hintergrundscan überwacht werden, ausgeführt werden sollen.
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Die bereitgestellte Information, die von dem Prozessor 35 beim Bestimmen der zweiten Zeitdauer M für den Teilscan-Bereich verwendet wird, kann in einer Speichereinheit 33 gespeichert werden. Hier werden Werte für N, T, Tq, P in der Speichereinheit 33 gespeichert.
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Die 4 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Hintergrundscan-Verfahrens für eine Mobilstation, die mit einer Basisstation innerhalb eines WLANs verbunden ist.
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Im Schritt S400 werden das Zeitintervall p, die erste Zeitdauer T, die Anzahl der Kanäle N und die minimale Schutzzeit Tg bereitgestellt.
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Die 5 veranschaulicht den Datenverkehr, der durch die Mobilstation beeinflusst wird. Hier werden Datenpakete 500, 501, 502, 503, 504, 505, 506, ... zu der Basisstation in dem Zeitintervall p übertragen. Das WLAN umfasst eine Vielzahl von Basisstationen, die in N-Kanäle aufgeteilt sind. Hier beträgt N gleich 14. Ein vollständiger Hintergrundscan wird zu einem Intervall einer ersten Zeitdauer T durchgeführt. Mit anderen Worten: es wird ein vollständiger Hintergrundscan, d. h. ein Hintergrundscan durch die Kanäle 1, 2, ... 14, alle T Millisekunden (msec) lang durchgeführt.
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Im Schritt S401 wird die zweite Zeitdauer M für den Teilscan-Bereich bestimmt. Während der T msec ist eine minimale Schutzzeit Tg vor der Durchführung des Hintergrundscans bewahrt. Demgemäß beträgt die Zeitperiode, die für den Hintergrundscan zur Verfügung steht ([T/N]/p – Tg). Die zweite Zeitdauer M kann gemäß der Gleichung 1 bestimmt werden (M ≤ [T/N]/p – Tg). Zum Beispiel wird ein Teilscan-Bereich, falls M = 3 ist, alle 3 übertragenen Datenpakete lang durchgeführt, wie in 5 gezeigt. Jeder Teilscan-Bereich tastet jeweils einen der 14 Kanäle innerhalb des WLAN ab.
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Im Schritt S402 wird ein Zeitgeber bzw. Timer gestartet, um den Teilscan-Bereich zu initialisieren. Wie beschrieben, wird ein Teilscan-Bereich alle M Datenpakete lang durchgeführt. Zusätzlich werden Datenpakete zu einem Intervall von p msec übertragen. Demgemäß wird ein Teilscan-Bereich alle (m·p) msec lang durchgeführt. Der Auszeitwert (timeout value) für den Timer beträgt (m·p) msec, was gleich ist mit T/N – Tg (msec).
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Im Schritt S403 wird bestimmt, ob ein Datenpaket übertragen werden soll, und falls dies so ist, fährt das Verfahren mit Schritt S411 fort, andernfalls mit Schritt S405.
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Im Schritt S411 wird das Datenpaket übertragen.
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Im Schritt S413 wird bestimmt, ob das im Schritt S411 übertragene Datenpaket das M-te Datenpaket ist. Falls ja, fährt das Verfahren mit Schritt S415 fort, andernfalls kehrt das Verfahren zum Schritt S403 zurück.
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Weil M Datenpakete übertragen worden sind, wird im Schritt S415 ein Teilscan-Bereich ausgeführt, um einen der 14 Kanäle innerhalb des WLAN zu scannen bzw. abzutasten. Nachdem der Teilscan-Bereich vervollständigt worden ist, fährt das Verfahren mit Schritt S409 fort, um zu bestimmen, ob alle der 14 Kanäle gescannt worden sind.
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Falls es kein Datenpaket gibt, das im Schritt S403 übertragen werden soll, wird bestimmt, ob der im Schritt S402 gestartete Timer den Timeout-Wert erreicht hat (Schritt S405). Wenn (M·p) Millisekunden verstrichen sind, seitdem der Timer gestartet ist, wird der Teilscan-Bereich ausgeführt, um einen der 14 Kanäle innerhalb des WLAN zu scannen (Schritt S407). Nachdem der Teilscan-Bereich vervollständigt ist, fährt das Verfahren mit Schritt S409 fort, um zu bestimmen, ob alle der 14 Kanäle gescannt worden sind.
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Falls alle der 14 Kanäle vervollständigt worden sind, endet das Verfahren.
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Die 6 ist eine schematische Ansicht eines Hintergrundkanal-Scanvorganges. Wenn eine Mobilstation einen Hintergrund-Kanalscan beginnt, überträgt die Mobilstation im Schritt S601 ein Null-Paket mit einem Powerbit zum gegenwärtigen AP im Kanal 1, um den gegenwärtigen AP darüber zu informieren, dass sie den normalen Modus verlassen und in den Energiesparmodus schalten wird. Im Schritt S602 schaltet die Mobilstation von Kanal 1 auf Kanal 2 und bereitet sich auf die Suche nach anderen APs vor. Im Schritt S605 überträgt die Mobilstation Anfrage-Funkpakete (Probe Request broadcast packets) an alle neuen APs im Kanal 2 und bittet diese, zu antworten. Im Schritt S607 wartet die Mobilstation auf die Antworten der APs. Die APs im Kanal 2 können Antwortpakete (Probe Response Packets) und Funksignale an die Mobilstation zurücksenden, die ihre RSSI Informationen enthalten. Die Mobilstation überprüft dann, ob es APs mit RSSI gibt, die gegenwärtige APs übersteigen. Im Schritt S609 schaltet die Mobilstation von Kanal 2 auf Kanal 1 zurück. Im Schritt S611 überträgt die Mobilstation ein Null-Paket mit einem No-Power-Bit an den gegenwärtigen AP im Kanal 1, um den gegenwärtigen AP zu benachrichtigen, dass sie in den normalen Modus zurückkehrt. Dieses vervollständigt einen Hintergrundkanalscan.
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Während die Erfindung im Wege von Beispielen und in Hinblick auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Im Gegenteil wird beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und Anordnungen abzudecken (so wie sie für Fachleute offensichtlich sein würden).
