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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeits-Roamingstechnik
in dem Infrastrukturtyp einer drahtlosen lokalen Netzwerkumgebung.
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Ein
LAN (lokales Netzwerk) wird normalerweise als kabelgebundenes Netzwerk
entwickelt und verwendet. In den vergangenen Jahren wurde im Zusammenhang
mit den hohen Übertragungsgeschwindigkeiten
und dem Fortschritt in der mobilen Computertechnik und den mobilen
Geräten
das drahtlose LAN entwickelte und verwendet.
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Das
drahtlose LAN ist ein Netzwerksystem, bei dem ein Teil eines kabelgebundenen
LAN durch ein drahtloses System so ausgeführt ist, dass ein Station in
das LAN integriert wird, und in vielen Fällen wird ein Ethernet als
kabelgebundenes LAN verwendet.
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In
diesem Falle ist eine Station normalerweise der allgemeine Ausdruck
für einen
PC mit einem FH-WLAN (drahtloses Frequenzsprung-LAN) Anschluss und
Vorrichtungen eines Notebook-PCs, in die eine FH-WLAN-Karte eingesteckt
wird, ein Schreibtisch-PC, der einem FH-WLAN-ISA (Industral Reference
Architecture – industrielle
Standardarchitektur) Anschluss besitzt, oder ähnliches. Falls das drahtlose
LAN einem Typ entspricht, der zu den nachfolgenden (3) gehört, gibt
die Station der mobilen Station (Terminal) zu erkennen, dass ein
drahtloser Terminalanschluss vorhanden ist und wechselte die Kommunikation
während
der Bewegung.
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Neben
dem drahtlosen LAN gibt es (1) drahtlose LANs, mit denen das nächste Netzwerk
als privates Netzwerk gebildet wird, (2) das drahtlose LAN, in dem
die Zugriffspunkte (APs) die drahtlosen Terminals mit der Hauptnetzwerkleitung
verbinden, wobei das Netzwerk so ausgeführt ist, dass ein Terminal, das
an ein vorhandenes kabelgebundenes LAN angeschlossen ist, zur drahtlosen
Verbindung wechseln kann, und (3) der Infrastrukturtyp eines drahtlosen LAN,
in dem eine Mehrzahl von Zugriffspunkte vorhanden ist, die eine
Kommunikation mit einem mobilen Terminal, wie tragbaren Terminal
o.ä., ermöglicht, das
einen drahtlosen Terminalanschluss besitzt.
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In
dem Infrastrukturtyp des kabellosen LAN, wie oben unter (3) beschrieben,
führt die
Station einer Operation (Suche) aus, zum Finden des Zugriffspunktes
mit dem sich die Station verbinden kann, nachdem die Station einem
Prüferanfragerahmen ausgesendet
hat und einen Antwortrahmen empfangen hat, um das Roaming (das bedeutet
den Wechsel der Kommunikationsverbindung von einem Zugriffpunkt
zu einem anderen Zugriffspunkten) von einem Zugriffpunkt mit dem
die Station verbunden ist zu einem anderen Zugriffpunkt auszuführen.
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Die
normale Abfrage enthält
normalerweise zwei Abfragetypen (Einstellzustände), d. h. einer aktiven Abfragemodus
und einen passiven Abfragemodus. Zunächst wird der aktive Abfragemodus
ausgeführt,
und dann wechselt der Abfragemodus in den passiven Abfragemodus,
wenn ein Zugriffpunkt nicht innerhalb der BSS (Basic Service Set – Grundeinstellungen)
gefunden werden kann, und dann wird der passive Abfragemodus ausgeführt. Falls
jetzt kein Zugriffpunkt gefunden werden kann, werden der aktive
Abfragemodus und der passive Abfragemodus wiederholt.
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Da
das US-Band (Frequenzband) beispielsweise 79 Kanäle zwischen 2400,0 MHz und
2483,5 MHz verwendet, müssen
in der oben beschriebenen Operation (Abfrageoperation) alle Kanäle (maximal 79
Kanäle)
abgefragt werden, um einen verbindbaren Zugriffspunkt zu finden.
Das Roaming wird durch Übertragen
eines Authentifizierung-Anfragerahmens (der Rahmen, durch den die
Station die Authentifizierung zum Eintritt in den Zugriffpunkt anfragt (IEEE802.11))
von der Station zum Zugriffpunkt, der zur Abfrage zum ersten Mal
verbunden wurde, und den Empfang der Authentifizierungs-Antwortrahmens,
durch den der Zugriffpunkt die Station authentifiziert, von dem
Zugriffpunkt ausgeführt.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Roamingssystem trennt sich die mobile Station (im
folgenden einfach als "Station" bezeichnet) von
dem aktuellen Zugriffpunkt, frägt
dann alle verbindbaren Zugriffspunkte ab und führt dann einen Verbindungsvorgang
mit dem Zugriffpunkt aus, der die maximale RSSI (Receive Signal
Strength Indicator – Empfangssignalstärkenanzeige)
besitzt. Als Ergebnis ist die gesamte Zeit, die für das Roaming
erforderlich ist, extrem lang, zwischen mindestens 1 Sekunde bis maximal
13 Sekunden. Das bedeutet, dass die Zeit für die Trennung von der Station
lange dauert, und es somit zu ernsthaften Problemen in einem AGV
(Automatic Guided Vehicle – ferngesteuerte
Fahrzeug), etc., das ständig
gesteuert werden muss, kommt, da sich die Station bewegt.
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Daher
hat in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei-11-268 657 der Anmelder
dieser Anmeldung eine Hochgeschwindigkeits-Roamingverfahren vorgeschlagen,
in dem das Roaming gestartet wird, nachdem die Signalstärke unterhalb
einen Schwellenwert fällt, dann
werden die Funkverhältnisse
miteinander verglichen, in dem die als benachbarte Zugriffspunkten
registrierten Zugriffspunkten abgefragt werden und dann eine Verbindungsoperation
synchron mit dem Zugriffpunkt durchgeführt wird, der die besten Kommunikationsverhältnisse
besitzt.
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Im
speziellen prüft
dieses Hochgeschwindigkeits-Roamingverfahren zunächst durch eine Suche in den
Speichern, ob Sprunginformation der registrierten benachbarten Zugriffspunkten,
die in dem Zugriffpunkt, mit dem die Station gerade verbunden ist, gespeichert
und registriert sind, erhalten (heruntergeladen) wurde. Falls die
Sprunginformation heruntergeladen wurde, wird der Sprungkanal, das Sprungmuster
und die TSF-Zeit basierend auf den erhaltenen Sprunginformationen über den
kabellosen MAC-Kontoller an den benachbarten Zugriffspunkte angepasst,
und der Prüftanfragerahmen
wird direkt zu dem benachbarten Zugriffpunkt übertragen, um die RSSI-Funksignale
zu überwachen,
wenn die Funksignal-Qualität des Zugriffspunktes
mit dem die Station gerade verbunden ist unterhalb einen Schwellenwert
fällt.
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Der
Prüfeantwortrahmen,
der von dem Zugriffpunkt als Antwort auf diese Anfrage gesendet werden
wird, wird empfangen und dann wird der Zugriffpunkt mit der höchsten RSSI
aus den überwachten
RSSIs als Roaming-Zugriffpunkt (d.h. Verbindungs-Zugriffpunkt) bestimmt
und dann wird der Authentifizierungs-Anfragerahmen über den
kabellosen MAC-Kontroller
an den Zugriffpunkt gesendet. Wenn der Authentifizierungs-Antwortrahmen
von dem Zugriffpunkt, der den Authentifizierungs-Anfragerahmen über den
kabellosen MAC-Kontroller
gesendet hat, empfangen wurde, wird der Verbindungs-Zugriffpunkt
in den Zugriffpunkt geändert,
der das Ziel ist, an den die Authentifizierungs-Anfragen gesendet werden
(Authentifizierungsstelle).
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Gemäß einer
solchen Operation kann die Station die Sprunginformation über benachbarte
Zugriffspunkten von den Zugriffpunkt herunterladen, mit der die
Station nun verbunden ist. Dazu wird der Zugriffpunkt mit der besten
RSSI aus den benachbarten Zugriffspunkten innerhalb einer kurzen
Zeit ausgewählt,
basierend auf der Sprunginformation, die heruntergeladen wurde,
wenn die Funksignalqualität
unterhalb den Schwellwert fällt
und somit kann der Zugriffpunkt als Roamingziel bestimmt werden.
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Bevor
jedoch die Operation zu einer Verbindungsoperation wechselt, wird
nach dem Hoch geschwindigkeits-Roamingverfahren, das in der japanischen
Patentanmeldung Nr. Hei-11-268
657 beschrieben wurde, die Roamingsfunktion gestartet, nach dem
die Funksignalqualität
unterhalb den vorbestimmten Schwellwert fällt, dann werden die Zugriffspunkte,
die als benachbarte Zugriffspunkten registriert wurden abgefragt
und ihre Funkverbindungen werden gegenseitig verglichen, und die
Verbindungsoperation wird mit dem Zugriffpunkt synchronisiert, der
die beste Kommunikationsumgebung hat. Folglich besteht das Problem
darin, dass Zeit bis zur Verbindungsoperation verstreicht.
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Ein
Netzwerk, das eine Mehrzahl von Zugriffspunkten und mindestens ein
mobiles Terminal hat, ist in US-A-5 790 536 beschrieben. Das beschriebene
Netzwerk beabsichtigt den Netzwerkverkehr zu minimieren, die Länge des
Kommunikationspfads zu verkürzen
und die Roamingszeit zu reduzieren. Dazu werden Sprunginformationen
der benachbarten Zugriffspunkte dem mobilen Terminal zur Verfügung gestellt.
Wenn die Signalstärke
des aktuellen Zugriffspunktes kleiner als ein gegebener Schwellwert
ist, versucht das mobile Terminal sich solange mit einem benachbarten
Zugriffpunkt zu verbinden, bis ein Zugriffpunkt mit einer geeigneten
Signalstärke und
geeigneten Kosten gefunden wird.
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Hochgeschwindigkeits-Roamingverfahren
bereitzustellen, das in der Lage, das Roaming in einer kurzen Zeit
auszuführen,
indem sofort eine Verbindungsoperation mit dem benachbarten Zugriffpunkt
ausgeführt
wird, der die beste Kommunikationsumgebung zu dem Zeitpunkt hat,
wenn die Funksignalestärke
mit dem verbundenen Zugriffpunkt unter den Schwellwert fällt.
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(Vorrichtung zur Lösung dieser
Aufgabe).
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 erzielt.
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In
der oben beschriebenen Konfiguration stellt jeder Zugriffspunkt
vorzugsweise zunächst.
einen Zugriffspunkt aus den Zugriffspunkten, die mit dem gleichen
Teilnetz verbunden sind als Hauptzugriffspunkt ein und stellt alle
Zugriffspunkte außer dem
Hauptzugriffspunkt als Nebenzugriffspunkte ein, der Hauptzugriffspunkt
sendet zu vordefinierten Zeitpunkten ein Hauptfunksignal, das Zeitinformation enthält, in das
Netzwerk aus und die Nebenzugriffspunkte operieren synchron mit
den Hauptzugriffspunkt, indem sie das Hauptfunksignal empfangen und
die Zeitinformation aus dem Hauptfunksignal mit der eigenen Zeitinformation vergleichen,
um diese zu korrigieren. In diesem Falle sichert vorzugsweise ein anderer
Zugriffspunkt, der mit dem gleichen Teilnetz verbunden ist, den
Hauptzugriffspunkt, um diesen zu ersetzen, falls die Operation des
Hauptzugriffspunktes aus einem vordefinierten Grund angehalten wird.
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Ebenfalls
wird das mobile Terminal vorzugsweise nachfolgend mit dem Zugriffspunkt
verbunden, der die zweitbeste Funkverbindung besitzt, wenn dieses
mobile Terminal mit dem Zugriffspunkt verbunden ist, der die beste
Funkverbindung besitzt.
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Ebenfalls
wird das mobile Terminal vorzugsweise mit einem Zugriffspunkt verbunden,
der eine gute Kommunikationsbedingung besitzt, in dem alle Frequenzkanäle abgetastet
werden, wenn das mobile Terminal nicht mit einem benachbarten Zugriffspunkt
verbunden wird.
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Ebenfalls
wird das mobile Terminal vorzugsweise mit dem Zugriffspunkt verbunden,
der die beste Kommunikationsbedingung besitzt, indem alle verbindbaren
Zugriffspunkten abgefragt werden, die zum den Startzeitpunkt in
dem Netzwerk bereitgestellt werden.
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[1]
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1 ist
eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel eines kabellosen
lokalen Netzwerks zeigt, in dem ein Hochgeschwindigkeits-Roamingverfahren
der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.
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[2]
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2 ist
ein Blockschaubild, das ein Aufbaubeispiel eines Zugriffspunktes
zeigt.
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[3]
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3 ist
ein Blockschaubild, das ein Aufbaubeispiel einer Station zeigt.
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[4]
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Ablaufbeispiel eines Hauptzugriffspunktes
als Syn chronisationsreferenz zeigte.
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[5]
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5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Ablaufbeispiel eines Nebenzugriffspunktes
zeigt, der synchron mit den Hauptzugriffspunkt arbeitet.
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[6]
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6 ist
ein Flussdiagramm, das die Übertragung-
und Aktualisierungsoperationen von Sprunginformationen jedes Zugriffspunktes
zeigt.
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[7]
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7 ist
ein Flussdiagramm, das die Empfangs- und Aktualisierungsoperationen
von Sprunginformationen jedes Zugriffspunktes zeigt.
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[8]
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8 ist
ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Hochgeschwindigkeits-Roamingsoperation
der Station zeigt.
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[Ausführungsbeispiele der Erfindung]
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Die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im folgenden detailliert unter
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert.
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[Aufbaubeispiel eines
kabellosen lokalen Netzwerkes]
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1 ist
eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel eines kabellosen
LAN zeigt, auf das ist ein Hochgeschwindigkeits-Roamingverfahren
der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. In 1 sind
ein Ethernet 1, eine Mehrzahl von Zugriffspunkten AP1,
AP2, ... AP6, die in dem Ethernet 1 vorhanden sind, und
eine Station 3, die sich in Pfeilrichtung bewegt, als kabelloses
LAN 100 dargestellt (in 1 ist eine
mobile Station dargestellten, aber die Station ist nicht darauf
beschränkt. Eine
Mehrzahl von mobilen Stationen kann verwendet werden).
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Außerdem fungieren
die jeweiligen Zugriffspunkten als eine Art Brücke zwischen dem Ethernet 1 und
der Station 3. Jeder Zugriffspunkt empfängt den Rahmen, der an die
MAC (Media Access Control – Medienzugriffssteuerung)
Adresse einer untergeordneten Stationen 3 gerichtet ist,
aus dem IEEE802.3 (Referentspezifikation) Rahmen, der von der Hauptleitung
des Ethernet übertragen
wurde, konvertiert dann diesen Rahmen der IEEE802.3-Spezifikation und überträgt dann
den Rahmen zu der entsprechenden Station. Außerdem wird der Rahmen, der
von der untergeordneten Station 3 an die Hauptleitung (Ethernet)
gesendet wurden, in umgekehrter Reihenfolge übertragen.
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In
diesem Falle bezeichnen die Kreise, die als eine Zelle des Zugriffspunktes
AP1, eine Zelle des Zugriffspunktes AP2, ... in 1 dargestellt
sind, Funkzonen (in diesem Falle Mikrozellen, die jeweils ein Radius
von mehreren 10 m bis mehreren 100 m haben), der jeweiligen Zugriffspunkten
AP1, AP2, .... außerdem
zeigt die Zelle des schraffierten Zugriffspunktes AP2 die Beziehung
der Zelle mit den überlappenden
benachbarten Zugriffspunkten AP1, AP3, ..., AP6, für den Fall,
dass das Augenmerk auf dem Zugriffspunkt AP gerichtet ist.
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[Aufbaubeispiel eines
Zugriffspunktes]
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2 ist
ein Blockschaubild, das ein Aufbaubeispiel eines entsprechenden
Teiles eines Zugriffspunktes zeigt. Ein Zugriffspunkt 2 umfasst
eine CPU 21, einen kabellosen MAC-Kontroller 22, einen Ethernetcontroller 23 und
ein EEPROM 24.
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Die
CPU 21 führt
die Steuerung des gesamten Zugriffspunktes 2 aus. Diese
CPU steuert ebenfalls die Übertragungszeitpunkte
der Zugriffinformationen von dem Zugriffspunkt 2 und die
Information der benachbarten Zugriffspunkte in das Ethernet, um
so die Hochgeschwindigkeits-Roamingoperation gemäß der vorliegenden Erfindung
zu ermöglichen, speichert
und aktualisiert die Sprunginformationen der benachbarten Zugriffspunkte,
etc. durch entsprechende Vorrichtungen (Programme), die in dem EEPROM 24 gespeichert
sind und steuert die Ausführung
der Roamingsoperation.
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Der
kabellose MAC-Kontroller 22 hat sowohl eine Datendienstfunktion
für die
MAC-Ebene und die PHY-Ebene (physikalische Ebene) mittels Funk und eine
Managementfunktion zur Steuerung. Der kabelloses MAC-Kontroller 22 überträgt/empfängt die Rahmen über die
PHY-Ebene und steuert die Funkmedien und die Datenübertragung/den
Empfang.
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Der
Ethernetcontroller 23 hat ein Funktion für die Steuerung
der PHY-Ebene in dem kabelgebundenen Abschnitt. Der Ethernetcontroller 23 überträgt/empfängt die
Rahmen über
die PHY-Ebene und führt
eine Übertragung/einen
Empfang von Daten zu/von dem Ethernet 1 aus und steuert
die Übertragung/den
Empfang.
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Das
EEPROM 24 speichert Vorrichtungen (Programme) zur Speicherung
und Aktualisierung der Sprunginformation von benachbarten Zugriffspunkten,
etc. und zur Ausführung
von Roamingsoperationen, maximal vier benachbarte Zugriffspunkte werden
vorab registriert (d.h. die Kanäle
oder Identifikationsinformation von maximal vier benachbarten Zugriffspunkten)
unter Verwendung von NMS (Network Management System – Netzwerkmanagementsystem),
die die Initialisierungswerte, die zum Start erforderlich sind,
und weiteres.
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Auch
hat jeder Zugriffspunkt einen nicht dargestellten Speicher (DRAM,
Flash-Speicher, der Daten von einem installierten, entfernbaren
Speichermedium lesen und schreiben kann, optische Disk, oder ähnliches)
und speichert die Sprunginformationen der registrierten benachbarten
Zugriffspunkte, etc.
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[Aufbaubeispiel der Station]
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3 ist
ein Blockschaubild, das ein Aufbaubeispiel der Station zeigt. In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
kennzeichnet die Stationen eine mobilen Station (mobiles Terminal),
die einen kabellosen Terminalanschluss hat und tauscht mit ihr die Kommunikation
aus, während
sie sich bewegt. Diese Station 3 umfasst eine CPU 31,
einen kabellosen MAC-Kontroller 32 und
ein EEPROM 33.
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Die
CPU 31 führt
die Steuerung der gesamten Station 3 aus. Diese CPU 31 steuert
ebenfalls das Herunterladen der benachbarten Zugriffspunkte von
dem verbundenen Zugriffspunkt, die Entscheidung des Roaming-Ziel,
etc., basierend auf den entsprechenden Vorrich tungen (Programme),
die in dem EEPROM 33 gespeichert sind, um die Hochgeschwindigkeits-Roamingsoperation
gemäß der vorliegenden
Erfindung auszuführen.
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Der
kabellose MAC-Kontroller 32 hat sowohl eine Funktion für einen
Datendienst für
die MAC-Ebene und die PHY-Ebene (physikalische Ebene) mittels Funk
und eine Managementfunktion für die
Steuerung. Der kabellosen MAC-Kontroller 32 überträgt/empfängt den
Rahmen über
die PHY-Ebene und führt
die Steuerung und das Management der Funkmedien und Datenübertragung/-Empfang
aus.
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Das
EEPROM 33 speichert Vorrichtungen (Programme) zur Ausführung der
Hochgeschwindigkeits-Roamingsoperation gemäß der vorliegenden Erfindung,
konstante Werte, etc.
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Die
Station 3 hat ebenfalls einen nicht dargestellten Speicher
(DRAM, Flash-Speicher der Daten von einem installierten entfernbaren
Speichermedium speichern und lesen kann, FD, magnetische Platte,
optische Disk, oder ähnliches)
und speichert die Sprunginformation der benachbarten Zugriffspunkte, die
von dem verbundenen Zugriffspunkt heruntergeladen wurden.
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[Merkmale des Hochgeschwindigkeits-Roamingverfahren]
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Ein
Merkmal des Hochgeschwindigkeits-Roamingverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
besteht darin, dass in dem Infrastrukturtyp einer kabellosen lokalen
Netzwerkumgebung, ein kabelloses LAN sich mit dem als nächstes ausgewählten Zugriffspunkt
während
der Bewegung der Station verbindet/trennt, wobei alle Zugriffspunkte
mit der gleichen ESS ID (Extended Service Set ID: die gleiche ESS
ID in dem kabellosen Netzwerk wird als "gleiche Domäne" bezeichnet), die mit dem gleichen Teilnetz über Kabel
verbunden sind, synchron betrieben werden.
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Aus
diesem Grund wird vorab ein Zugriffspunkt aus den jeweiligen Zugriffspunkten,
die mit den gleichen Teilnetz in verbunden sind (das Teilnetz mit der
gleichen Netzwerkadresse in dem kabelgebundenen Netzwerk), als Hauptzugriffspunkt
festgelegt und dann wird eine Referenzsignal erzeugt, das benötigt wird,
um die Synchronisation eines Zugriffspunktes in dem gleichen Teilnetz
herzustellen. Der Zugriffspunkt für die Erzeugung dieses Signals
wird als Hauptzugriffspunkt bezeichnet (im Folgenden einfach als "Master AP" bezeichnet). Dieser
Master AP sendet ein Referenzsignal mit TSF (Time Synchronization
Function – Zeitsynchronisationsfunktion)
Zeitinformation in das angeschlossene Kabel-Ethernet-Netzwerk aus,
die als Referenz für
die regelmäßige Synchronisation
der Zugriffspunkte dient (im Folgenden als „Hauptfunksignal" bezeichnet).
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Das
Hauptfunksignal, das von dem Master AP ausgesendet wurde, wird von
den anderen Zugriffspunkten (im folgenden als „Neben AP" bezeichnet), außerdem Master AP, empfangen.
Der Neben AP wird mit synchron mit dem Hauptfunksignal betrieben,
das von dem Master AP ausgesendet wurde. Entsprechend werden alle
Zugriffspunkte in der gleichen Domäne des gleichen Teilnetz synchron
betrieben.
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Ebenfalls
senden alle Zugriffspunkte regelmäßig ihre eigene Sprunginformationen
wie das Sprungmuster, die Sprungeinstellungen, die TSF-Zeit, etc.
(im Folgenden als „ETH-Funksignalrahmen" bezeichnet) in das
Ethernet-Netzwerk aus. In diesem Fall ist der ETH-Funksignalrahmen
ein spezieller Rahmen für
die Hochgeschwindigkeits-Roamingsoperation der vorliegenden Erfindung (das
bedeutet der Funksignalrahmen, der durch das Ethernet geht) und
ist ein Multicast-Rahmen, der von den Zugriffspunkten verwendet
wird um auf der kabelgebundenen Seite die bekannten Informationen gegenseitig
auszutauschen.
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Zusätzlich hat
der Zugriffspunkt zuvor die Aufgabe, eine vorbestimmte Anzahl von
Zugriffspunkten festzulegen und zu speichern, mit der sich eine
Station als Nachbar-Zugriffspunkt nacheinander verbinden muss. Auch
dient der einzelne Zugriffspunkt zum Empfang der Sprunginformation,
die von den registrierten Zugriffspunkt übertragen wurde und zur Erstellung/Aktualisierung
der Datenbanken in dem eigenen Zugriffspunkt.
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Im
Gegensatz dazu kann die Stationen die Information der benachbarten
Zugriffspunkte von einem verbundenen Zugriffspunkt herunterladen,
um die Information der benachbarten Zugriffspunkte, die in dem gerade
verbundenen Zugriffspunkt registriert sind, zu speichern.
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Die
Station überwacht
die Funksignale des verbundenen Zugriffspunkts und überwacht
ebenfalls die Funksignale der benachbarten Zugriffspunkte aufgrund
der heruntergeladenen Information der benachbarten Zugriffspunkte.
Als Ergebnis kann diese Station, selbst wenn sich die Station sich
bewegt, den RSSI-Wert und dessen Qualität eines Funksignals von dem
als benachbarten Zugriffspunkt registrierten Zugriffspunkt erfassen,
während
sie mit einem Zugriffspunkt verbunden ist. Wenn die Information
als Datenbank vorliegt, um die Funkumgebungen gegenseitig zu vergleichen,
kann die Station stets selbst die benachbarten Zugriffspunkte, die
eine gute Kommunikationsbedingung haben, erfassen.
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Wenn
die Qualität
des Funksignals von einem verbundenen Zugriffspunkt unter den Schwellenwert
sinkt, beginnt die Station das Roaming und führt direkt die eine Verbindungsoperation
mit dem Zugriffspunkt, der die beste Kommunikationsbedingung aus
den Zugriffspunkten, die als benachbarte Zugriffspunkte registriert
sind, aus, ohne die Frequenzkanäle
anzutasten. Dabei ist die Verbindungsoperation als eine Folge von Übertragung-/Empfangsoperationen
von Prüfanfragerahmen
und Prüfantwortrahmen,
einer Übertragung/einem
Empfang von Authentifizierungs-Anfragerahmen und Authentifizierungs-Antwortrahmen, einer Übertragung/einem
Empfang von Gemeinschaft-Anfragerahmen und Gemeinschaft-Antwortrahmen,
etc. zwischen der Station und dem Zugriffspunkt (IEEE802.11) gekennzeichnet.
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Falls
die Station sich darüber
hinaus nicht mit einem Zugriffspunkt verbinden kann, der die beste Kommunikationsbedingung
unter den als benachbarte Zugriffspunkte registrierten Zugriffspunkte
hat, unter Bezug auf die Datenbank der Station, führt diese Station
nachfolgend eine Verbindungsoperation mit dem Zugriffspunkt aus,
der die zweitbeste Kommunikationsbedingung hat, unter Bezug auf
die Datenbank.
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Das
Ergebnis der Verbindungsoperation mit allen benachbarten Zugriffspunkten,
fragt die Station alle Frequenzkanäle ab (d.h. Ausführen einer
normalen Abfrage), wenn die Station sich mit überhaupt keinen Zugriffspunkt
verbinden kann. Dementsprechend kann die Station mit dem Zugriffspunkt
verbunden werden, der eine gute Kommunikationsbedingung besitzt.
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Außerdem fragt
die Station die vorbestimmte Frequenzkanäle ab und wird mit dem Zugriffspunkt verbunden,
der die beste Kommunikationsumgebung besitzt, wenn die Station zur
Startzeit keine Information von benachbarten Zugriffspunkten erhalten kann.
Dazu kann zum Beispiel angenommen werden, dass ein zweiter Master
AP (hier als "Back-up AP" bezeichnet) im Zugriffspunkt
selbst eingestellt wird und nur dieser einzige Zugriffspunkt aus
den Nebenzugriffspunkte dazu veranlasst wird, den Master AP zu sichern,
etc. In diesem Fall wird der Zugriffspunkt mit der kleinsten Anzahl
von Sprüngen
als Back-up AP gestartet.
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Der
Back-up AP ist jedoch nicht auf diese Bedingung beschränkt. Beispielsweise
kann der Back-up AP auch basierend auf seinem Alias-Namen ausgewählt werden,
der Back-up AP kann auch basierend auf seiner MAC-ID ausgewählt werden,
oder ähnliches.
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[Betrieb des Zugriffspunktes
für das
Hochgeschwindigkeits-Roaming]
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4 und 5 sind
Flussdiagramme, die Aufbaubeispiel darstellen, in denen alle Zugriffspunkte
des gleichen Teilnetzes synchron miteinander betrieben werden. 4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Aufbaubeispiel eines Master AP zeigt,
als Bezug für die
Synchronisation. 5 ist ein Flussdiagramm, das
ein Aufbaubeispiel eines Neben-AP zeigt, der synchron mit dem Master
AP betrieben wird.
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Wie
in 4 dargestellt, sendet die CPU 21 in dem
Master AP sofort das erste Hauptfunksignal zu dem Ethernet-Netzwerk über den
Ethernet-Netzwerk-Controller 23 zum Startzeitpunkt aus,
um die Zugriffspunkte miteinander zu synchronisieren (Schritt S41).
Dann wird entschieden, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist
(Schritt S43). Diese Abläufe
werden zu vorbestimmten Zeitintervallen regelmäßig wiederholt (Schritt S43,
Schritt S44).
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Wie
in 5 dargestellt, wird im Gegensatz dazu in dem Neben-AP
im Start-Bereitschaftszustand
entschieden, ob das erste Hauptfunksignal von dem Master AP empfangen
wurde (Schritt S51). Wenn festgestellt wurde, dass das erste Hauptfunksignal
empfangen wurde (wenn die Entscheidung in Schritt S51 JA ist), startet
der Neben-AP synchron mit dem Hauptfunksignal (Schritt S52). Wie
oben beschriebenen wird das Hauptfunksignal von dem Master AP zu
vorbestimmten Zeitintervallen regelmäßig übertragen. Für den Fall,
wenn der Master AP aus irgendeinem Grund angehalten wird, kann das
Hauptfunksignal von dem Neben-AP nicht empfangen werden. Daher wird,
wenn das Hauptfunksignal N-mal nacheinander nicht empfangen wurde,
wobei n die Anzahl zählt,
in denen das Hauptfunksignal innerhalb einer bestimmten Zeit nicht
empfangen wurde, der Back-up-AP gestartet (Schritt S53). Dann wird
die Anzahl n in der das Hauptfunksignal nicht empfangen wurde mit
einer vorbestimmten aufeinander folgenden Anzahl N verglichen (Schritt
S54). Wenn die Anzahl n in der das Hauptfunksignal nicht empfangen wurde
ungleich der aufeinander folgenden Anzahl N ist (mit anderen Worten,
wenn das Hauptfunksignal nur einmal innerhalb der vorbestimmten
Zeit empfangen wurde) (Falls Schritt S54 JA entscheidet), dann werden
die Abläufe
in Schritt S53 und folgende wiederholt.
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Wenn
im Gegensatz dazu die Anzahl n, in der das Hauptfunksignal nicht
empfangen wurde, kleiner als die aufeinander folgende Anzahl N ist (wenn
die Entscheidung in Schritt S54 NEIN ist), wird bestimmt ob der
Neben-AP die Bedingung für
den Back-up-AP erfüllt
(Schritt S56). Wie oben beschrieben, ist die Bedingung für den Back-up-AP,
dass der Zugriffspunkt die kleinste Anzahl von Sprüngen hatte, etc.
Wenn der Neben-AP die Bedingungen für den Back-up-AP erfüllt (wenn
die Entscheidung in Schritt S56 JA ist), dann sendet der Back-up
Neben-AP anstelle des Master AP das Hauptfunksignal (Schritt S57).
Wenn der Neben-AP die Bedingungen als Back-up-AP nicht erfüllen, (wenn
die Entscheidung in Schritt S56 NEIN ist) wiederholt dieser Neben-AP
die Abläufe
in Schritt S53 und folgende.
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Auf
diese Weise, da der Master AP als Synchronisations-Referenz regelmäßig Hauptfunksignale
aussendet, die die TSF-Zeitpunkte als Synchronisations-Referenzsignale
für das
Ethernet enthalten, werden die Neben-AP, die zu dem gleichen Teilnetzes
gehören,
basierend auf dem Hauptfunksignal synchron betrieben. Somit werden
alle Zugriffspunkte in dem gleichen Teilnetzes synchron betrieben.
Wenn der Master AP im Gegensatz dazu aus irgendeinem Grund nicht
arbeitet, erklärt
sich der Neben-AP basierend auf einer eigenständigen Entscheidung als Back-up-AP
und sendet das Hauptfunksignal aus, das für das vorliegende Systemen
wichtig ist. Als Ergebnis können
die Schwierigkeiten auf ein Minimum reduziert werden.
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2. Übertragungs-
und Aktualisierungsoperationen für die
Sprunginformation
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6 und 7 sind
Flussdiagramme, die Ablaufbeispiele der einzelnen Zugriffspunkte
darstellen. 6 ist ein Flussdiagramm, dass
die Übertragungs-
und Aktualisierungsoperationen von Sprunginformationen der einzelnen
Zugriffspunkte darstellt. 7 ist ein
Flussdiagramm, das Empfangs- und Aktualisierungsoperationen der
Sprunginformationen der einzelnen Zugriffspunkte darstellt. In diesem
Fall können
die Operationen in 6 und 7 parallel ausgeführt werden.
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Wie
in 6 dargestellt, sendet die CPU 21 zum
Startzeitpunkt des Zugriffspunktes 2 sofort den ETH-Funksignal-Rahmen,
der die Sprunginformation enthält über den
Ethernetcontroller 23 in das Ethernet 1 (Schritt
S61). Dann wird bestimmt, ob eine zufällige Verzögerungszeit (in diesem Ausführungsbeispiel
0 bis 10 Sekunden) verstrichen ist (Schritt S62). Wenn festgestellt
wird, dass die zufällige
Verzögerungszeit
noch nicht verstrichen ist (wenn die Entscheidung in Schritt S62
NEIN ist), dann wird die Bestimmung in Schritt S62 wiederholt. Wenn
festgestellt wird, dass die zufällige
Verzögerungszeit
verstrichen ist (wenn die Entscheidung in Schritt S62 JA ist), dann
sendet die CPU 21 die nächsten
Sprunginformationen (den ETH-Funksignal-Rahmen, der diese enthält) über den
Ethernetcontroller 23 in das Ethernet aus (Schritt S63).
Diese Operationen wir zu vorbestimmten Zeitintervallen (in diesem
Ausführungsbeispiel
ein Intervall von 10 Sekunden) wiederholt (Schritt S64). Diese zufällige Verzögerung für die Übertragung
des ETH-Funksignalrahmens wird zum Startzeitpunkt festgelegten und
dazu verwendet, um den gleichzeitigen Start der Zugriffspunkte oder
das gleichzeitige Aussenden von Sprunginformationen zu verhindern.
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3. Empfangs-
und Aktualisierungsoperationen für
die Sprunginformation
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Wie
in 7 dargestellt, überwacht die CPU 21,
ob der ETH-Funksignalrahmen von dem Ethernet 1 empfangen
wurde (Schritt S71). Wenn bestimmt wird, dass der ETH-Funksignalrahmen
empfangen wurde (wenn die Entscheidung in Schritt S71 JA ist), geht
der Ablauf zu Schritt S72. Wenn bestimmt wurde, dass der ETH-Funksignalrahmen
nicht empfangen wurde (wenn die Entscheidung in Schritt S71 NEIN
ist), geht die Operation zu Schritt S77.
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Wenn
die CPU 21 den ETH-Funksignalrahmen über den Ethernetcontroller 23 aus
dem Ethernet 1 empfängt
(wenn die entscheidenden Schritt S71 JA ist), wird der Zeitzähler auf
ein vorbestimmten Wert zurückgesetzt
(Schritt S72). In dem Ausführungsbeispiel
wird der vorbestimmten Wert auf 15 Sekunden eingestellt, aber er
ist hierauf nicht beschränkt.
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Wenn
die CPU 21 den ETH-Funksignalrahmen über den Ethernetcontroller 23 aus
dem Ethernet 1 empfängt,
vergleicht sie die ESS-ID des Rahmens mit der eigenen ESS-ID (Schritt
S73). Wenn die ESS-ID des Rahmens nicht mit der eigenen ESS-ID übereinstimmt
(wenn die Entscheidung in Schritt S73 NEIN ist), geht der Ablauf
zu Schritt S76. Wenn die ESS-ID des Rahmens mit eigenen ESS-ID übereinstimmt,
geht der Ablauf zu Schritt S74.
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Wenn
festgestellt wird, dass beide ESS-IDs miteinander übereinstimmen
(wenn die Entscheidung in Schritt S73 JA ist) vergleicht die CPU 21 nacheinander
die Kanäle
(Identifikationsinformation der einzelnen Zugriffspunkte) von den
ETH-Funksignalrahmen mit der Iden tifikationsinformation der benachbarten
Zugriffspunkte (in diesem Ausführungsbeispiel
maximal vier Teile), die in dem EEPROM 24 gespeichert sind,
um zu bestimmen, ob es sich um die Information (die die Sprunginformation
enthält) von
registrieren benachbarten Zugriffspunkten handelt (Schritt S74).
Wenn dann der ETH-Funksignalrahmen des benachbarten Zugriffspunkts übertragen wird
(wenn die Entscheidung in Schritt S74 JA ist) nimmt die CPU 21 die
Sprunginformation aus dem ETH-Funksignalrahmen, der über den
Ethernetcontroller 23 empfangen wurde und speichert (sichert)
die Sprunginformation in dem Speicher (Schritt S75). Der Ablauf
geht zurück
zu Schritt S71 und die Abläufe
in Schritt S71 und den folgenden Schritten werden wiederholt. Wenn
im Gegensatz dazu der ETH-Funksignalrahmen
von einem benachbarten registrierten Zugriffspunkt nicht übertragen
wurde (wenn die Entscheidung in Schritt S 74 NEIN ist) geht der
Ablauf zu Schritt S76.
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Wenn
die ESS-ID des empfangenen ETH-Funksignalrahmens nicht mit eigenen
ESS-ID übereinstimmt
(wenn die Entscheidung in Schritt S73 NEIN ist), oder wenn der Rahmen
nicht der ETH-Funksignalrahmen ist, der von dem registrierten benachbarten
Zugriffspunkt übertragen
wurde, dann löscht
die CPU 21 den empfangenen ETH-Funksignalrahmen (Schritt
S76). Der Ablauf geht zu Schritt S71 zurück, und die Abläufe in den
Schritten S71 und den folgenden Schritten werden wiederholt. Wenn die
CPU 21 den ETH-Funksignalrahmen
nicht empfängt
(wenn die Entscheidung in Schritt S71 NEIN ist) bestimmte die CPU 21,
ob der Zeitzähler
am Ende ist (Schritt S77). Wenn der Zeitwert = 0 ist (wenn die Entscheidung
in Schritt S77 JA ist), wird entschieden, dass der Zeitzähler am
Ende ist, und Ablauf geht zu Schritt S79, um den Zeitzähler zurück zu setzen. Wenn
der Zeitwert ≠ 0
ist (wenn die Entscheidung in Schritt S77 NEIN ist), geht der Ablauf
zu Schritt S78. In diesem Fall wird der Zeitzählerwert in Übereinstimmung
mit der verstrichenen Zeit erniedrigt.
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Wenn
der Zugriffspunkt nicht in der Lage ist, den ETH-Funksignalrahmen
zu empfangen (wenn die entscheidenden Schritt S77 NEIN ist) bevor
der Zeitzähler
am Ende ist, löscht
die CPU 21 die gespeicherte Sprunginformation, etc., die
in der Datenbank gespeichert ist (Schritt S78).
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Dann
setzt die CPU 21 den Zeitzähler zurück (Schritt S79). Der Ablauf
geht zu Schritt S71 zurück, und
die Abläufe
in den Schritten S71 und den folgenden Schritten werden wiederholt.
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Da
die Zugriffspunkte, gemäß den obigen Abläufen, die
jeweiligen Sprunginformationen (die ETH-Funksignalrahmen) regelmäßig in das
Netzwerk des Ethernets aussenden (wobei die Sendezeitpunkte der
entsprechenden Zugriffspunkte unterschiedliche sind), können alle
Zugriffspunkte, die zu dem gleichen Teilnetz gehören, gegenseitig die Information
der Sprungmuster, der Sprungeinstellungen und der TSF-Zeiten der
anderen Zugriffspunkte kennen. Da die entsprechenden Zugriffspunkte
die Sprunginformation von den anderen Zugriffspunkten empfangen,
um die Informationen in der eigenen Datenbank zu aktualisieren,
können
sie als Folge daraus die Sprunginformation über das Ethernet gegenseitig
austauschen. Dementsprechend können
die jeweiligen Zugriffspunkte die aktuellen und genauen Sprunginformationen über alle
Zugriffspunkte in dem gleichen Teilnetz kennen.
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[Abläufe in der Station für das Hochgeschwindigkeits-Roaming]
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1. Herunterladen der Sprunginformation
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Die
Station läd
die Sprunginformation der benachbarten Zugriffspunkte herunter,
die in dem verbundenen Zugriffspunkt gespeichert sind. Die Station kann
die Sprunginformation von bis zu vier Zugriffspunkten durch herunterladen
beziehen, die um den verbundenen Zugriffspunkt herum vorhanden sind. Außerdem kann
die Stationen in den Zugriffspunkt eintreten, der zum Startzeitpunkt
durch eine normale Anfrage die maximale RSSI aufweist.
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2. Ablaufbeispiele
für das
Hochgeschwindigkeits-Roaming
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8 ist
ein Flussdiagramm, dass ein Beispiel für einen Hochgeschwindigkeits-Roamingsablauf der
Station 3 zeigt.
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Zuerst
durchsucht die CPU 31 den Speicher, um zu überprüfen, ob
die Sprunginformation von registrierten benachbarten Zugriffspunkten
erhalten wurde (heruntergeladenen), die in dem gerade verbundenen
Zugriffspunkt gespeichert und registriert sind (Schritt S81).
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Wenn
festgestellt wurde, dass die Sprunginformation erhalten wurde (wenn
die entscheidenden Schritt S81 JA ist), dann überwacht die CPU 31 die Funksignale,
um die Sprungfrequenzen der benachbarten Zugriffspunkte miteinander
in Verbindung zu bringen, da alle Zugriffspunkte synchron arbeiten. Dementsprechend
kann die Station die letzte Funksituation des benachbarten Zugriffspunkts,
mit dem die Station nachfolgend verbunden wurde, erfassen und die
Informationen in einer Datenbank abbilden. Wenn dann die Qualität des Funksignals
des gerade verbundenen Zugriffspunktes kleiner als ein Schwellwert wird,
kann die Station in der Datenbank nachsehen (Schritt S82). Somit
kann die Station den Sprungkanal und das Sprungmuster auf den Kanal
anpassen, der die beste Kommunikationsumgebung über den kabellosen MAC-Kontroller 32 besitzt,
dann einen Prüfanfragerahmen
aussenden, dann einen Antwortrahmen empfangen (Prüf-Antwortrahmen),
der von den Zugriffspunkt als Antwort zu der Anfrage durch den Prüf-Anfragerahmen
gesendet wurde, dann den Zugriffspunkt (Verbindungs-Zugriffspunkt)
für das Roamingziel
festlegen, und dann den Authentifizierungs-Anfragerahmen (Authentifizierungs-Anfrage (Verbindungs-Anfrage)) zu dem
Zugriffspunkt über den
kabellosen MAC-Kontroller 32 übertragen.
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Wenn
die CPU 31 den Authentifizierungs-Antwortrahmen (Authentifiziert
(= Verbindung erlaubt)) von den Zugriffspunkt empfängt, dann
die Authentifizierungs-Anfrage über
den kabellosen MAC-Kontroller 32 überträgt, wechselt die CPU 31 von
dem verbundenen Zugriffspunkt zu dem Zugriffspunkt, der das Ziel
für die
gesendete Authentifizierungs-Anfrage darstellt (Authenticator) (Schritt
S84).
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Wenn
die Sprunginformation nicht heruntergeladen wurde (wenn die Entscheidung
in Schritt S81 NEIN ist), fragt die CPU 31 beispielsweise
alle Kanäle
der Funkfrequenzen über
den kabellosen MAC-Kontroller 32 zum Startzeitpunkt ab
(Schritt S85). Dann geht der Ablauf zu Schritt S83.
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Wenn
die Funksignal-Qualität
des gerade verbundenen Zugriffspunkts unter den Schwellwert sinkt,
kann eine Verbindungsoperation direkt mit dem Zugriffspunkt ausgeführt werden,
der die beste Kommunikationssituation der benachbarten Zugriffspunkte
besitzt, indem nur die Sprungkanäle
und die Sprungmuster unter Bezug auf die Datenbank miteinander in
Verbindung gebracht werden. Dementsprechend kann das Roaming in
einer sehr kurzen Zeit ausgeführt
werden.
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Die
Station kann ebenfalls mit dem Zugriffspunkt verbunden werden, der
eine gute Kommunikationsumgebung besitz, die zum Startzeitpunkt
durch normale Anfrage bestimmt wurde. Dadurch kann so eine Station
das Roamingziel selbst bestimmen und sich somit mit dem optimalen
Zugriffspunkt in einer sehr kurzen Zeit verbinden, selbst wenn die
Station an einem Punkt des großen
Netzwerkes startete, in dem eine Mehrzahl von Zugriffspunkten vorhanden ist.
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Oben
wurde ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt.
Aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene
Ausführungsbeispiel
beschränkt,
und es bedarf keiner weiteren Ausführungen, um zum Ausdruck zu
bringen, dass zahlreiche Modifikationen implementiert werden können
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[Vorteile der Erfindung]
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Wie
oben beschrieben, werden gemäß des Hochgeschwindigkeits-Roamingverfahren
in einem kabellosen Netzwerk der vorliegenden Erfindung, da der
AP als Referenz für
die Synchronisation regelmäßig ein
Hauptfunksignal in das Ethernet aussendet, das die TSF-Zeitinformation enthält, die
als Synchronisationsreferenz dient, die Neben-APs im gleichen Teilnetz
synchron mit der Information des Hauptfunksignals betrieben. Daher
werden alle Zugriffspunkte im gleichen Teilnetz synchron betrieben.
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Außerdem,
wenn sich die Station mit einem Zugriffspunkt verbindet, kann die
Station die benachbarten Zugriffspunkte und die Sprunginformation
von dem Zugriffspunkt herunterladen. Die Stationen kann die Funksignale
der benachbarten Zugriffspunkte überwachen,
indem der Frequenzkanal in einem Moment gewechselt wird, der auf
der Information basiert. Dadurch kann die Station die aktuelle Funksituation
des benachbarten Zugriffspunktes erfassen, mit den sie sich als
nächstes
verbindet, und kann diese Informationen als Datenbank vergleichen.
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Wenn
daher die Funksignal-Qualität
des verbundenen Zugriffspunktes unter den Schwellwert sinkt, kann
eine Verbindungsoperation direkt mit dem Zugriffspunkt ausgeführt werden,
der zu diesem Zeitpunkt die beste Funkumgebung besitzt, indem sich auf
die Datenbank bezogen wird, ohne eine Frequenzabfrage und Synchronisation
abzugleichen.
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Die
Station kann sich auch mit dem Zugriffspunkt verbinden, der zum
Startzeitpunkt der Station durch normale Anfrage eine gute Kommunikationsumgebung
aufweist.
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Entsprechend
dieses Verfahrens kann eine Station selbst das Ziel des Roamings
bestimmen, und somit sich mit dem optimalen Zugriffspunkt verbinden,
selbst wenn die Station in einem großen Netzwerken startet, das
eine Mehrzahl von Zugriffspunkten besitzt.
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Wenn
außerdem
der Master-AP aus irgendeinem Grund nicht funktioniert, bestimmt
sich ein Zugriffspunkt selbst als Back-up-Zugriffspunkt und eine
Back-up-Vorrichtung für
das Aussenden von Hauptfunksignalen, die für die vorliegende Erfindung
wichtig sind, wird bereitgestellt. Auf diese Weise können die
Probleme auf ein Minimum reduziert werden.