JP2006270665A - 無線lanにおけるハンドオーバー方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基地局AP1は、自局の無線ネットワークBSS1内に存在する端末装置STA毎に異なる識別コードBSSIDを付加して加入処理を行い、加入後は端末装置STA毎に異なる識別コードBSSIDを有するビーコンフレームを送信する。識別コードBSSIDは、無線LAN内の基地局AP1,AP2,…に、予め重複することがないように割り振られている。端末装置STAが隣接する基地局AP2へハンドオーバーしたときは、基地局AP2からその端末装置STAに対して対応する識別コードBSSIDを有するビーコンフレームを送信する。従って、端末装置STAは、無線ネットワークBSS1からBSS2への移動を認識せずに、通信を継続することができる。
【選択図】 図1
Description
無線LANは、基地局(Access Point)APを中心とした基本サービスセット(Basic Service Set)と呼ばれる無線ネットワークBSSで構成されている。基地局APは、無線ネットワークBSS内に存在する端末装置(Station)STAとの通信を行い、その通信フレームを同一無線ネットワークBSS内に存在する他の端末装置STAへ中継したり、他の無線ネットワークに存在する端末装置へ中継することができる。他の無線ネットワークに存在する端末装置へ中継する場合、端末装置から基地局へ送られた通信フレームは、基地局間を接続する固定回線FIX等を介して他の基地局へ転送され、転送先の無線ネットワーク内に存在する端末装置へ到達することになる。無線LANでは、無線ネットワークBSS同士を繋ぐ拡張無線ネットワークESSを拡張サービスセット(Extended Service Set)と呼んでいる。
通信フレームには、管理フレームとデータフレームとがある。管理フレームは、基地局から周期的に送信されるビーコンや、この基地局と端末装置との間でプローブ要求、プローブ応答、認証、参加、脱退等の管理情報を送受信するためのものである。データフレームは、無線ネットワークへの参加が認められた端末装置と基地局との間でデータを送受信するためのものである。
図4は、従来の無線ネットワークへの加入手順を示す図である。
無線ネットワークBSSを構築する基地局APは、無線エリア内での統一された時刻情報や、この無線ネットワークBSSに参加する端末装置STに求める処理能力の要求(Capability Information)を広告するために、ネットワーク情報を示すビーコンフレームを、一定時間間隔で送信する。ビーコンフレームは、無線ネットワークBSSに接近して来る端末装置STAに対して、この無線ネットワークBSSの存在を知らせる役割を果たす。端末装置STAは、ビーコンフレームの受信を待つか、またはプローブ要求フレームを送信することで、積極的に基地局APからネットワーク情報を入手するかを選択する。端末装置STからプローブ要求フレームが送信された場合、基地局APはプローブ応答フレームを返すことになっている。プローブ応答フレームにはビーコンフレームと同様のネットワーク情報が格納されており、端末装置STAでは、ビーコンフレームを待たずにネットワーク情報を得ることができる。
加入を行った端末装置STAは、次に基地局APに対して認証要求フレームを送信する。端末装置STからの認証要求フレームを受信した基地局APは、その端末装置STAを認証するかどうかを判断し、結果を認証応答フレームに格納して送信する。端末装置STAは、認証されれば加入のために次のステップへ進むことになるが、認証されない場合には、この無線ネットワークBSSへの加入を取り止め、脱退しなければならない。
認証された端末装置STAは、次に基地局APに対して参加要求フレームを送信する。参加要求フレームには、端末装置STAの処理能力を示す情報が格納されており、基地局APはこの端末装置STAの能力が、無線ネットワークBSSにとって必要十分であるかを判断する。加入時には、端末装置STAが無線ネットワークBSSの条件と、自らの条件とが合っているかを判断して加入するか否かを決めていたが、参加時には、基地局APが端末装置STAの処理能力を判断する。その結果は、参加応答フレームに格納されて送信される。端末装置STは、参加を認められたならば、無線ネットワークBSSへの加入手続きを完了することになるが、認められない場合には、この無線ネットワークBSSへの加入を取り止め、脱退しなければならない。無線ネットワークBSSへの加入手続きを完了した端末装置STAは、データフレームを送受信することができる。
無線ネットワークBSSへの参加が認められた端末装置STAは、データフレームの送受信を行うことができるが、それ以外には基地局APから定期的に送信されるビーコンフレームを受信する。ビーコンフレームでは、発信元アドレスSAが基地局APのアドレス、識別コードBSSIDが無線ネットワークBSSの識別コード(通常は基地局APのアドレスと同一値)となっている。ビーコンフレームには、発信元アドレスSAや識別コードBSSIDの他、時刻情報や、無線ネットワークBSS内で必要な運用・管理情報が含まれている。端末装置STAは、ビーコンフレームを定期的に受信することでそれらの情報を入手すると共に、基地局APの存在や通信状態を把握するために利用する。
無線ネットワークBSSへの参加が認められた端末装置STAは、一連の通信を終了した後、今度はこの無線ネットワークBSSから脱退を希望する場合がある。この場合は、端末装置STAが、脱退(Disassociation)フレームと非認証(Deauthentication)フレームを基地局APへ送信することで、脱退を通知することができる。逆に、基地局APは、参加を認めた端末装置STAに対して、脱退フレームと非認証フレームを送信することにより、無線ネットワークBSSからの脱退を命じることができる。
一旦無線ネットワークBSSへの参加が認められ、その後無線ネットワークBSSから脱退した端末装置STAは、再び同一の無線ネットワークBSS、またはその無線ネットワークBSSが含まれる拡張無線ネットワークESS内の他の無線ネットワークBSSに再加入する場合、再参加要求フレームを利用することができる。再参加は、以前に加入していた無線ネットワークBSSの基地局APのアドレスを通知することで、再度同じ拡張無線ネットワークESSへ参加する手続きを簡略化する方法である。
図5は、従来のハンドオーバー動作を示す図である。
ハンドオーバーとは、端末装置STAの移動に伴って、他の基地局APの管理下へ移動することをいう。無線ネットワークBSSへの参加まで完了した端末装置STAは、異なる無線ネットワークBSSへハンドオーバーする場合、まず、参加中の基地局AP1の無線ネットワークBSS1から脱退し、次に、移動先の基地局AP2を見つけるためにプローブ要求フレームを送信する。そして、端末装置STAは新しい基地局AP2からのプローブ応答フレームを受信した後、その基地局AP2との間で加入、認証、再参加の手続きを行うことでハンドオーバーを完了する。
この無線LANは、それぞれ無線ネットワークBSS1,BSS2をカバーする基地局AP1,AP2を有しており、無線ネットワークBSS1内には端末装置STA1a,STA1b,…が存在し、無線ネットワークBSS2内には端末装置STA2a,STA2b,…が存在する。無線ネットワークBSS1,BBS2には、オーバーラップする重複エリアOVLが存在している。また、基地局AP1,AP2間には、局間通信のための固定回線FIXが設定され、拡張無線ネットワークESSが構成されている。
基地局AP1は、一定の時間間隔で、時刻1000,1100,1200,1300,…に、周期的にビーコンフレームを送信する。
基地局AP1は、未加入の端末装置に対して、未割当の発信元アドレスSAと識別コードBSSIDを有するビーコンフレームとプローブ応答フレームを送信するが、既に参加が認められた端末装置に対しては、割当済の発信元アドレスSAと識別コードBSSIDを有するビーコンフレームを定期的に送信する必要がある。即ち、この図7に示すように、既加入の端末装置を対象にして割当済の識別コードBSSIDを有するビーコンフレームと、新規加入を希望する未加入の端末装置を対象として未割当の識別コードBSSIDを有するビーコンフレームが送信される。
基地局AP1は、識別コードBSSIDとして“A”が割り当てられた端末装置STA1aからデータフレームを受信するが、受信信号強度等の劣化を検出することで、この端末装置STA1aが遠くに位置していることを知ることができる。また、基地局AP2は、端末装置STA1aから基地局AP1宛のデータフレームを受信し、受信信号強度等を計測する。基地局AP2が基地局AP1宛のデータフレームを受信できる状況は、端末装置STA1aが、基地局AP1,AP2の無線ネットワークBSS1,BSS2が重複エリアOVLに存在している場合である。
ハンドオーバー先の基地局AP2の無線ネットワークBSS2に属している端末装置STA1aが、この無線ネットワークBSS2を含む拡張無線ネットワークESSからの脱退を希望する場合、基地局AP2に対して、脱退フレームと非認証フレームを送信する。基地局AP2は、自らの識別コード管理テーブルから該当する端末装置STA1aのアドレスと識別コードBSSID(=“A”)の登録を抹消し、かつ、拡張無線ネットワークESSを通して、基地局AP1に脱退通知を送信する。この脱退通知には、脱退した端末装置STA1aに割り当てた識別コードBSSIDの情報が含まれている。なお、基地局AP2は、脱退フレームまたは非認証フレーム中の識別コードBSSIDを確認することで、脱退する端末装置STA1aに割り当てられていた識別コードBSSIDと割り当てた基地局(この場合は基地局AP1)のアドレスを知ることができる。
(a) 各基地局APがそれぞれの識別コード割当許可テーブル12を有し、予め割り振られた範囲内で識別コードBSSIDを管理しているが、無線LAN全体で使用可能な識別コードを一元的に管理する統制管理局を設け、各基地局はこの統制管理局からの指定に基づいて端末装置に識別コードを割り当てるようにしても良い。
(b) (a)に述べたように統制管理局で識別コードを一元的に管理する場合、脱退通知は統制管理局へ送信して、“未割当”と“割当済”の管理を行うことも可能である。
(c) 1つの端末装置が無線ネットワークBSSへの参加を完了した時点で、発信元アドレスSAと識別コードBSSIDを切り替えているが、新たな端末装置からプローブ要求フレームを受信した時点で切り替え、その値を付したビーコンとプローブ応答フレームを送信開始するようにしても良い。
(d) ハンドオーバー元の基地局から、ハンドオーバー先の基地局にハンドオーバー要求を行っているが、これとは逆に、ハンドオーバー受け入れ側の基地局からハンドオーバー要求を行うこともできる。
(e) ハンドオーバー元の基地局AP1からハンドオーバー先の基地局AP2に、ビーコンフレームのネットワーク情報を通知し、基地局AP2では基地局AP1のネットワーク情報を有するビーコンフレームを送信するようにしているが、無線LAN内でのネットワーク情報を統一しておけば、ネットワーク情報を引き継ぐ必要はない。
この動作シーケンスは、基地局APが保有する識別コード割当許可テーブル12を更新するために行う処理で、第1の実施例における図9の処理シーケンスに代えて実施されるものである。
(a) 基地局AP1は、一定時間毎に端末装置STA1aの識別コード管理状態問い合わせを行い、応答がないときに識別コード割当許可テーブルを“未割当”に変更しているが、割り当て時から特定時間が経過した時点で、問い合わせを行うことなく“未割当”に変更することもできる。
この実施例3の無線LANは、図4に示す従来の無線ネットワークへの加入手順と、図11に示すハンドオーバー処理を組み合わせたものである。即ち、各無線ネットワークBSSは、1つの固有の識別コードBSSIDと発信元アドレスSA(即ち、基地局APのアドレス)を有し、端末装置が無線ネットワークBSSに加入するとき、その識別コードBSSIDが割り当てられる。また、端末装置が拡張無線ネットワークESS内で、1つの無線ネットワークBSS1から他の無線ネットワークBSS2へハンドオーバーする場合には、ハンドオーバーされる側の無線ネットワークBSS2で、その端末装置に割り当てられた識別コードBSSID等を引き継ぐようにしている。
(a) ハンドオーバー元の基地局AP1からハンドオーバー先の基地局AP2に、ビーコンフレームのネットワーク情報を通知し、基地局AP2では基地局AP1のネットワーク情報を有するビーコンフレームを送信するようにしているが、無線LAN内でのネットワーク情報を統一しておけば、ネットワーク情報を引き継ぐ必要はない。
(b) 実施例3では、各基地局APが、自局の無線ネットワークBSSに参加している端末装置の受信信号強度の低下を検出してハンドオーバー要求を行うようにしている。これとは逆に、ハンドオーバーで他の無線ネットワークBSS2に移動した端末装置STA1からのデータフレームが、ハンドオーバー元の基地局AP1で受信されたときに基地局AP1がこの端末装置STA1をもとに戻すために、基地局AP2に対してハンドオーバー要求を行うようにしても良い。これにより、無線LAN内でハンドオーバー中の端末装置の数を少なくすることができ、不必要なビーコンフレームの送信が減少して安定した通信が可能になる。
(c) 基地局APは、端末装置からの受信信号強度が予め設定された閾値レベル以下となった時にハンドオーバー処理を開始しているが、正常な受信可能限界の第1の閾値レベルと、この第1の閾値レベルよりも高い第2の閾値レベルを設け、自局の識別コードBSSIDを有する端末装置の場合は第1の閾値レベル以下になった時点でハンドオーバー処理を開始し、他局の識別コードBSSIDを有する端末装置の場合は第2の閾値レベル以下になった時点でハンドオーバー処理を開始するようにしても良い。
この実施例4の動作は、実施例3で説明したハンドオーバーとビーコン送信動作の後、一定時間データフレームの送信が途絶えたときに行われる処理である。
STA1a,STA1b 端末装置
BSS1,BSS2 無線ネットワーク
ESS 拡張無線ネットワーク
11 識別コード管理テーブル
12 識別コード割当許可テーブル
Claims (11)
- 第1の無線エリア内に存在する端末装置との間での無線通信を制御する第1の基地局と、該第1の無線エリアと一部のエリアが重複する第2の無線エリア内に存在する端末装置との間での無線通信を制御する第2の基地局を有する無線LANにおけるハンドオーバー方法であって、
前記第1及び第2の基地局が、それぞれ自局の無線エリア内に存在する端末装置から前記無線LANへの参加が要求されたときに、該無線LANに既に参加している端末装置に付与した識別コードとは異なる識別コードを付与して参加を認める処理と、
前記第1及び第2の基地局が、それぞれ参加が認められかつ自局の無線エリア内に存在する端末装置に対して、対応する識別コードを有するビーコンフレームを周期的に送信する処理と、
前記第1の基地局が、前記第1の無線エリア内に存在する端末装置からの受信信号を監視して該受信信号が所定のレベルよりも低下したときに、前記第2の基地局に該当端末装置のハンドオーバーを要求する処理と、
前記第2の基地局が、前記第1の基地局から前記ハンドオーバーの要求があった時に、前記該当端末装置からの受信信号に基づいてハンドオーバーの引き受けの可否を判定する処理と、
前記第2の基地局が前記該当端末装置のハンドオーバーを引き受けた後、その該当端末装置に付与された識別コードを有するビーコンフレームを前記第1の基地局に代わって周期的に送信する処理とを、
行うことを特徴とする無線LANにおけるハンドオーバー方法。 - 第1の無線エリア内に存在する端末装置との間での無線通信を制御する第1の基地局と、該第1の無線エリアと一部のエリアが重複する第2の無線エリア内に存在する端末装置との間での無線通信を制御する第2の基地局を有する無線LANにおけるハンドオーバー方法であって、
前記第1及び第2の基地局が、それぞれ自局の無線エリア内に存在する端末装置から前記無線LANへの参加が要求されたときに、該無線LANに既に参加している端末装置に付与した識別コードとは異なる識別コードを付与して参加を認める処理と、
前記第1及び第2の基地局が、それぞれ参加が認められかつ自局の無線エリア内に存在する端末装置に対して、対応する識別コードを有するビーコンフレームを周期的に送信する処理と、
前記第2の基地局が、前記第2の無線エリア内に存在し、かつ前記第1の基地局から参加が認められた端末装置からの受信信号を監視して該受信信号が所定のレベルよりも上昇したときに、前記第1の基地局に該当端末装置のハンドオーバーを要求する処理と、
前記第2の基地局が、前記該当端末装置のハンドオーバーを引き受けた後、その該当端末装置に付与された識別コードを有するビーコンフレームを前記第1の基地局に代わって周期的に送信する処理とを、
行うことを特徴とする無線LANにおけるハンドオーバー方法。 - 前記第1及び第2の基地局は、それぞれ自局の無線エリア内に存在する端末装置から前記無線LANへの参加が要求されたときに、該無線LANで前記識別コードを一元管理している管理手段に問い合わせて未割当の識別コードを取得し、該端末装置に付与することを特徴とする請求項1または2に記載の無線LANにおけるハンドオーバー方法。
- 前記第1及び第2の基地局は、前記端末装置の参加を認めたときに、予め各基地局に割り振られている前記識別コードを付与すると共に、該識別コードが未割り当てか割り当て済みかを管理する識別コード管理手段と、前記参加が認められた端末装置とその端末装置に割り当てられた前記識別コードの対応を管理する端末管理手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の無線LANにおけるハンドオーバー方法。
- 前記第1の基地局は、前記該当端末装置を前記第2の基地局にハンドオーバーした後、前記第2の基地局からその該当端末装置が前記無線LANから脱退した旨の通知を受けたときに、前記識別コード管理手段によって該当する識別コードを未割り当ての状態に変更することを特徴とする請求項4に記載の無線LANにおけるハンドオーバー方法。
- 前記第1の基地局は、前記該当端末装置を前記第2の基地局にハンドオーバーした後、前記第2の基地局に一定の周期でその該当端末装置の状況を問い合わせ、該第2の基地局からその該当端末装置が前記無線LANに参加中である旨の通知が得られないときに、前記識別コード管理手段によって該当する識別コードを未割り当ての状態に変更することを特徴とする請求項4に記載の無線LANにおけるハンドオーバー方法。
- 第1の無線エリア内に存在する端末装置との間で第1の識別コードを用いて無線通信を制御する第1の基地局と、該第1の無線エリアと一部のエリアが重複する第2の無線エリア内に存在する端末装置との間で第2の識別コードを用いて無線通信を制御する第2の基地局を有する無線LANにおけるハンドオーバー方法であって、
前記第1及び第2の基地局が、それぞれ自局の無線エリア内に存在する端末装置から前記無線LANへの参加が要求されたときに、該基地局が用いる前記識別コードをその端末装置に付与して参加を認める処理と、
前記第1及び第2の基地局が、それぞれの無線エリア内に存在する端末装置に対し、それぞれの基地局が用いる前記識別コードを有するビーコンフレームを周期的に送信する処理と、
前記第1の基地局が、前記第1の無線エリア内に存在する端末装置からの受信信号を監視して該受信信号が所定のレベルよりも低下したときに、前記第2の基地局に該当端末装置のハンドオーバーを要求する処理と、
前記第2の基地局が、前記第1の基地局から前記ハンドオーバーの要求があった時に、前記該当端末装置からの受信信号に基づいてハンドオーバーの引き受けの可否を判定する処理と、
前記第2の基地局が前記該当端末装置のハンドオーバーを引き受けた後、その該当端末装置に対して前記第1の識別コードを有するビーコンフレームを周期的に送信する処理とを、
行うことを特徴とする無線LANにおけるハンドオーバー方法。 - 前記ハンドオーバーを要求する処理において、前記第1の基地局は、
前記第1の無線エリア内に存在して前記第1の識別コードを用いる端末装置からの受信信号が第1の閾値レベルよりも低下したときに、前記第2の基地局に該当端末装置のハンドオーバーを要求し、
前記第1の無線エリア内に存在して前記第2の識別コードを用いる端末装置からの受信信号が前記第1の閾値レベルよりも高く設定された第2の閾値レベルよりも低下したときに、前記第2の基地局に該当端末装置のハンドオーバーを要求することを特徴とする請求項7に記載の無線LANにおけるハンドオーバー方法。 - 第1の無線エリア内に存在する端末装置との間で第1の識別コードを用いて無線通信を制御する第1の基地局と、該第1の無線エリアと一部のエリアが重複する第2の無線エリア内に存在する端末装置との間で第2の識別コードを用いて無線通信を制御する第2の基地局を有する無線LANにおけるハンドオーバー方法であって、
前記第1及び第2の基地局が、それぞれ自局の無線エリア内に存在する端末装置から前記無線LANへの参加が要求されたときに、該基地局が用いる前記識別コードをその端末装置に付与して参加を認める処理と、
前記第1及び第2の基地局が、それぞれの無線エリア内に存在する端末装置に対し、それぞれの基地局が用いる前記識別コードを有するビーコンフレームを周期的に送信する処理と、
前記第2の基地局が、前記第2の無線エリア内に存在し、かつ前記第1の基地局から参加が認められた端末装置からの受信信号を監視して該受信信号が所定のレベルよりも上昇したときに、前記第1の基地局に該当端末装置のハンドオーバーを要求する処理と、
前記第2の基地局が、前記該当端末装置のハンドオーバーを引き受けた後、その該当端末装置に対して前記第1の識別コードを有するビーコンフレームを周期的に送信する処理とを、
行うことを特徴とする無線LANにおけるハンドオーバー方法。 - 前記第2の基地局は、前記該当端末装置のハンドオーバーを引き受けた後、その該当端末装置が一定時間無通信状態となったときに、その該当端末装置を前記無線LANから脱退させることを特徴とする請求項7、8または9に記載の無線LANにおけるハンドオーバー方法。
- 接続している第1の基地局から第2の基地局に切り替える無線LANのハンドオーバー方法において、
前記第1の基地局が、該第1の基地局のエリア内に存在する端末装置との通信において受信信号強度の劣化を検出したとき、該第1の基地局は前記第2の基地局に対してハンドオーバーを要求し、
前記ハンドオーバーの要求を受けた前記第2の基地局は、ハンドオーバーを受け入れるか否かの情報を送信し、
前記ハンドオーバーの受け入れ情報を受けた前記第1の基地局は、前記端末装置のアドレス情報を送信し、
前記アドレス情報を受けた前記第2の基地局は前記端末装置と通信を開始することを特徴とする無線LANにおけるハンドオーバー方法。
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