JP2007518299A - 無線ローカルエリア・ネットワーク(wlan)におけるハンドオーバー - Google Patents

無線ローカルエリア・ネットワーク(wlan)におけるハンドオーバー Download PDF

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Abstract

無線・ローカル・エリア(WLAN)内の現在利用中の基本サービスセット(BSS)から無線送信/受信ユニット(WTRU)によってハンドオフをトリガーする方法が、下記のように実行される。ある基本サービスセット(BSS)・ビーコン(beacon)から、最高クラスのトラフィック・サービスおよびサービスの質(QoS)が、該最高クラスのために決定される。信号対ノイズ比(SNR)或いは受信信号強度(RSS)が最高クラスの高閾値よりも大きいときに、ハンドオフが終結され、現在利用中のBSSとの通信が保持される。SNR或いはRSSが高閾値よりも小さいときに、ハンドオフが望まれるかどうか決定するために、他の評価基準が評価される。

Description

本発明は、無線通信システムに関連し、特に、該無線通信システムにおけるハンドオーバーに関する。
図1は、無線ローカルエリア・ネットワーク(WLAN)における、2つの基本サービスセット(BSSs)としてのBSS12とBSS12との間で、潜在的にハンドオーバーする無線送信/受信ユニット(WTRU)141Nの1例を示す。
元来、BSS12は、アクセスポイント(AP)10と複数のWTRU1411〜141Nとを有し、BSS12は、アクセスポイント(AP)10と複数のWTRU1421〜1423とを有している。WTRU1411〜141Nは、アクセスポイント(AP)10と共に無線通信内にある。図1に示すように、アクセスポイント(AP)10,10はともに、分配システム16に接続されている。例えばBSS12とBSS12間のようなBSSs12間で、ハンドオーバーを行うか否かを決定するために、WTRU141Nは、各BSS12,12に対する、受信信号強度(RSS)又は信号対ノイズ比(SNR)を測定する。より良いRSS又はSNRを有するBSS12は、更なる通信のために選択される。BSS12が選択された場合には、実線として例示されるように、現在利用中の通信リンクは維持される。BSS12が選択された場合には、破線として例示されるように、新たなリンクがBSSと共に確立される。
このようなアプローチはおそらく最も強いリンクをWTRU141Nに提供できるが、他の評価基準では、そのような接続は望ましくない場合がある。例として、最も強いリンクを有するBSSは、オーバーロードとなるおそれがあり、WTRU141Nに関するいくつかのサービスの質(QoS)の必要条件を満たすことができない。従って、交互のハンドオーバー方式を有することが望ましい。
無線ローカルエリア・ネットワーク(WLAN)における現在利用中の基本サービスセット(BSS)から、無線送信/受信ユニット(WTRU)によってハンドオフのトリガーとなる際に、以下の処理が実行される。
最高クラスのトラフィック・サービスおよびサービスの質(QoS)が、基本サービスセット(BSS)・ビーコン(beacon)から決定される。信号対ノイズ比(SNR)或いは受信信号強度(RSS)が最高クラスの高閾値よりも大きいときに、ハンドオフは終結され、通信は現在利用中のBSSと共に保有される。他の評価基準は、SNR或いはRSSが高閾値よりも小さいときに、ハンドオフが望まれているかどうか決定するために評価される。
本発明の特徴および構成要素は、最良の形態の特別な組み合わせによって記述されるが、各特徴および構成要素は、単独(最良の実施形態の他の特徴および構成要素なしで)、或いは、本発明の他の特徴および構成要素の有無にかかわらず様々な組み合わせで使用できる。
以下、無線送信受信ユニット(WTRU)は、ユーザ設備、ステーション、移動局、固定若しくは移動の加入者ユニット、ポケットベル、又は無線環境で作動できるいかなる他のタイプの装置にも制限されるものではない。
以下、アクセスポイントは、無線環境における、基地局、Node−B、サイト・コントローラ、又はいかなる他のタイプのインターフェースデバイスも含むが、これらに限定されるものではない。以下、WLANsに関して記述するが、本発明は、他のワイヤレス・ネットワークにも適用可能である。
図2は、RSS/SNRと他のシステム統計値ハンドオーバーの実施形態である。
図1のWTRU141NなどのWTRUは、BSS12からBSS12へのようなBSSs12間でのハンドオーバーが望ましいかどうか決定するために、ハンドオーバーのアルゴリズムを開始する(ステップS30)。RSSおよび/またはSNRは、現在利用中のBSSと何れか潜在的ハンドオーバーBSSsとを含む、各BSS12のために測定される(ステップS32)。他のシステム統計値は、各BSS12のために測定される(ステップS34)。該他のシステム統計値とは、遅延領域、帯域幅要件(すなわち、データ速度)、フレーム誤り率などのサービスの質に関連するものである。RSS/SNRと他のシステム統計値とに基づいて、ハンドオーバーの決定がなされる(ステップS36)。該他のシステム統計は、一般的には、WTRUのサービスのトラフィック・クラスに基づいている。
図3は、そのようなハンドオーバーが可能なWTRU18の一実施形態を示すものである。
図3の構成は、個別の構成、或いは、複数のICと個別の構成との組み合わせによって、複数のIC上に特定用途型集積回路(ASIC)などの単一の集積回路(IC)を搭載することで実現できる。無線信号は、WTRU18のアンテナ20或いはアンテナアレイとトランシーバー(Xceiver)22を通じて、受信および送信がなされる。RSS/SNR測定装置24は、それぞれのBSS12のRSS、各BSSのRSSおよび/またはSNRを測定する。ハンドオーバーコントローラ26は、RSS/SNR測定値と他のシステム統計値とを受け取って、別のBSS12へのハンドオーバーが望まれているかどうかを決定する。図3或いは他の手段で示されるように、他のシステム統計値は、受信した通信から回復される。
図4は、RSS/SNRおよび他のシステム統計値ハンドオーバーに好ましい実施形態の一例を示す。各トラフィック・チャネルにおいて、QoSキャラクタは、遅延領域、帯域幅要件(データ速度)、フレーム誤り率などのように定義される。各パラメータのための最小値と最大値が、それぞれのトラフィック・クラスのために定義される。表1は、異なるトラフィック・クラスのための、QoSの特性とSNR値の1例を示す。
Figure 2007518299
SNR値が、高SNR閾値、すなわち、ハンドオーバーを求める実体に関連した所与のトラフィック・クラス(TC)のためのSNR最大値よりも下方で低下するとき、ハンドオーバーアルゴリズムは、トリガーされる(ステップS40)。そのトラフィック・クラス(TC)は、表1で示した値の1つである。アルゴリズムは、SNR値を低SNR閾値と比べ、その結果に応じて、一般に以下の処理を実行する。
SNR値が、低SNR閾値と高SNR閾値との間にあるときには、アルゴリズムは、このトラフィック・クラスのためのQoSインデックスをチェックする。QoSインデックスは、表1における何れか若しくはすべての評価基準から得ることができ、または、交互に他の評価基準を使用することもできる。
QoSインデックスがQoSインデックス閾値よりも低い場合は、WTRUは、ハンドオーバーをトリガーするために隣接するセルをスキャンし始める。SNR値が高SNR閾値より高いなら、リンク品質が良く、ハンドオーバーの必要は全くないので、アルゴリズムは終了する。SNR値が低閾値よりも低いために、WTRUは、QoSインデックスをQoSインデックス閾値と比較することなく、隣接するBSSsをスキャンし始める。上記内容はSNRを参照しているが、その代わりに、RSS、又は、RSSとSNRとの組み合わせを使用してもよい。
図4を参照すると、モニターしているWTRU18でのトラフィックのための最高クラスなサービスと、WTRU18のQoS要件とが調査される(ステップS42)。SNRが低閾値のとき若しくはそれよりも大きいときに(ステップS44)、QBSS負荷エレメントからのチャンネル利用とフレーム損失率とが決定される(ステップS48)。QoSパラメータセット・エレメントが、チェックされ(ステップS50)、QoSインデックスが計算される(ステップS52)。QoSインデックスがQoSインデックス閾値よりも大きい場合は、ハンドオーバーアルゴリズムは終了する(ステップS54、ステップS86)。
QoSインデックスが、閾値以下であるなら、アルゴリズムは、次に記述するように、スキャンするために隣接しているBSSs12のリストを決定する(ステップS62−S84)。
SNRが低閾値よりも低い場合は(ステップS44)、チャンネル利用が決定され、フレーム損失率がQBSS負荷エレメントから得られる(ステップS56)。QoSパラメータセット・エレメントが、チェックされ(ステップS58)、QoSインデックスが計算される(ステップS60)。
隣接するBSSs12のリストが決定され(ステップS62)、スキャン隣接ルーチンが開始される(ステップS64)。そのリストの第1のBSSs12がスキャンされる(ステップS66)。
第1のBSS12からプローブ(probe)応答が得られ、該プローブ応答から、チャンネル利用、フレーム損失率、およびQoSパラメータが得られる(ステップS68)。SNRとQoSパラメータ・エレメントとがチェックされる(ステップS70)。スキャンされるべき隣接する第1のBSS12のためのQoSインデックスの計算が実行される(ステップS72)。
リスト内に多くのBSSs12が存在する場合には(ステップS74)、次のBSS12が選ばれる(ステップS76)。ステップS68からS74は、その次のBSS12のために繰り返し実行される。
スキャンされるべきBSSs12がそれ以上存在しないときは、最も高いQoSインデックスを備えたBSS12が選択される(ステップS78)。その選択されたBSS12のQoSインデックスと、現在利用中のBSS12のQoSインデックスとの間の差分値が取得される。WTRU18がBSS12間で頻繁にハンドオーバーできないようにするために、QoSインデックスの差分値がヒステリシスと比較され、もしその差分値がヒステリシスよりも大きいかどうかが決定される(ステップS80)。そのヒステリシスは、他の技法によって導出される場合もあるが、好ましくは、トラフィックのクラス(TC)の関数として表される。もし計算された差分値が最新の記憶されたヒステリシスよりも大きい場合には、新しいセルに対するハンドオーバーが開始され、ヒステリシス値は元の値にリセットされる(ステップS82)。ハンドオフ・アルゴリズムは、終了する(ステップS86)。もし現在利用中のQoSインデックスと目標セルのQoSインデックスとの間の差分値がヒステリシスよりも小さい場合には、ヒステリシス値が更新される(ステップS84)。好ましくは、ヒステリシス値は、WTRU18が不十分なサービスを継続して提供している場合、ハンドオーバーアルゴリズムを利用するWTRU18が、新しいセルに対してハンドオーバーを得るためのより良い機会を持たせるようにするために、減少する。
図5は、QoSインデックス計算アルゴリズムの一実施形態を示す。このアルゴリズムは、他のアプリケーションで使用できるが、図4のステップS52とステップS72と共に使用することが好ましい。ステップS88、ステップS90で、QoSインデックスは、最初はゼロに設定される。ステップS92で、利用可能なQoSパラメータのリストが作成される。ステップS94で、リストにおける最初のQoSパラメータが選択される。ステップS96で、選択されたQoSパラメータは、関連トラフィックのクラス(TC)から取得された高閾値と比較される。その選択されたパラメータが高閾値より大きいなら、ステップS98でQoSインデックスがインクリメントされる。ステップS100で、QoSパラメータが、高閾値よりも小さくまた低閾値よりも大きい場合には、QoSインデックスは変化しない。QoSパラメータが、上下の閾値よりも低い場合は、現在利用中のQoSインデックスはn+1だけ減少させられる(nは、調べられるBSSsの総数)。これらの3ステップの1つ、ステップS90、ステップS100、ステップS102が実行された後、ステップS104で、それ以上の調べられるべきQoSパラメータが存在するかが決定される。より多くのQoSパラメータがある場合、ステップS106で、次のQoSパラメータが選択される。QoSパラメータのすべてが調べられるまで、ステップS96からステップS104までが繰り返される。QoSパラメータのすべてが評価された後に、ステップS108で、QoSインデックスが生成される。
図5は、QoSインデックスを生成するための一実施形態を示すが、他の実施形態でも使用可能である。例えば、QoSインデックスは、QoSパラメータに重みを加えることによって生成できる。
図4および図5における、アルゴリズムの1つのアプリケーションとしては、802.11eに従ったAPとWTRUと共に実行できる。さらに、別のアプリケーションが802.11b APと共にあって、アルゴリズムのための必要なパラメータを伴ったWTRUは、802.11ビーコンと、プローブレスポンス・フレーム或いは専用信号を介して加えられる。また、これらのアルゴリズムは、他の無線の環境に適用できる。
潜在的ハンドオーバーにおけるWTRUの説明図である。 RSS/SNRおよび他のシステム統計値ハンドオーバーアルゴリズムの一実施形態を示すフローチャートである。 RSS/SNRおよび他のシステム統計値ハンドオーバーが可能なWTRUの一実施形態を示す概略説明図である。 RSS/SNRおよび他のシステム統計値ハンドオーバーアルゴリズムの実施形態を示すフローチャートである。 QoSインデックスの計算のためのアルゴリズムの一実施形態を示すフローチャートである。

Claims (19)

  1. 無線・ローカル・エリア(WLAN)内の現在利用中の基本サービスセット(BSS)から無線送信/受信ユニット(WTRU)によってハンドオフをトリガーする方法であって、
    最高クラスのトラフィック・サービスおよび該最高クラスのためのサービスの質(QoS)を、ある基本サービスセット(BSS)・ビーコン(beacon)から決定するステップと、
    信号対ノイズ比(SNR)或いは受信信号強度(RSS)が前記最高クラスの高閾値よりも大きいときに、ハンドオフを終結し、前記現在利用中のBSSとの通信を保持するステップと、
    前記SNR或いは前記RSSが高閾値よりも小さいときに、ハンドオフが望まれるかどうか決定するために他の評価基準を評価するステップと
    を具えたことを特徴とする方法。
  2. 前記他の評価基準は、少なくとも、遅延領域、帯域幅要件、フレーム誤り率のいずれか1つであることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 無線・ローカル・エリア(WLAN)内の現在利用中の基本サービスセット(BSS)から無線送信/受信ユニット(WTRU)によってハンドオフを決定する方法であって、
    最高クラスのトラフィック・サービスおよび該最高クラスのためのサービスの質(QoS)を、ある基本サービスセット(BSS)・ビーコン(beacon)から決定するステップと、
    前記ビーコン内で提供されるQBSS負荷エレメントから、チャンネル利用とフレーム損失率とを取得するステップと、
    前記ビーコン内に含まれる現在利用中のセルにおける、QoSパラメータセットと遅延平均値とを取得するステップと、
    現在利用中のBSSのチャンネル利用、フレーム損失、遅延のうちの1つ又はそれ以上を含むデータを有するQoSインデックスを計算するステップと、
    前記計算されたQoSインデックスが少なくともQoSインデックス閾値に等しいとき、ハンドオフを終結し、前記現在利用中のBSSとの通信を保持するステップと
    を具えたことを特徴とする方法。
  4. 前記QoSインデックスを計算するステップは、
    a)QoSインデックスをゼロに設定するステップと、
    b)QoSパラメータのリストを作成するステップと、
    c)前記QoSパラメータの1つを選択するステップと、
    d)前記選択されたQoSパラメータと、該QoSパラメータ用の高閾値とを比較するステップと、
    e)前記選択されたパラメータが前記QoSパラメータ用の高閾値より大きいとき、前記QoSインデックスをインクリメントするステップと、前記選択されたパラメータが前記QoSパラメータ用の前記高閾値と等しいとき、現在利用中のQoSインデックスを保持するステップと、前記現在利用中のQoSインデックスを減少させるステップとのいずれかを実行するステップと
    をさらに具えたことを特徴とする請求項3記載の方法。
  5. 前記現在利用中のQoSインデックスは、n+1だけ減少させられる(nは、有効なQoSパラメータの数に等しい)ことを特徴とする請求項4記載の方法。
  6. 前記QoSインデックスが、前記現在利用中のBSSのQoSインデックスに少なくとも等しいとき、ハンドオフを終結し、前記現在利用中のBSSとの通信を保持するステップ
    をさらに具えたことを特徴とする請求項3記載の方法。
  7. 前記QoSインデックスが、前記現在利用中のBSSのQoSインデックスよりも小さいとき、ハンドオフ動作を継続するステップ
    をさらに具えたことを特徴とする請求項3記載の方法。
  8. 前記ハンドオフ動作を継続するステップは、
    隣接するBSSsのリストを取得するステップと、
    前記リストから各BSSのために、
    前記選択されたBSSから、前記QoSインデックスの計算のために必要とされる情報を取得するステップと、
    最高QoSインデックスがヒステリシスQoS閾値よりも大きいとき、ハンドオフを開始するステップと
    を具えたことを特徴とする請求項7記載の方法。
  9. 後続のハンドオフ手続を容易化するために、前記ヒステリシスQoS閾値を低下させるステップ
    をさらに具えたことを特徴とする請求項8記載の方法。
  10. 無線送信/受信ユニット(WTRU)であって、
    複数の基本サービスセット(BSS)の各々から、ビーコン(beacon)の受信信号強度(RSS)或いは信号対ノイズ比(SNR)を測定する受信信号強度(RSS)/信号対ノイズ比(SNR)装置と、
    ハンドオーバー・コントローラと
    ここで、該ハンドオーバー・コントローラは、
    最高クラスのトラフィック・サービスおよび該最高クラスのためのサービスの質(QoS)を決定する手段と、
    前記信号対ノイズ比(SNR)或いは前記受信信号強度(RSS)が前記最高クラスの高閾値よりも大きいときに、ハンドオフを終結し、前記現在利用中のBSSとの通信を保持する手段と、
    前記SNR或いは前記RSSが高閾値よりも小さいときに、ハンドオフが望まれるかどうか決定するために他の評価基準を評価する手段と
    を含み、
    を具えたことを特徴とする無線送信/受信ユニット(WTRU)。
  11. 前記他の評価基準は、少なくとも、遅延領域、帯域幅要件、フレーム誤り率のいずれか1つであることを特徴とする請求項10記載の無線送信/受信ユニット(WTRU)。
  12. 無線送信/受信ユニット(WTRU)であって、
    最高クラスのトラフィック・サービスおよび該最高クラスのためのサービスの質(QoS)を、ある基本サービスセット(BSS)・ビーコン(beacon)から決定する手段と、
    前記ビーコン内で提供されるQBSS負荷エレメントから、チャンネル利用とフレーム損失率とを取得する手段と、
    前記ビーコン内に含まれる現在利用中のセルにおける、QoSパラメータセットと遅延平均値とを取得する手段と、
    現在利用中のBSSのチャンネル利用、フレーム損失、遅延のうちの1つ又はそれ以上を含むデータを有するQoSインデックスを計算する手段と、
    前記計算されたQoSインデックスが少なくともQoSインデックス閾値に等しいとき、ハンドオフを終結し、前記現在利用中のBSSとの通信を保持する手段と
    を具えたことを特徴とする無線送信/受信ユニット(WTRU)。
  13. 前記QoSインデックスを計算する手段は、
    a)QoSインデックスをゼロに設定する手段と、
    b)QoSパラメータのリストを作成する手段と、
    c)前記QoSパラメータの1つを選択する手段と、
    d)前記選択されたQoSパラメータと、該QoSパラメータ用の高閾値とを比較する手段と、
    e)前記選択されたパラメータが前記QoSパラメータ用の高閾値より大きいとき、前記QoSインデックスをインクリメントするス手段と、前記選択されたパラメータが前記QoSパラメータ用の前記高閾値と等しいとき、現在利用中のQoSインデックスを保持する手段と、前記現在利用中のQoSインデックスを減少させる手段とのいずれかを実行する手段と
    をさらに具えたことを特徴とする請求項12記載の無線送信/受信ユニット(WTRU)。
  14. 前記現在利用中のQoSインデックスは、n+1だけ減少させられる(nは、有効なQoSパラメータの数に等しい)ことを特徴とする請求項13記載の無線送信/受信ユニット(WTRU)。
  15. 前記QoSインデックスが、前記現在利用中のBSSのQoSインデックスに少なくとも等しいとき、ハンドオフを終結し、前記現在利用中のBSSとの通信を保持する手段
    をさらに具えたことを特徴とする請求項12記載の無線送信/受信ユニット(WTRU)。
  16. 前記QoSインデックスが、前記現在利用中のBSSのQoSインデックスよりも小さいとき、ハンドオフ動作を継続する手段
    をさらに具えたことを特徴とする請求項12記載の無線送信/受信ユニット(WTRU)。
  17. 前記ハンドオフ動作を継続する手段は、
    隣接するBSSsのリストを取得する手段と、
    前記リストから各BSSのために、
    前記選択されたBSSから、モード応答内で前記QoSインデックスの計算のために必要とされる情報を取得する手段と、
    最高QoSインデックスがヒステリシスQoS閾値よりも大きいとき、ハンドオフを開始する手段と
    を具えたことを特徴とする請求項16記載の無線送信/受信ユニット(WTRU)。
  18. 後続のハンドオフ手続を容易化するために、前記ヒステリシスQoS閾値を低下させる手段
    をさらに具えたことを特徴とする請求項17記載の無線送信/受信ユニット(WTRU)。
  19. 集積回路であって、
    複数の基本サービスセット(BSS)の各々から、ビーコン(beacon)の受信信号強度(RSS)或いは信号対ノイズ比(SNR)を測定する受信信号強度(RSS)/信号対ノイズ比(SNR)装置と、
    ハンドオーバー・コントローラと
    ここで、該ハンドオーバー・コントローラは、
    最高クラスのトラフィック・サービスおよび該最高クラスのためのサービスの質(QoS)を決定する手段と、
    前記信号対ノイズ比(SNR)或いは前記受信信号強度(RSS)が前記最高クラスの高閾値よりも大きいときに、ハンドオフを終結し、前記現在利用中のBSSとの通信を保持する手段と、
    前記SNR或いは前記RSSが高閾値よりも小さいときに、ハンドオフが望まれるかどうか決定するために他の評価基準を評価する手段とを含み、
    を具えたことを特徴とする集積回路。
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