JP2009284555A - 改善されたサービス品質尺度を介する無線ネットワークでの改善された垂直ローミング - Google Patents

改善されたサービス品質尺度を介する無線ネットワークでの改善された垂直ローミング Download PDF

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Abstract

【課題】異なるタイプの無線ネットワークの間での改善された垂直ハンドオフのシステムおよび方法。
【解決手段】ネットワークアロケーションベクトル占有およびパケット衝突確率が、サービス品質尺度として使用され、サービス品質に実際に有益になるまで垂直ハンドオフを遅らせることができるようになる。垂直ハンドオフシナリオでの改善された無線ネットワークセル境界検出が、適応的に決定される最小動作信号強度閾値と共にフーリエベース技法を用いて達成される。改善された無線ネットワークセル境界検出は、高サービス品質ネットワークからの垂直ハンドオフをできる限り遅らせることを可能にする。実用的な無線ネットワークサービス品質尺度と垂直ハンドオフシナリオでの無線ネットワークセル境界の改善された検出が一緒になって、不必要な垂直ハンドオフの割合を減らし、無線ネットワークタイプの間でローミングするモバイルコンピューティングデバイスが経験するより高い全体的なサービス品質がもたらされる。
【選択図】図1

Description

本発明は、全般的には無線ネットワークに関し、具体的には、複数のタイプの無線ネットワークを含む無線ネットワーキング環境に関する。
現在、人々は、多数の異なる形で通信するのにデジタルネットワークを使用する。音声、テキスト、ワールドワイドウェブページ、およびストリーミングライブビデオが、少数の例である。特定の物理位置でデジタルネットワークに接続する能力と、移動しながらデジタルネットワークに接続する能力は、まったく別のものである。無線デジタルネットワークは、人気があり、かつ人気が高まりつつある。人々は、無線ネットワークが提供する便利と自由を評価している。
ラジオは、ほとんどの無線デジタルネットワークの根底にある基礎テクノロジである。各無線ネットワーク基地局または各無線ネットワークアクセスポイントならびにアクセスポイントと通信できる各モバイルデバイスは、ラジオ信号の送信と受信の両方を行うことができる。ラジオ信号は、無線ネットワークデータを符号化される。
信号強度が送信器からの距離の増加に伴って弱くなることが、ラジオ信号の性質である。各無線ネットワークは、ある範囲の信号強度で動作するように設計されており、その結果、信号強度がある点未満に低下したときに、無線ネットワークによって提供されるサービスの品質が、劇的に低下する。単一の無線ネットワークアクセスポイントによってサービスされる地理的領域が、無線ネットワークセルである。無線ネットワークは、より大きい領域をそれぞれがアクセスポイントを有するセルに分割することによって、より大きい地理的領域にサービスを提供する。モバイル通信デバイスが、複数のセルを通って移動するときに、そのデバイスは、各セルのアクセスポイントと順番に通信する。
無線ネットワーク設計者に関する伝統的な問題の1つが、モバイルデバイスがある無線ネットワークアクセスポイントから別のネットワークアクセスポイントに通信をハンドオフするときの判断である。無線ネットワークアクセスポイントによってモバイルデバイスに提供されるサービスの品質の低下は、特にセル境界の近くで非線形であり、ラジオ環境は動的であり、その結果、この問題の分析は、些細なことでない。実際には、ほとんどの水平ハンドオフ(horizontal handoff)アルゴリズムは、候補アクセスポイントからの相対信号強度の比較に頼る。水平ハンドオフとは、単一のタイプの無線ネットワーク内の同一タイプの無線ネットワークアクセスポイントの間で行われる通信ハンドオフである。
それぞれが異なる目標を満足するように設計された、複数の異なるタイプの無線ネットワークがある。例えば、GPRS(General Packet Radio Service)および符号分割多元接続(CDMA)などの標準規格に従う無線ネットワークは、広い地理的領域(例えば、大都市圏)にまたがって比較的低いレベルのデジタル通信帯域幅(例えば、64kbps)を提供するように設計されているが、米国電気電子学会(IEEE)の802.11系列の標準規格およびETSI(European Telecom Standards Institute)のHIPERLAN(High Performance Radio Local Area Network)系列の標準規格などの他の標準規格に従う無線ネットワークは、はるかに小さい地理的領域(例えば、ビルディングまたはキャンパス)ではあるが比較的高いレベルのデジタル通信帯域幅(例えば、10Mbps)を提供するように設計されている。これらの例は、無線ネットワーク設計トレードオフすなわち、帯域幅対セルサイズの1セットを示すものである。他の設計考慮事項に、各ネットワークに割り当てられたラジオスペクトルをユーザの間でどのように共有するか、ならびにユーザ認証手段およびプライバシ手段が含まれる。
多くの地理的位置が、例えば、CDMAおよびIEEE 802.11bなどの複数の無線ネットワークタイプによってサービスされている。無線ネットワークユーザが、各ネットワークタイプの最良の特徴を利用でき、例えば、サービスが使用可能な場合に、CDMA無線ネットワークの広いサービスエリアを利用でき、また、IEEE 802.11b無線ネットワークの高帯域幅を利用できることが望ましい。無線ネットワークユーザが、無線ネットワークタイプの間で手動で切り替えることが可能であるが、垂直ハンドオフ(vertical handoff)すなわち、異なるタイプの無線ネットワークの間のハンドオフが、無線ネットワーク内の水平ハンドオフが現在そうであるのと同様に無線ネットワークユーザに透過的なることがさらに望ましい。無線ネットワークユーザが、無線ネットワークユーザの必要に従ってネットワークタイプの間でシームレスにローミングできる将来が構想されているが、その将来を実現するために解決する必要がある複数の問題がある。
CDMAおよびIEEE 802.11bなどの無線ネットワーク標準規格は、一般に、非互換であり、垂直ハンドオフのサポートに焦点を合わせていない。異なる無線ネットワークの信号強度は、直接に比較できない。ある無線ネットワークで良いサービス品質を提供する信号強度のレベルが、別の無線ネットワークで悪いサービス品質をもたらす場合がある。新しいハンドオフ判断基準が必要である。一部の従来技術(例えば、非特許文献1参照)に、垂直ハンドオフ判断を行うための、帯域幅などのサービス品質判断基準の使用が述べられているが、実際にサービス品質尺度を得る方法については記載がない。
Optimization Scheme for MobileUsers Performing Vertical Handoffs between IEEE 802.11 and GPRS/EDGE networks, Ylianttila et al.
当技術分野には、無線ネットワークタイプの間でのシームレスな垂直ハンドオフを実施する実用的なシステムおよび方法の必要がある。
本発明は、そのようなシステムおよび方法を提供する。本発明の上記および他の利益ならびに追加の発明的特徴は、本明細書で提供する本発明の説明から明白になる。
本発明は、異なるタイプの無線ネットワークの間での改善された垂直ハンドオフのシステムおよび方法を提供する。より具体的に言うと、本発明は、モバイルコンピューティングデバイスでの無線ネットワークサービス品質パラメータの測定を可能にすることを対象とする。モバイルコンピューティングデバイスでの無線ネットワークサービス品質パラメータの測定を可能にすることによって、モバイルコンピューティングデバイスが、複数の候補無線ネットワークによって供給される測定されたサービス品質に基づいて垂直ハンドオフ判断を行えるようになる。
データの送信器が無線ネットワーク通信プロトコルの一部として送信時間をアドバタイズ(advertise)する無線ネットワークで、ネットワークアロケーションベクトル占有(network allocation vector occupation)を、無線ネットワークサービス品質尺度として使用することができる。ネットワークアロケーションベクトル占有は、無線ネットワークユーザ数ならびに特定の無線ネットワークトラフィックパターンに比較的影響を受けないという点で特に有用である。さらに、ネットワークアロケーションベクトル占有と、残余帯域幅および無線媒体アクセス制御伝送遅延などの特定のサービス品質尺度の間に信頼性のあるマッピングがある。
データの送信器が無線ネットワーク通信プロトコルの一部として送信時間をアドバタイズしない無線ネットワークで、データパケット衝突確率(data packet collision probability)を、無線ネットワークサービス品質尺度として使用することができる。ネットワークアロケーションベクトル占有と同様に、無線ネットワークのデータパケット衝突確率と、無線ネットワークの残余帯域幅および無線媒体アクセス制御伝送遅延などの特定のサービス品質尺度の間に信頼性のあるマッピングがある。
無線ネットワークサービス品質の測定は、低サービス品質無線ネットワークから高サービス品質無線ネットワークへのハンドオフを判断するときに特に有用である。高サービス品質無線ネットワークから低サービス品質無線ネットワークへのハンドオフを判断するときに、無線ネットワーク周辺セル境界を検出する能力も、重要になる。両方の垂直ハンドオフ判断機能を組み込んだソフトウェアアーキテクチャは、部分的に、不必要な垂直ハンドオフの割合を最小にすることによる、全体的な無線ネットワークサービス品質を最適化するシームレスな垂直ローミングを実施するのを容易にする。
請求項に、本発明の特徴を具体的に示すが、本発明およびその利益は、添付図面と共に解釈される次の詳細な説明から最もよく理解される。
本発明の態様を組み込むのに適する例示的なモバイルコンピューティングデバイスを示す概略図である。 本発明の態様を組み込むのに適する例示的な無線ネットワーキング環境を示す概略図である。 従来技術の水平ハンドオフ判断を行うときに考慮される通常の変数を示すグラフである。 垂直ハンドオフ判断を行うときに考慮できる変数を示すグラフである。 本発明の実施形態による、無線ネットワークの測定されたネットワークアロケーションベクトル占有と使用可能帯域幅の間の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態による、無線ネットワークの測定されたデータパケット衝突確率と使用可能帯域幅の間の関係を示すグラフである。 関連する無線ネットワーキングサービスによって提供されるサービス品質の大きい変化なしで変化する受信無線ネットワーク信号強度を示すグラフである。 経時的に増加する受信無線ネットワーク信号強度を示すグラフである。 本発明の実施形態による、複素平面でプロットされた、経時的に増加する受信無線ネットワーク信号強度のフーリエ変換の基本項を示すグラフである。 経時的に減少する受信無線ネットワーク信号強度を示すグラフである。 本発明の実施形態による、複素平面でプロットされた、経時的に減少する受信無線ネットワーク信号強度のフーリエ変換の基本項を示すグラフである。 関連する無線ネットワーキングサービスが使用不能にならずに変化する受信無線ネットワーク信号強度を示すグラフであり、各期間中の最大信号強度は、本発明の実施形態に従ってマークされている。 本発明の実施形態によるコンポーネントアーキテクチャを示す概略図である。 本発明の実施形態による状態機械の挙動を示す状態遷移図である。 本発明の実施形態による、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)から無線広域ネットワーク(WWAN)へのハンドオフの判断を行うときにマルチネットワークマネージャコンポーネントによって実行されるステップを示す流れ図である。 本発明の実施形態による、垂直ハンドオフ判断基準閾値を更新するときにマルチネットワークマネージャコンポーネントによって実行されるステップを示す流れ図である。 本発明の実施形態による、ネットワークアラーム通知を生成する判断を行うときにマルチネットワークマネージャコンポーネントによって実行されるステップを示す流れ図である。 本発明の実施形態による、水平WLANハンドオフが保留中であることを判定するときにマルチネットワークマネージャコンポーネントによって実行されるステップを示す流れ図である。 本発明の実施形態による、自動WLAN−WWANハンドオフ判断を行うときにマルチネットワークマネージャコンポーネントによって実行されるステップを示す流れ図である。
本発明の様々な実施形態の説明に進む前に、本発明の様々な実施形態を実践できるモバイルコンピューティングデバイスおよび無線ネットワーク環境の説明を、まず提供する。必要ではないが、本発明を、プログラムモジュールなど、コンピューティングデバイスによって実行されるコンピュータ実行可能命令の全般的な文脈で説明する。一般に、プログラムには、特定のタスクを実行するか特定の抽象データ型を実施するルーチン、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、および類似物が含まれる。本明細書で使用される用語「プログラム」は、単一のプログラムモジュールまたは協力して働く複数のプログラムモジュールを意味する場合がある。本明細書で使用される「コンピュータ」または「コンピューティングデバイス」には、パーソナルコンピュータ(PC)、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのプログラマブルなコンシューマエレクトロニクス、ネットワークPC、ミニコンピュータ、タブレットPC、ラプトップコンピュータ、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを有するコンシューマアプライアンス、および類似物などの1つまたは複数のプログラムを電子的に実行するすべてのデバイスが含まれる。本発明は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理デバイスによってタスクが実行される分散コンピューティング環境で使用することもできる。分散コンピューティング環境では、プログラムを、ローカルとリモートの両方のメモリストレージデバイスに置くことができる。
図1を参照すると、本明細書に記載の本発明の態様を実施できるモバイルコンピューティングデバイスの基本構成の例が示されている。その最も基本的な構成で、モバイルコンピューティングデバイス102に、通常は、少なくとも1つの処理ユニット104およびメモリ106が含まれる。処理ユニット104は、本発明の様々な実施形態に従ってタスクを実行するために命令を実行する。そのようなタスクを実行する際に、処理ユニット104は、モバイルコンピューティングデバイス102の他の部分およびモバイルコンピューティングデバイス102の外部のデバイスに電子信号を送って、ある結果を引き起こすことができる。モバイルコンピューティングデバイス102の正確な構成およびタイプに応じて、メモリ106を、揮発性(RAMなど)、不揮発性(ROMまたはフラッシュメモリなど)、またはこの2つの組合せとすることができる。この最も基本的な構成が、図1では破線108によって示されている。
モバイルコンピューティングデバイス102は、追加の特徴/機能性も有することができる。例えば、モバイルコンピューティングデバイス102に、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、または光テープを含むがこれに制限されない追加ストレージ(リムーバブル110および/または固定112)も含めることができる。コンピュータ記憶媒体に、コンピュータ実行可能命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータを含む情報のストレージの任意の方法またはテクノロジで実施された、揮発性および不揮発性、リムーバブルおよび固定の媒体が含まれる。コンピュータ記憶媒体に、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリ、CD−ROM、デジタル多用途ディスク(DVD)、または他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、または他の磁気ストレージデバイス、あるいは、所望の情報をストアするのに使用でき、モバイルコンピューティングデバイス102によってアクセスできる他のすべての媒体が含まれるが、これに制限はされない。そのようなコンピュータ記憶媒体のどれでも、モバイルコンピューティングデバイス102の一部にすることができる。
モバイルコンピューティングデバイス102に、このデバイスがリモートコンピューティングデバイス116などの他のデバイスと通信できるようにする通信接続114も含まれることが好ましい。通信接続は、通信媒体の例である。通信媒体は、通常、搬送波または他のトランスポート機構などの変調されたデータ信号内でコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータを実施し、すべての情報配布媒体を含む。制限ではなく例として、用語「通信媒体」に、音響、RF、赤外線、および他の無線媒体などの無線媒体が含まれる。本明細書で使用される用語「コンピュータ可読媒体」に、コンピュータ記憶媒体および通信媒体の両方が含まれる。
モバイルコンピューティングデバイス102は、キーボード/キーパッド、マウス、ペン、音声入力デバイス、接触入力デバイスなどの入力デバイス118も有することができる。ディスプレイ122、スピーカ、プリンタなどの出力デバイス120も含めることができる。これらのデバイスのすべてが、当技術分野で周知であり、ここで長々と説明する必要はない。
次の説明では、そうでないと示さない限り、本発明を、1つまたは複数のコンピューティングデバイスによって実行される行為および動作の記号表現に関して説明する。したがって、時々コンピュータ実行されると称するそのような行為および動作に、コンピューティングデバイスの処理ユニットによる、構造化された形でデータを表す電気信号の操作が含まれる。この操作は、データを変換するか、コンピューティングデバイスのメモリシステム内の位置でデータを維持し、これによって、コンピューティングデバイスの動作が、当業者によく理解される形で再構成されるか他の形で変更される。データが維持されるデータ構造は、そのデータのフォーマットによって定義される特定のプロパティを有する、メモリの物理的位置である。しかし、本発明を、前述の文脈で説明しているが、下に記載の様々な行為および動作をハードウェアでも実施できることを当業者が諒解するので、これは、制限的であることを意図されたものではない。
本発明の諸態様を組み込むのに適する無線ネットワーキング環境に、少なくとも2つの異なるタイプの無線ネットワークが含まれる。この無線ネットワーキング環境の少なくとも1つの無線ネットワークに、複数の無線ネットワークセルが含まれる。各無線ネットワークセルは、限られた地理的カバレッジエリアを有し、少なくとも1つの無線ネットワーク基地局または無線ネットワークアクセスポイント(AP)を有する。用語「無線ネットワーク基地局」または「無線ネットワークアクセスポイント」は、この説明において同等である。通常、単一の無線ネットワークアクセスポイントが、無線ネットワークセルの地理的カバレッジエリアに無線ネットワークサービスを提供する。しかし、一部の無線ネットワークに、無線ネットワークセルごとに複数のアクセスポイント、例えば、無線ネットワークセルのセクタごとに1つのアクセスポイントが含まれる。明瞭にするために、この説明を、通常の事例を参照して進めるが、本発明の諸態様を組み込むのに適する無線ネットワーキング環境は、それに制限されない。
無線ネットワークセルの地理的カバレッジエリアの範囲すなわち無線ネットワークセルサイズは、無線ネットワークタイプの中ならびに無線ネットワークタイプの間で変化する可能性がある。平均無線ネットワークセルサイズは、無線ネットワークのタイプを区別する無線ネットワーク特性の例であり、例えば、無線広域ネットワーク(WWAN)は、通常、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)より大きい平均無線ネットワークセルサイズを有する。次では、無線広域ネットワークおよび無線ローカルエリアネットワークが、異なる無線ネットワークタイプの説明に役立つ実例として使用されるが、無線ネットワークセルサイズが、本発明の諸態様を組み込むのに適する無線ネットワーキング環境を含む異なる無線ネットワークタイプの区別する特徴である必要はない。ネットワークタイプの主要な区別する特徴は、そのサービス品質(QoS)属性、例えば、帯域幅、データパケット遅延統計(デジタルデータがデータパケットに分解される無線ネットワークで)、セキュリティ(プライバシ手段および不正禁止手段を含む)、コスト効率、および類似物である。
本発明の実施形態で、モバイルコンピューティングデバイス102は、無線ネットワーキング環境を通って移動する。代替案では、無線ネットワーキング環境が変化し、モバイルコンピューティングデバイス102が静止したままになることができる。これらの代替案は、この説明において同等である。モバイルコンピューティングデバイス102は、無線ネットワーキング環境を通って移動するときに、単一の無線ネットワークタイプの無線ネットワークセルならびに複数の無線ネットワークタイプの無線ネットワークセルに入り、出る可能性がある。同一タイプの無線ネットワークセルの間の推移は、従来技術の水平ハンドオフ技法を使用して実行される。本発明の実施形態では、異なるタイプの無線ネットワークセルの間の推移が、垂直ハンドオフ技法を使用して実行される。
説明に役立つ実例として、図2に、本発明の態様を組み込むのに適する無線ネットワーキング環境を示す。この無線ネットワーキング環境は、2タイプの無線ネットワークを有する。大きい無線ネットワークセル202は、第1のタイプの無線ネットワークすなわち、無線広域ネットワークの一部である。5つのより小さい無線ネットワークセル204、206、208、210、および212は、第2のタイプの無線ネットワークすなわち、無線ローカルエリアネットワークの一部である。この例では、無線ローカルエリアネットワークが、無線広域ネットワークより高いサービス品質を提供する。
モバイルコンピューティングデバイス102(図2には図示せず)は、無線ネットワーキング環境200を通る地理的経路214をたどる。経路214は、無線ネットワークセル202のカバレッジエリアの内部から始まる。経路の始めで、モバイルコンピューティングデバイス102は、無線ネットワークセル202によってすなわち、無線広域ネットワークによって無線ネットワークサービスを提供される。モバイルコンピューティングデバイス102が経路214に沿って移動するときに次に出会う無線ネットワークセルは、無線ネットワークセル204すなわち、無線ローカルエリアネットワークセルである。経路214が、無線ネットワークセル204に出会ったならば、モバイルコンピューティングデバイス102は、無線ネットワークタイプの選択肢すなわち、無線広域ネットワーク(無線ネットワークセル202を介する)および無線ローカルエリアネットワーク(無線ネットワークセル204を介する)を有する。
本発明の態様によれば、選択が可能であるときに、モバイルコンピューティングデバイス102は、最高のサービス品質を提供する無線ネットワークタイプを自動的に選択するように構成されている。モバイルコンピューティングデバイス102は、無線ネットワークセル204に入るときに、無線広域ネットワークから無線ローカルエリアネットワークへの垂直ハンドオフを開始する。WWANセル202からWLANセル204への垂直ハンドオフが行われる。
経路214が、第1のWLANセル204の右端に達したときに、第2の無線ローカルエリアネットワークセル206に出会う。この経路が、第2のWLANセル206に入り、第1のWLANセル204から出るときに、第1のWLANセル204から第2のWLANセル206への従来技術の水平ハンドオフが、無線ローカルエリアネットワークの通常動作の一部として行われる。第2のWLANセル206の縁を超えるもう1つのWLANセルは、即座には使用可能でなく、その結果、経路214が、第2のWLANセル206の縁を超えて移動するときに、無線ローカルエリアネットワークは、一時的にモバイルコンピューティングデバイス102に無線ネットワークサービスを提供できなくなる。
この例では、モバイルコンピューティングデバイス102は、可能な場合に無線ネットワーク接続性を維持するように構成されている。モバイルコンピューティングデバイス102は、第2のWLANセル206の縁を超えて移動するときに、無線ローカルエリアネットワークから無線広域ネットワークへの第2の垂直ハンドオフを開始する。WLANセル206からWWANセル202への垂直ハンドオフが行われる。
同様に、モバイルデバイスが、経路214に沿ってさらに継続するときに、WWANセル202からWLANセル208への垂直ハンドオフが行われ、次に、WLANセル208からWLANセル210へおよびWLANセル210からWLANセル212への従来技術の水平ハンドオフが行われる。最終垂直ハンドオフが、経路がWLANセル212から出るときに行われる。WLANセル212からWWANセル202への垂直ハンドオフが行われる。モバイルコンピューティングデバイス102は、示された向きでの移動を続ける場合に、WWANセル202から出る。WWANセル202に隣接するもう1つのWWANセル(図示せず)がある場合に、WWANセル202から隣接するWWANセルへの無線広域ネットワーク内での従来技術の水平ハンドオフが行われる。
無線ネットワークタイプ内のセルの間でのシームレスな自動的水平ハンドオフは、無線ネットワークセルの存在を無線ネットワークユーザにとって透過的にする。これは、望ましい特徴であり、従来技術で十分に研究されている。異なるタイプの無線ネットワークの間でのシームレスな自動的垂直ハンドオフは、同様に望ましいが、水平ハンドオフのシステムおよび方法を適用可能でない。例えば、同一の無線ネットワークタイプのセルの間の水平ハンドオフでは、2つの候補無線ネットワークセルアクセスポイントからのモバイルコンピューティングデバイスで受信される相対信号強度の比較が、一般に、ハンドオフ判断を行う処理の一部である、すなわち、一方の候補アクセスポイントが、モバイルコンピューティングデバイス102でかなり高い受信信号強度を引き起こしている場合に、そのアクセスポイントへの水平ハンドオフが開始される。この説明において、無線ネットワークセルへのハンドオフと、無線ネットワークセルにサービスを提供する無線ネットワークアクセスポイントへのハンドオフは、同等である。
無線ネットワークアクセスポイントからモバイルコンピューティングデバイスで受信される信号強度(「受信信号強度」)が、無線ネットワークタイプ内での水平ハンドオフを行うのに有用な比較である理由の1つは、無線ネットワークアクセスポイントが、単一の無線ネットワーキング標準規格に従うからである。しかし、無線ネットワークタイプの間の垂直ハンドオフでは、定義により、複数の無線ネットワーキング標準規格がある。無線ネットワークタイプの間の垂直ハンドオフでは、通常、異なる無線ネットワークタイプからの受信信号強度が、ハンドオフ判断を行うのに有用な比較であるという保証がない。ある無線ネットワークタイプでの受信信号強度の適当なレベルが、別の無線ネットワークタイプでは適当でない場合がある。本発明の実施形態では、無線ネットワークによって提供されるサービス品質に対応する判断基準が、垂直ハンドオフ判断を行うときに考慮される。図3および4は、この2つの問題の間の相違の一部を示すのを助ける図である。
図3に、モバイルコンピューティングデバイス102がある地理的距離を移動するときに、無線ネットワークタイプ内の2つの無線ネットワークアクセスポイント302および304からモバイルコンピューティングデバイス102で受信される信号強度のグラフを示す。このグラフの左側では、第1の無線ネットワークアクセスポイント302からモバイルコンピューティングデバイス102で受信される信号強度が、強く(すなわち、相対的に高く)、第2の無線ネットワークアクセスポイント304からモバイルコンピューティングデバイス102で受信される信号強度が、弱い(すなわち、相対的に低い)。このグラフの右側では、第2の無線ネットワークアクセスポイント304からの受信信号強度が強く、第1の無線ネットワークアクセスポイント302からの受信信号強度が弱い。
図3に示されたグラフの中央に、両方の無線ネットワークアクセスポイントからモバイルコンピューティングデバイス102で受信される信号強度が等しくなる点がある。この点は、一般に、水平ハンドオーバ意思決定処理の閾値306をマークする。閾値306の左側では、理論的に、無線ネットワークアクセスポイント302がモバイルコンピューティングデバイス102に無線ネットワークサービスを提供することが望ましい。閾値306の右側では、理論的に、無線ネットワークアクセスポイント304がモバイルコンピューティングデバイス102に無線ネットワークサービスを提供することが望ましい。複数の実用的な考慮事項が、水平ハンドオーバを開始する判断に寄与するが、これらは、当技術分野で周知であり、本明細書で詳述する必要はない。図3は、図4との対比を提供するために本明細書に含まれる。
図4に、モバイルコンピューティングデバイス102がある地理的距離を移動するときに、2つの異なるタイプの無線ネットワーク402および404によってモバイルコンピューティングデバイス102に提供される無線ネットワークサービスの品質を示す。無線ネットワーク402は、例えば、無線広域ネットワークを表すことができ、無線ネットワーク404は、同様に、無線ローカルエリアネットワークを表すことができる。このグラフの左側では、第1のタイプの無線ネットワーク402によってモバイルコンピューティングデバイス102に提供されるサービス品質が、相対的に高く、第2のタイプの無線ネットワーク404によってモバイルコンピューティングデバイス102に提供されるサービス品質が、相対的に低い。同一のことが、このグラフの右側の異なる地理的位置にあてはまる。このグラフの中央部分では、第2のタイプの無線ネットワーク404によって提供されるサービス品質が、劇的に高まり、その結果、第2のタイプの無線ネットワーク404が、第1のタイプの無線ネットワーク402より高いサービス品質を提供する。
図4のグラフには、両方の無線ネットワークタイプがモバイルコンピューティングデバイス102に同一のサービス品質を提供できる2つの点がある。理想的には、これら2つの点が、垂直ハンドオフ判断閾値406および408をマークする。左のハンドオフ閾値406の左側および右のハンドオフ閾値408の右側では、第1のタイプの無線ネットワーク402がモバイルコンピューティングデバイス102に無線ネットワークサービスを提供することが望ましい。この2つの閾値406および408の間では、第2のタイプの無線ネットワーク404がモバイルコンピューティングデバイス102に無線ネットワークサービスを提供することが望ましい。
本発明の実施形態には、少なくとも2つのタイプの自動垂直ハンドオフ判断があり、これには、低いサービス品質の無線ネットワーク(例えば、WWAN)から潜在的に高いサービス品質の無線ネットワーク(例えば、WLAN)に入るときの自動的判断と、潜在的に高いサービス品質のネットワークから低いサービス品質のネットワークに出るときの自動的判断が含まれる。潜在的に高いサービス品質の無線ネットワークに入る第1の事例では、ハンドオフの主な目標が、より高いサービス品質を実際に達成すること、例えば、モバイルコンピューティングデバイス102が使用可能な無線ネットワーク帯域幅が垂直ハンドオフ後にその前より実際に高いことである。本発明の実施形態では、この第1の事例の目標を達成することに、無線媒体内の残余通信帯域幅および無線媒体アクセス制御伝送遅延などの無線媒体アクセス制御(MAC)層サービス品質属性をモバイルコンピューティングデバイス102が測定できるようにすることが含まれる。
潜在的により高いサービス品質の無線ネットワークから出る第2の事例では、少なくとも2つの競合する目標すなわち、より高いサービス品質の無線ネットワークがもはやサービスを提供できなくなる前にハンドオフするが、その無線ネットワークが実際により高いサービス品質を提供できる間は潜在的により高いサービス品質の無線ネットワークに留まることが含まれる。サービス品質の漸進的減少とは対照的に、現代のデジタル無線ネットワークは、通常、サービス品質がだしぬけに低下するセル境界に近付くまで、無線ネットワークセルカバレッジエリア全体を通じて比較的高いサービス品質を維持することができる。本発明の実施形態では、この第2の事例の目標の達成に、モバイルコンピューティングデバイス102に現在サービスを提供している無線ネットワークアクセスポイントから受信された信号強度の動的ヒストリから、すなわち、直接比較のために候補無線ネットワークの受信信号強度を同時に参照することの利益なしで、モバイルコンピューティングデバイス102が接近する無線ネットワークセル境界を検出できるようにすることが含まれる。
不必要な垂直ハンドオフは、例えば潜在的により高いサービス品質の無線ネットワークに入ることがサービス品質の期待される向上をもたらさないので、または例えばより高いサービス品質の無線ネットワークから出るのが早すぎ、より高いサービス品質の無線ネットワークに戻る判断が素早く行われるので、モバイルコンピューティングデバイス102に提供される無線ネットワークサービスの品質の向上をもたらさない自動垂直ハンドオフである。各垂直ハンドオフは、一般に、ある通信プロトコルオーバーヘッドを有し、その結果、本発明の実施形態で、高い割合の不必要な垂直ハンドオフが、モバイルコンピューティングデバイス102に提供される無線ネットワークサービスの全体的な品質に悪影響を及ぼす。上で説明した2タイプの垂直ハンドオフ判断すなわち、潜在的により高いサービス品質の無線ネットワークに入るときの判断および潜在的により高いサービス品質の無線ネットワークから出るときの判断が、その個々の目標を達成することに加えて、連繋して働いて、不必要な垂直ハンドオフの割合を減らすことが重要である。
1つの無線ネットワークセルが、複数のモバイルコンピューティングデバイスに同時に無線ネットワークサービスを提供することが一般的である。通常、特定のタイプの無線ネットワークが、使用可能な無線スペクトルのある部分を割り当てられ、割り当てられたスペクトルをそのユーザの間で共有する方式を有する。一般的な方式は、割り当てられたスペクトルを1つまたは複数の通信チャネルに分割することであり、その基本的な特性は、1つの送信側および1つの受信側だけが、特定の期間中に通信するために特定の通信チャネルを使用できることである。
この説明において、2つのタイプのチャネル割り当て方式すなわち、専用と共有を区別することで十分である。一部のタイプの無線ネットワーク、例えばGPRS標準規格に従う無線ネットワークは、1つまたは複数のチャネルを無線ネットワークセル内の各モバイルコンピューティングデバイス専用にする。この方式の不利益には、各チャネルが、通常、比較的低い通信帯域幅を有することと、一般にコスト効率が悪いことが含まれる。この方式の利益に、帯域幅および伝送遅延などのサービス品質特性が、一般に、前もって予測可能であり、使用中に比較的一定であることが含まれる。
他のタイプの無線ネットワーク、例えばIEEE 802.11b標準規格に従う無線ネットワークは、複数のモバイルコンピューティングデバイスの間で各通信チャネルの帯域幅を共有する。この方式の利益に、各チャネルが、通常、比較的高い通信帯域幅を有することと、一般にコスト効率が良いことが含まれる。この方式の不利益に、帯域幅および伝送遅延などのサービス品質特性が、一般に、前もって予測可能でなく、通常、通信セッション中に、特に通信チャネルを共有しようとするモバイルコンピューティングデバイスの台数が変化する場合に変動することが含まれる。さらに、いくつかのさらなる方式が、共有チャネルでの送信衝突(transmission collision)すなわち、2つのモバイルコンピューティングデバイスが同時に同一チャネルで送信することを避けるために望ましい。送信衝突は、通常、かかわる送信側のどれもが成功裡にデータを送信できないことをもたらす。
一般的な衝突回避方式は、無線ネットワーク通信プロトコルの無線媒体アクセス制御(MAC)層の一部として、送信側が、まず通信チャネル上で送信に要する時間をアドバタイズすることを提供することである。その通信チャネルを共有する他の送信側は、この時間中の送信を避ける。例えば、送信要求(RTS)プロトコルメッセージの一部として送信されるネットワークアロケーションベクトル(NAV)が、IEEE 802.11b標準規格に従う無線ネットワークでのアドバタイズされた送信時間である。
本発明の実施形態では、総観察時間に対する観察期間中にアドバタイズされた送信時間の累計の比が、通信チャネルを共有し、衝突回避方式の一部としてアドバタイズされた送信時間を使用する無線ネットワークの無線ネットワークサービス品質尺度として働く。例えば、IEEE 802.11b標準規格に従う無線ネットワークでは、本発明の実施形態によるモバイルコンピューティングデバイスが、ある期間(例えば、2秒)の間にそのネットワークインターフェースによって維持されるネットワークアロケーションベクトル(NAV)を監視する。ネットワークアロケーションベクトル占有(NAVO)が、監視期間中の時間の総量に対する、監視中に無線ネットワークがビジーであることをネットワークアロケーションベクトルが示した時間の量の比として計算される。用語「ネットワークアロケーションベクトル占有」は、「総観察時間に対する、観察期間中のアドバタイズされた送信時間の累計の比」の略記法として使用されている。
本発明の実施形態では、計算されたネットワークアロケーションベクトル占有が、無線ネットワークによって提供されるサービス品質の尺度として直接に働く。ネットワークアロケーションベクトル占有が、無線ネットワークによって提供されるサービス品質の有用な尺度である理由の1つは、これが、無線ネットワークユーザ数およびデータトラフィックパターン(例えば、定常対「バースト的」)に対して比較的影響を受けないことである。本発明の好ましい実施形態では、ネットワークアロケーションベクトル占有が、さらに、無線媒体の残余通信帯域幅および無線媒体アクセス制御伝送遅延などのより伝統的なサービス品質尺度にマッピングされる。ネットワークアロケーションベクトル占有の特定の無線ネットワークサービス品質尺度すなわち、無線ネットワークの残余帯域幅へのマッピングの例を続ける。当業者に明白なように、そのようなマッピング技法は、他の無線ネットワークサービス品質尺度に適用可能である。
図5は、無線ネットワークの測定されたネットワークアロケーションベクトル占有と推定された残余帯域幅の間の関係を示すグラフである。このグラフの水平軸は、測定されたネットワークアロケーションベクトル占有である。このグラフの垂直軸は、推定残余帯域幅である。低いネットワークアロケーションベクトル占有は、高い推定残余帯域幅に対応する。高いネットワークアロケーションベクトル占有は、低い推定残余帯域幅に対応する。ゼロの推定残余帯域幅値に対応する高いネットワークアロケーションベクトル占有値NAVOBW=0(例えば、65%)がある。
本発明の実施形態では、無線ネットワークの推定残余帯域幅が、ネットワークアロケーションベクトル占有の線形関数、例えば、BW=BWmax−f*NAVOとして計算され、ここで、BWは、無線ネットワークの推定残余帯域幅、BWmaxは、最大推定残余帯域幅(例えば、0%ネットワークアロケーションベクトル占有で3.3Mbps)、fは、ネットワークアロケーションベクトル占有から推定残余帯域幅へのマッピング係数(例えば、ネットワークアロケーションベクトル占有の10%増加での0.5Mbps低下に対応する5)、NAVOは、測定されたネットワークアロケーションベクトル占有である。与えられた例の値は、特定の平均データパケットサイズおよび無線ネットワークタイプ、例えば、IEEE 802.11bプロトコルの送信要求(RTS)態様をイネーブルされたIEEE 802.11b無線ネットワーク標準規格に従う無線ネットワークでの1000バイトパケットサイズについて有効である。
本発明の代替実施形態で、ネットワークアロケーションベクトル占有から推定残余帯域幅へのマッピングは、ルックアップテーブルを用いて達成される。下のテーブルに、そのようなルックアップテーブルの一部の例を示す。下に示されたルックアップテーブルでは、一番上の行に、ネットワークアロケーションベクトル占有の値がリストされ、左端の列に、平均データパケット伝送サイズの値がリストされ、テーブルの本体に、対応する推定残余帯域幅値が示されている。例えば、1000バイトの平均データパケット伝送サイズおよび50%の測定されたネットワークアロケーションベクトル占有に関して、無線ネットワークの推定残余帯域幅は、0.8Mbpsである。
Figure 2009284555
そのようなルックアップテーブルの値および/または線形マッピング関数のパラメータは、特定の無線ネットワークタイプについて、適当なテスト無線ネットワークまたは無線ネットワークシミュレータで既知のレベルの残余帯域幅を生成し、その後、各レベルで観察された/シミュレートされたネットワークアロケーションベクトル占有を記録することによって入手することができる。そのような技法は、当技術分野で周知であり、本明細書に詳述に含める必要はない。
ネットワークアロケーションベクトル占有を計算できない無線ネットワーク、例えば、ネットワークアロケーションベクトルが使用不能な無線ネットワークでは、代替のサービス品質尺度が必要である。データをパケットで伝送する無線ネットワークの通信プロトコルに共通する態様が、肯定応答の提供である。肯定応答提供は、データパケットの受信側が、受信した各データパケットの肯定応答を送信できることを提供する。肯定応答提供を活用するときに、送信側は、肯定応答されないパケットが、失われ(すなわち、所期の宛先で受信されず)、再送信されなければならないと仮定する。送信衝突は、アドバタイズされた送信時間などの衝突回避機構がない無線ネットワークでのパケット消失の共通の原因である。
本発明の実施形態では、データパケット衝突確率(PCP)も、無線ネットワークサービス品質尺度として働く。本発明の実施形態では、データパケット衝突確率が、次のように計算される。モバイルコンピューティングデバイス102が、既知の期間(例えば、1秒)の間に、既知の速度(例えば、毎秒100個)で既知のサイズ(例えば、1000バイト)のプロービングデータパケットを送信する。データパケット衝突確率は、送信されたプロービングデータパケットの総数に対する肯定応答されなかったプロービングデータパケットの個数の比として計算される。
例えば、モバイルコンピューティングデバイス102が、無線NDIS(Network Device Interface Standard)に従うネットワークインターフェースを使用して、IEEE 802.11b標準規格に従う無線ネットワークアクセスポイントにプロービングデータパケットを送信する場合に、データパケット衝突確率は、NDIS統計Acknowledgement Failure CountおよびTransmitted Fragment Countの合計(すなわち、肯定応答されなかったプロービングデータパケットと肯定応答されたプロービングデータパケットを表す統計の合計)に対するNDIS統計Acknowledgement Failure Count(すなわち、肯定応答されなかったプロービングデータパケットの個数を表す統計)の比として計算することができる。この例では、データパケット衝突確率が、送信側による送信時間のアドバタイズを提供する無線ネットワークであっても無線ネットワークサービス品質尺度として働くことができることも示されている。
図6は、無線ネットワークのデータパケット衝突確率と推定残余帯域幅の間の関係を示すグラフである。このグラフの水平軸は、測定されたデータパケット衝突確率である。このグラフの垂直軸は、推定残余帯域幅である。低いデータパケット衝突確率は、高い推定残余帯域幅に対応する。高いデータパケット衝突確率は、低い推定残余帯域幅に対応する。ゼロの推定残余帯域幅に対応する高いデータパケット衝突確率PCPBW=0(例えば、30%)がある。データパケット衝突確率を他のサービス品質尺度にマッピングする、類似するグラフを構成することができる。
ネットワークアロケーションベクトル占有と同様に、本発明の実施形態では、データパケット衝突確率が、さらに、図6に示された例などのマッピング関係を使用して、より伝統的なサービス品質尺度にマッピングされる。線形マッピング関数は、データパケット衝突確率にはより適さないが、使用不能ではない。というのは、マッピング曲線のうちで垂直ハンドオフ判断を行うのに通常重要な部分が、低帯域幅部分すなわち直線に近い部分であるからである。当業者は、指数マッピング関数などの非線形マッピング関数をこの役割に使用できることを諒解するであろう。本発明の実施形態では、例えば推定残余帯域幅への、データパケット衝突確率からのマッピングが、ルックアップテーブルを用いて達成される。このルックアップテーブルには、ネットワークアロケーションベクトル占有に関するものに類似する形でデータが取り込まれる。
本発明の実施形態では、無線ネットワークサービス品質尺度は、高サービス品質無線ネットワークに入るときを自動的に判断するのに、モバイルコンピューティングデバイス102に有用である。高サービス品質無線ネットワークに入ったならば、本発明の実施形態で、モバイルコンピューティングデバイス102が近付く無線ネットワークセル境界を信頼性のある形で検出する能力が、より重要になる。
従来技術のシステムは、単純な閾値を使用して、無線ネットワークセル境界を検出した。モバイルコンピューティングデバイス102での受信信号強度が必ず滑らかに変化する場合に、単純な閾値がよく働くが、実際に、特に無線ネットワークセル境界の近くで、モバイルコンピューティングデバイス102での受信信号強度は、素早く大きく(例えば10dB範囲全体にわたって)変化する可能性があり、その結果、単純な閾値は、しばしば、例えば受信信号強度の鋭い下向きのスパイクによって、早すぎる段階でトリガされる。モバイルコンピューティングデバイス102が、高サービス品質ネットワーク(例えば、WLAN)内にあり、単純な閾値を超えることが垂直ハンドオフをトリガする場合に、モバイルコンピューティングデバイス102は、早すぎる段階で高サービス品質無線ネットワークの利益を失う。垂直ハンドオフ判断アルゴリズムが、例えば受信信号強度が単純な閾値を超えて増えることによって高サービス品質無線ネットワークへ戻る垂直ハンドオフがトリガされるようになっている場合に、高い割合の不必要な垂直ハンドオフがもたらされる可能性がある。無線ネットワークユーザが経験する全体的なサービス品質を改善するのではなく、高い割合の垂直ハンドオフに関連するオーバーヘッドが、全体的なサービス品質の劣化をもたらす可能性がある。
図7に、経時的に素早く大きく変化する、モバイルコンピューティングデバイス102での受信信号強度を示す。図示の例では、モバイルコンピューティングデバイス102が、高サービス品質無線ネットワーク内で移動している。この無線ネットワークによって提供されるサービス品質は、比較的安定しており(変化する受信信号強度にかかわらず)、無線ネットワークユーザの観点からは、図示の期間中の垂直ハンドオフは、望ましくない。この受信信号強度は、単純な閾値Stradを複数回またいでいる。垂直ハンドオフのトリガに単純な閾値を使用する従来技術のシステムでは、垂直ハンドオフが、図示の期間の早期にトリガされる。受信信号強度が、単純な閾値Stradを超えて上昇するときに、従来技術のシステムは、高サービス品質無線ネットワークに戻る垂直ハンドオフの開始を決定する可能性がある。その場合に、多数の垂直ハンドオフが、なし(または、せいぜい少数)が望ましいのに、この期間中に単純な閾値Stradによってトリガされる。
本発明の実施形態では、無線ネットワークセル境界検出が、次のようにフーリエ変換に基づく方法を使用することによって、素早く大きく変化する受信信号強度が実際に減少している(すなわち、無線ネットワークセル境界が近付きつつある)ことを判定することによって機能強化される。最近の受信信号強度ヒストリ(例えば、過去4秒間)が、離散フーリエ変換、例えば高速フーリエ変換(FFT)を受ける。フーリエ変換およびその変形物は、当技術分野で周知であり、本明細書で詳述する必要はない。この変換の基本項は、実数部と虚数部を有する複素数である(すなわち、a+ibの形の数であり、ここで、aは実数部、bは虚数部、iは−1の平方根である)。わかりやすくするために、基本項の虚数部の式を下に示す。
Figure 2009284555
ここで、X1は、離散フーリエ変換の基本項を表し、Im{X1}は、X1の虚数部を表し、x(n)は、受信信号強度ヒストリを表し、Nは、ヒストリの離散サンプルの個数である。本発明の実施形態では、基本項の虚数部が負であり、フーリエ領域閾値(例えば、−0.6)未満である場合に、受信信号強度が、減少しつつあると判定される。
図8Aに、経時的に増加する受信信号強度を示す。例えば、これは、無線ネットワークセル内のモバイルコンピューティングデバイス102が、無線ネットワークセル境界から離れ、無線ネットワークセルの中心に向かって移動するときに発生する可能性がある。図8Bに、複素平面でプロットされた、図8Aに示されたものなどの経時的に増加する受信信号強度のフーリエ変換の基本項X1を示す。水平軸は、複素数の実数部の大きさである。垂直軸は、複素数の虚数部の大きさである。この説明に役立つ実例では、基本項X1が、複素平面の象限に置かれ、基本項の実数部Re{X1}および基本項の虚数部Im{X1}の両方が、正である。
図8Cに、経時的に減少する受信信号強度を示す。例えば、これは、無線ネットワークセル内のモバイルコンピューティングデバイス102が、無線ネットワークセル境界に向かって移動するときに発生する可能性がある。図8Dに、複素平面でプロットされた、図8Cに示されたものなどの、経時的に減少する受信信号強度のフーリエ変換の基本項X1を示す。やはり、水平軸は、複素数の実数部の大きさであり、垂直軸は、複素数の虚数部の大きさである。この説明に役立つ実例では、基本項X1が、複素平面の象限に置かれ、基本項の実数部Re{X1}が、正であるが、基本項の虚数部Im{X1}が、負である。基本項の虚数部Im{X1}が、フーリエ領域閾値(図示せず)未満である場合に、本発明の実施形態で、モバイルコンピューティングデバイス102は、受信信号強度が減少しつつあると判定する。
本発明の実施形態では、フーリエ変換に基づく方法は、無線ネットワークアクセスポイントから受信された信号強度が減少しつつあり、したがって、無線ネットワークアクセスポイントがモバイルコンピューティングデバイス102にサービスを提供できる最小信号強度(「最小動作信号強度」)すなわち無線ネットワークセル境界に潜在的に向かっているかどうかを判定するのにモバイルコンピューティングデバイス102によって使用される。各無線ネットワーキング標準規格は、通常、それを超えると無線ネットワークインターフェースが標準規格に従うために無線ネットワークサービスを提供できなければならない公称最小動作信号強度を指定している。しかし、現代のネットワークインターフェースハードウェアは、通常、無線ネットワーキング標準規格で指定されたものよりかなり低い信号強度レベル(例えば、10dBを超えて低い)で無線ネットワーキングサービスの提供を継続することができる。
本発明の実施形態では、高サービス品質無線ネットワークからの垂直ハンドオフを開始するときを判断する際の目標が、高サービス品質無線ネットワークがもやはサービスを提供できなくなる前に垂直ハンドオフを開始するが、そうでなく可能である限り高サービス品質無線ネットワークに留まることである。無線ネットワーク標準規格によって指定された公称最小動作信号強度が、その前に垂直ハンドオフを開始しなければならない受信信号強度閾値として使用される場合に、垂直ハンドオフが、早すぎ、まだサービスを提供できる場合であっても高サービス品質無線ネットワークの利益をモバイルコンピューティングデバイス102から奪う可能性がある。
本発明の実施形態では、特定のネットワークインターフェースの実際の最小動作信号強度が、次のように適応的に判定される。モバイルコンピューティングデバイス102のネットワークインターフェースで受信された信号強度を、周期的にサンプリングする。無線ネットワークが、例えば802.11b無線ネットワークの有効なBSSID(basic service set identifier)を維持することによって示されるように、ある期間(例えば、1秒)の間にサービスを提供できる場合に、その期間中の最大受信信号強度を、そのネットワークインターフェースについて構成された現在の最小動作信号強度と比較する。その期間中の最大受信信号強度が、ネットワークインターフェースについて構成された現在の最小動作信号強度より小さい場合に、ネットワークインターフェースの最小動作信号強度に、その期間中の最大受信信号強度をセットする。
図9に、モバイルコンピューティングデバイス102の特定のネットワークインターフェースで受信された信号強度を示す。無線ネットワークは、図9に示された期間全体を通じて、ネットワークインターフェースにサービスを提供することができる。第1サンプリング期間T1中に、最大受信信号強度RSS1は、ネットワークインターフェースの構成された最小動作信号強度(図示せず)より小さい。ネットワークインターフェースの最小動作信号強度は、第1サンプリング期間T1の後に、最大受信信号強度RSS1に変更される(すなわち、減らされる)。第2サンプリング期間T2中に、最大受信信号強度RSS2が、やはり、ネットワークインターフェースの構成された最小動作信号強度より小さい。やはり、ネットワークインターフェースの最小動作信号強度に、より低い値RSS2がセットされる。同一のことが、次の2つのサンプリング期間T3およびT4にもあてはまる。ネットワークインターフェースの最小動作信号強度に、これらの期間中に、最大受信信号強度、それぞれRSS3およびRSS4がセットされる。
さらに図9を参照すると、サンプリング期間T5中の最大受信信号強度RSS5は、ネットワークインターフェースの構成された最小動作信号強度(すなわち、このときにはRSS4)より大きく、したがって、最小動作信号強度は、サンプリング期間T5の後に下げられない。サンプリング期間T6中に、最大受信信号強度RSS6は、やはり、構成された最小動作信号強度より小さく、したがって、やはり、最小動作信号強度は、サンプリング期間T6中の最大受信信号強度RSS6まで下げられる。この例では、ネットワークインターフェースの構成された最小動作信号強度が、複数回連続して下げられることが示されているが、本発明の実施形態では、これは、通常、最初の適応フェーズ中に、例えば、特定のネットワークインターフェースの最初の使用の後、または構成された最小動作信号強度の、無線ネットワーク標準規格の保守的なデフォルトへのリセットの後に、1回発生する。初期適応フェーズの後に、第5サンプリング期間について説明した状況が、より一般的であり、ネットワークインターフェースの構成された最小動作信号強度は、さらに下げられることはそれほど多くなく、フロアに素早く達する(例えば、30秒以内に)。
本発明の実施形態では、単純な垂直ハンドオフ判断閾値として、適応的に構成された最小動作信号強度を使用することだけで、不必要な垂直ハンドオフの割合を大幅に減らすことができる。減少する受信信号強度を信頼できる形で検出するフーリエ変換に基づく方法と組み合わせると、垂直ハンドオフをトリガする従来技術の単純な閾値の方法と比較して、不必要な垂直ハンドオフの割合の1桁の削減が、めずらしくない。
図10に、本発明の態様を組み込むのに適する、例のモバイルコンピューティングデバイスソフトウェアコンポーネントアーキテクチャを示す。この例のアーキテクチャには、第1無線ネットワークインターフェース1002および第2無線ネットワークインターフェース1004が含まれるが、本発明の態様を組み込むのに適するアーキテクチャに、3つ以上の無線ネットワークインターフェースを含めることができる。本発明の実施形態では、各無線ネットワークインターフェース1002および1004に、別々の無線ネットワークインターフェースハードウェア、例えばWLAN PCカードおよび別々のWWAN PCカードが関連する。代替実施形態では、各無線ネットワークインターフェース1002および1004に、単一の無線ネットワークインターフェースハードウェア、例えばモバイルコンピューティングデバイス102に一体化されたマルチモードWLAN/WWANハードウェアが関連する。各無線ネットワークインターフェース1002および1004は、関連する無線ネットワークインターフェースハードウェアの特定の特徴へのアクセスを提供する。
各無線ネットワークインターフェース1002および1004は、共通のネットワークデバイスインターフェース1008、例えば周知のNDIS(Network Device Interface Standard)に従う共通のネットワークデバイスインターフェースを介して、マルチネットワークマネージャ(MNM)コンポーネント1006によってアクセスされる。ネットワークデバイスインターフェース1008は、特定の無線ネットワークインターフェースハードウェアの特徴を隠蔽し(すなわち、カプセル化し)、各無線ネットワークタイプの特徴への標準化された形でのアクセスを提供する。
本発明の実施形態では、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、例えば無線ネットワーク可用性を監視し、受信信号強度および収集されたアドバタイズされた送信時間をサンプリングすることによって、ネットワークデバイスインターフェース1008を介して各無線ネットワークインターフェース1002および1004を継続的に監視する。本発明の実施形態では、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、データをパケットで伝送する無線ネットワークでデータパケット衝突確率を測定するために、プロービングデータパケットの送信を開始する。本発明の実施形態では、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、さらに、収集した無線ネットワーク統計を処理し、周期的におよび要求時に、これらをポリシマネージャコンポーネント1010に供給する。
本発明の実施形態で、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、図11に示された状態機械1100などの状態機械をインスタンス化し、維持し、状態機械によって指示される無線ネットワーク通知(例えば、無線ネットワークセル境界が近付いていることを示す無線ネットワークアラーム)を生成し、その通知を、ポリシマネージャコンポーネント1010などの登録された無線ネットワーク通知サブスクライバにディスパッチする。本発明の実施形態では、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、接近する高サービス品質無線ネットワークセル境界を検出し、高サービス品質無線ネットワークにできる限り留まりながら、無線ネットワークセル境界に達する前に垂直ハンドオフを開始する。
ポリシマネージャコンポーネント1010は、モバイルコンピューティングデバイスアプリケーション1012が1つまたは複数の無線ネットワーク垂直ローミングポリシを構成する能力を提供する。無線ネットワーク垂直ローミングポリシの例に、絶対に垂直ハンドオフを自動的に開始しない(すなわち、手動垂直ハンドオフのみ)、可能なときに必ず特定の無線ネットワークタイプにとどまる、最高のサービス品質(例えば、最高の残余帯域幅、最低のMAC層伝送遅延、最高のコスト効率、および/またはこれらの様々な重み付きの組合せ)を提供できる無線ネットワークに自動的にハンドオフする、および、例えば特定のタイプの物理(PHY)層伝送セキュリティが必要など、特定のサービス品質属性が必要なときに必ず特定の無線ネットワークにハンドオフするが含まれる。
ポリシマネージャコンポーネント1010は、モバイルコンピューティングデバイス102がそれ用の無線ネットワークインターフェース1002および1004を有する各無線ネットワークのサービス品質統計および無線ネットワーク状況通知をマルチネットワークマネージャ1006から受け取り、この情報を、構成された無線ネットワーク垂直ローミングポリシと一貫する無線ネットワーク垂直ハンドオフ判断を行う際に利用する。例えば、構成されたポリシが、最高のサービス品質を提供できる無線ネットワークに自動的にハンドオフすることであり、モバイルコンピューティングデバイス102ユーザ(図示せず)が、残余帯域幅だけに関するサービス品質を定義するためにモバイルコンピューティングデバイス102アプリケーション1012の1つを使用した場合に、ポリシマネージャコンポーネント1010は、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006によって提供される、最高の推定残余帯域幅を有する候補無線ネットワークへの垂直ハンドオフを開始する。
本発明の実施形態では、ポリシマネージャコンポーネント1010が、Handoff Now(今ハンドオフする)コマンドをマルチネットワークマネージャコンポーネント1006に送ることによって、垂直ハンドオフを開始する。本発明の実施形態では、ポリシマネージャコンポーネント1010が、ある場合、例えばWLANセル境界が検出されたときに、垂直ハンドオフを自動的に実行するようにマルチネットワークマネージャコンポーネント1006を構成する。
集合的に、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006およびポリシマネージャコンポーネントを、垂直ローミングマネージャ1014または接続マネージャ1014と称する。モバイルコンピューティングデバイス102アプリケーション1012は、そのコンポーネント1006および1010のそれぞれと直接にではなく、垂直ローミングマネージャ1014と通信する。例えば、本発明の実施形態では、モバイルコンピューティングデバイス102アプリケーション1012の1つが、Handoff Nowコマンドを垂直ローミングマネージャ1014に送ることによって、手動垂直ハンドオフを開始する。本発明の実施形態では、垂直ローミングマネージャ1014は、まず、コマンドをポリシマネージャ1010に渡して、それが構成された無線ネットワーク垂直ローミングポリシと一貫することを保証する。代替実施形態では、垂直ローミングマネージャ1014は、コマンドを、実行のためにマルチネットワークマネージャ1006に直接に渡す。
下の表に、本発明の実施形態で、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が可能な動作の特定の組の例を示す。この表には、各動作の名前、動作を実行するための例の属性、および動作が実行された後に動作要求に応答して送られる例の属性がリストされている。
Figure 2009284555
上の表の例の動作を参照すると、これらの動作のそれぞれは、本発明の実施形態に単独でまたは組み合わせて組み込むことができるが、Handoff Now動作は、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006に、指定された無線ネットワークへの垂直ハンドオフを開始させる。Configure Active MAC Sense(アクティブMACセンス構成)動作は、前に説明した、指定された無線ネットワークの残余帯域幅を推定するためにデータパケット衝突確率を使用するか否かを指定する。Configure Network Alarm Margin(ネットワークアラームマージン構成)動作は、受信信号強度が減少していると判定された場合に、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、無線ネットワークセル境界が近付いていると実際に判定し、ポリシマネージャコンポーネント1010にネットワークアラーム通知を生成する、実際の最小動作信号強度を超える受信信号強度マージン(例えば、6dB)を指定する。無線ネットワークアラームマージンおよびアラーム生成全般を、下で詳細に述べる。
上の表の例の動作をまだ参照すると、Register For Notifications(通知について登録)動作は、ポリシマネージャ1010などの関心を持つコンポーネントが、ネットワークアラーム通知などの通知について登録できるようにする。本発明の実施形態でマルチネットワークマネージャコンポーネント1006が生成する通知の例として、下の通知テーブルを参照されたい。Suppress Alarms(アラーム抑止)動作は、通知を受けるために登録されたコンポーネントが、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006からのネットワークアラームを一時的に抑止することを可能にする。Get Interface List動作は、モバイルコンピューティングデバイス102に組み込まれた無線ネットワークインターフェースのリストが要求元に送られることをもたらす照会動作である。Get MNM State(MNM状態取得)動作は、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006の現在の状態、例えば図11に示された状態の1つが要求元に送られることをもたらす照会動作である。
下の表に、本発明の実施形態でマルチネットワークマネージャコンポーネント1006が各登録されたコンポーネントに送る通知の特定の組の例を示す。このテーブルには、各通知の名前および通知と共に送られる属性がリストされている。
Figure 2009284555
本発明の実施形態では、Network Available(使用可能ネットワーク)通知は、前に使用不能であった無線ネットワークが使用可能になったとき、例えば、有効なBSSID(basic service set identifier)がIEEE 802.11b標準規格に従う無線ネットワークで入手されたときに、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006によって生成される。本発明の実施形態では、Network Alarm(ネットワークアラーム)通知は、無線ネットワークがすぐに使用不能になる可能性が高いとき、例えば、モバイルコンピューティングデバイス102での受信信号強度が、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006によって減少していると判定され、受信信号強度が、関連する無線ネットワークインターフェースの実際の最小動作信号強度のマージン(例えば、6dB)内であるときに、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006によって生成される。本発明の実施形態では、No Service(サービスなし)通知は、前に使用可能であった無線ネットワークが使用不能になったすなわち、もはや無線ネットワークサービスを提供できないときに、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006によって生成される。
図11に、本発明の実施形態でマルチネットワークマネージャコンポーネント1006(図10の)によってインスタンス化される例の状態機械1100を示す。例の状態機械がそれのために生成されたモバイルコンピューティングデバイス102に、2つの無線インターフェースすなわち、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)インターフェースおよび無線広域ネットワーク(WWAN)インターフェースが組み込まれている。この例では、無線ローカルエリアネットワークが、無線広域ネットワークより潜在的に高いサービス品質を提供するが、無線ローカルエリアネットワークセルサイズは、無線広域ネットワークセルサイズよりはるかに小さい(例えば、図2が、この例と調和した図である)。ポリシマネージャコンポーネント1010(図10の)は、可能なときには必ず無線ネットワークサービスを入手し、最高のサービス品質を提供する無線ネットワークへの垂直ハンドオフを自動的にトリガするようにポリシマネージャコンポーネント1010に指示する垂直ハンドオフポリシを用いて構成されている。
サービスなし状態1102では、無線ネットワークサービスが、どちらの無線ネットワークインターフェースからも使用可能でない。無線ネットワークサービスが、WWANインターフェースから初めて使用可能になった場合に、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、Network Available通知をポリシマネージャコンポーネント1010に送り、無線広域ネットワークが使用可能になったことと、その無線広域ネットワークのサービス品質統計を通知する。ポリシマネージャコンポーネント1010のポリシの1つが、可能なときにいつでも無線ネットワークサービスを入手するように指示し、したがって、ポリシマネージャコンポーネント1010は、Handoff Nowコマンドをマルチネットワークマネージャコンポーネント1006に送って、無線広域ネットワークへの進入を開始する。マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、無線広域ネットワーク接続のセットアップを管理し(従来技術の技法を使用して)、接続が確立されたならば、状態機械は、WWAN安定状態1104に推移する。
同様に、無線ネットワークサービスが、WLANインターフェースから初めて使用可能になった場合に、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、Network Available通知をポリシマネージャコンポーネント1010に送り、WLANが使用可能になったことと、その無線ローカルエリアネットワークのサービス品質統計を通知する。ポリシマネージャコンポーネント1010は、Handoff Nowコマンドをマルチネットワークマネージャコンポーネント1006に送って、WLANへの進入を開始する。マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、WLAN接続のセットアップを管理し(従来技術の技法を使用して)、接続が確立されたならば、状態機械は、WLAN安定状態1106に推移する。
無線ネットワークサービスが、WWANインターフェースとWLANインターフェースの両方から同時に使用可能になった場合には、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、2つのNetwork Available通知をポリシマネージャコンポーネント1010に送り、WWANとWLANの両方が使用可能になったことと、無線ネットワークのそれぞれのサービス品質統計を通知する。ポリシマネージャコンポーネント1010の構成されたポリシの1つが、最高のサービス品質を提供する無線ネットワークを自動的に選択するようにポリシマネージャコンポーネント1010に指示する。マルチネットワークマネージャコンポーネント1006によって供給されたサービス品質統計を比較することによって、ポリシマネージャコンポーネント1010は、現在最高のサービス品質を提供している無線ネットワークを判定し、その無線ネットワークへの進入を開始することができる。
WWAN安定状態1104では、無線ネットワークサービスが、無線広域ネットワークから使用可能である。このサービスが使用不能になった場合に、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、No Service通知をポリシマネージャコンポーネント1010に送り、WWANが使用不能になったことを通知し、状態機械は、サービスなし状態1102に推移する。しかし、使用可能なWWANの他に、WLANが使用可能になる場合に、状態機械は、WLAN使用可能状態1108に推移する。
WLAN使用可能状態1108では、無線ネットワークサービスが、無線広域ネットワークと無線ローカルエリアネットワークの両方から使用可能であるが、無線広域ネットワークが、現在の無線ネットワークサービスプロバイダである。この状態にある間に、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、周期的に(例えば、10秒ごとに)Network Available通知をポリシマネージャコンポーネント1010に送り、WLANが使用可能であることと、無線ローカルエリアネットワークの現在のサービス品質統計を通知する。ポリシマネージャコンポーネント1010が、WLANがより高品質の無線ネットワークサービスを提供する、例えば、WLANの推定残余帯域幅がWWANで現在経験されている通信帯域幅より広いと判定する場合に、ポリシマネージャコンポーネント1010は、Handoff Nowコマンドをマルチネットワークマネージャコンポーネント1006に送って、WLANへの進入を開始する。マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、WLAN接続のセットアップを管理し、WLANは、好ましい無線ネットワークサービスプロバイダになり(すなわち、WWANからWLANへの垂直ハンドオフが行われ)、状態機械は、WLAN安定状態1106に推移する。その代わりに、WLANが使用不能になった場合に、状態機械は、WWAN安定状態1104に推移する。
WLAN安定状態1106では、無線ネットワークサービスが、WLANから使用可能である。無線ネットワークサービスは、WWANからも使用可能である場合がある。マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、WLAN周辺セル境界(すなわち、従来技術の水平ハンドオフによって処理されないWLANセル境界)が近付いていることを検出した場合に、状態機械は、WLANアラーム状態1110に推移する。
WLANアラーム状態1110では、無線ネットワークサービスが、現在はWLANから使用可能であるが、WLANインターフェースを組み込んだモバイルコンピューティングデバイス102がWLAN周辺セル境界に近付いているすなわち、WLANがすぐに無線ネットワークサービスを提供できなくなる可能性が高いとマルチネットワークマネージャコンポーネント1006が判定している。無線ネットワークサービスは、WWANからも使用可能である場合がある。この状態では、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006は、周期的に(例えば、毎秒10回)Network Alarm通知をポリシマネージャコンポーネント1010に送り、WLANが使用不能になる可能性が高いことと、無線ローカルエリアネットワークの現在のサービス品質統計を通知する。ポリシマネージャコンポーネント1010は、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006にSuppress Alarmsコマンドを送ることによって、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006からのNetwork Alarm通知を一時的に抑止することができる。当業者は、通知サブスクライバによってマルチネットワークマネージャコンポーネント1006に登録されたコールバック関数によるなど、代替機能を使用して、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006によって通知を送ることができることを諒解するであろう。
WLANインターフェースを組み込んだモバイルコンピューティングデバイス102がもはやWLAN周辺セル境界に近付いていないとマルチネットワークマネージャコンポーネント1006が判定する場合すなわち、モバイルコンピューティングデバイス102がWLAN周辺セル境界に近付いているとマルチネットワークマネージャコンポーネント1006に判定させた条件がもはや成り立たない場合に、状態機械は、WLAN安定状態1106に推移する。WLAN周辺セル境界に達した、例えば、WLANインターフェースで受信された信号強度が、そのWLANインターフェースの適応的に決定された最小動作信号強度まで下がったとマルチネットワークマネージャコンポーネント1006が判定する場合に、本発明の実施形態では、無線ネットワークサービスがWWANから使用可能であれば、マルチネットワークマネージャコンポーネント100は、WWANへの垂直ハンドオフを自動的に開始する。ハンドオフが完了したならば、状態機械は、WWAN安定状態1104に推移する。しかし、無線ネットワークサービスが、WWANから使用可能でなく、WLAN周辺セル境界をまたいだ場合に、無線ネットワークサービスは、どちらの無線ネットワークインターフェースからも使用可能でなく、状態機械は、サービスなし状態1102に推移する。
図12に、本発明の実施形態による、無線ローカルエリアネットワークから無線広域ネットワークへの垂直ハンドオフを開始する判断を自動的に行うときにマルチネットワークマネージャコンポーネント1006(図10の)によって使用される例のプロシージャを示す。このプロシージャの最初のステップは、待機ステップ1202である。待機ステップ1202は、無線ネットワーク測定の間の時間(例えば、0.1秒)を提供し、主に、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006がモバイルコンピューティングデバイス102の処理リソースに過負荷を与えないようにするために働く。待機ステップ1202から、このプロシージャは、閾値更新ステップ1204に進む。閾値更新ステップ1204は、各無線ネットワークインターフェースの実際の最小動作信号強度および関係する閾値を適応的に調整する。閾値更新ステップ1204を、下で図13を参照して詳細に説明する。閾値更新ステップ1204に続いて、このプロシージャは、第1判断ステップ1206に進む。
第1判断ステップ1206では、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、WLAN周辺セル境界が近付いているかどうか、すなわち、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006がWLAN安定状態1106(図11)に留まらなければならないかどうかを判定する。マルチネットワークマネージャコンポーネント1006がWLAN安定状態1106に留まらなければならないと判定された場合に、このプロシージャは、待機ステップ1202に戻る。WLAN周辺セル境界が近付いていると判定された場合に、このプロシージャは、WLANアラームステップ1208に進む。第1判断ステップ1206を、下で図14および図15を参照して詳細に説明する。
WLANアラームステップ1208(図11のWLANアラーム状態1110に対応する)では、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、ポリシマネージャ1010(図10の)などの登録されたサブスクライバにNetwork Alarm通知を送る。WLANアラームステップ1208の次に、このプロシージャは、第2判断ステップ1210に進む。第2判断ステップ1210では、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、WLANからWWANへの垂直ハンドオフを自動的に開始しなければならないかどうかを判定する。マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、垂直ハンドオフを自動的に開始してはならないと判定した場合に、このプロシージャは、待機ステップ1202に戻る。マルチネットワークマネージャコンポーネント1006が、垂直ハンドオフを自動的に開始しなければならないと判定した場合に、このプロシージャは、WWANへのハンドオフステップ1212に進む。第2判断ステップ1210を、下で図16を参照して詳細に説明する。WWANへのハンドオフステップ1212で、WLANからWWANへの垂直ハンドオフを開始する。成功裡の垂直ハンドオフは、図11のWLANアラーム状態1110からWWAN安定状態1104への推移に対応する。
図13に、図12の閾値更新ステップ1204を詳細に示す。待機ステップ1202(図12の)に続いて、このプロシージャは、信号サンプリングステップ1302に進む。信号サンプリングステップ1302では、モバイルコンピューティングデバイス102に組み込まれた各無線ネットワークインターフェースで受信された信号強度をサンプリングする。待機ステップ1202(図12の)の長さが、サンプリングがどれほど頻繁に行われるかを決定する。信号サンプリングステップ1302に続いて、このプロシージャは、第1判断ステップ1304に進む。第1判断ステップ1304では、閾値更新に十分なデータ、例えば1秒分のデータが収集されたかどうかを判定する。これは、図9の期間分割に対応する。十分なデータがまだ収集されていない場合に、このプロシージャは、閾値更新ステップ1204を終了する。十分なデータが収集されている場合に、このプロシージャは、Smax判定ステップ1306に進む。
max判定ステップ1306では、サンプリング期間中の最大受信信号強度(Smax)を、無線ネットワークインターフェースごとに判定する。次に、このプロシージャは、第2判定ステップ1308に進む。第2判定ステップ1308では、無線ネットワークインターフェースごとに、Smaxを、その無線ネットワークインターフェースについて構成された現在の最小動作信号強度(S2)と比較する。無線ネットワークインターフェースのいずれかで、サンプリング期間中の最大受信信号強度Smaxが、その無線ネットワークインターフェースについて構成された現在の最小動作信号強度S2未満であり、その無線ネットワークインターフェースが、無線ネットワークサービスを提供できる(例えば、図10のネットワークデバイスインターフェース1008によって示されるように)場合に、S2を下げることができ、このプロシージャは、ステップ1310に進む。そうでない場合に、このプロシージャは、閾値更新ステップ1204を終了する。
ステップ1310で、SmaxがS2未満である無線ネットワークインターフェースごとに、その無線ネットワークインターフェースについて構成された最小動作信号強度S2に、サンプリング期間中の最大受信信号強度Smaxをセットする。次に、このプロシージャはステップ1312に進む。ステップ1312では、ステップ1310で変更された無線ネットワークインターフェースごとに、もう1つの垂直ハンドオフ閾値すなわち、無線ネットワークアラーム閾値(S1)に、無線ネットワークインターフェースの新しい最小動作信号強度と構成可能な信号強度マージンΔの合計をセットする。本発明の実施形態では、無線ネットワークアラーム閾値S1は、下で説明するように、WLAN周辺セル境界に近付いているかどうかを判定するために、このプロシージャの一部として使用される。本発明の実施形態では、信号強度マージンΔは、マルチネットワークマネージャコンポーネント1006のConfigure Network Alarm Margin動作を用いて構成される。ステップ1312が完了したならば、このプロシージャは、図12の第1判断ステップ1206に進む。
図14に、図12の第1判断ステップ1206を詳細に示す。閾値更新ステップ1204(図12の)に続いて、このプロシージャは、セル境界検出トリガテスト1402に進む。テストステップ1402では、各無線ネットワークインターフェースの最新の受信信号強度サンプル(図13のステップ1302から)を、その無線ネットワークインターフェースの無線ネットワークアラーム閾値S1と比較する。受信信号強度サンプルが、アラーム閾値S1より大きい場合に、このプロシージャは、図12の待機ステップ1202に戻る。受信信号強度サンプルが、アラーム閾値S1より小さい場合に、このプロシージャは、集中的サンプリングステップ1404に進む。集中的サンプリングステップ1404では、そのアラーム閾値S1を超えた各無線ネットワークインターフェースの受信信号強度を集中的に(例えば、毎秒10回の割合で)サンプリングし、そのデータを、次の2つのテストで使用可能にする。
集中的サンプリングステップ1404に続いて、このプロシージャは、無線ネットワークアラーム閾値テスト1406に進む。無線ネットワークアラーム閾値テストでは、集中的にサンプリングされた無線ネットワークインターフェースごとに、集中的にサンプリングされた信号強度の平均値を判定する。集中的にサンプリングされた信号強度の平均値が、その無線ネットワークインターフェースのアラーム閾値S1未満の場合に、このプロシージャは、フーリエベース減少信号テスト1408に進む。そうでない場合に、このプロシージャは、図12の待機ステップ1202に戻る。
フーリエベース減少信号テスト1408では、無線ネットワークアラーム閾値テスト1406に合格した無線ネットワークインターフェースごとに、集中的にサンプリングされた信号強度の高速フーリエ変換(FFT)を判定する。高速フーリエ変換は、当技術分野で周知であり、本明細書で詳述する必要はない。フーリエ変換の基本項の虚数部が負であり、フーリエ領域閾値未満の場合に、無線ネットワークインターフェースでの受信信号強度が減少していると判定され、このプロシージャは、水平ハンドオフステップ1410に進む。そうでない場合に、このプロシージャは、図12の待機ステップ1202に戻る。
水平ハンドオフステップ1410で、無線ネットワークインターフェースの1つでの受信信号強度が、その無線ネットワークインターフェースの無線ネットワークアラーム閾値S1未満であり、減少しつつある、すなわち、無線ネットワークセル境界が近付きつつあると判定されている。同一のタイプの隣接する無線ネットワークセルへの伝統的な水平ハンドオフが行われる可能性がある。水平ハンドオフステップ1410では、これがそうである可能性が高いか否かを判定する。水平ハンドオフが行われる可能性が高いと判定された場合に、このプロシージャは、図12の待機ステップ1202に戻る。水平ハンドオフが行われる可能性が低いと判定された場合に、垂直ハンドオフが必要である可能性があり、このプロシージャは、アラーム抑止ステップ1412に進む。水平ハンドオフステップ1410を、下で図15を参照して詳細に説明する。
アラーム抑止ステップ1412では、このステップ1412が、最後にどれほど最近に実行されたかに関する検査を行う。このステップが最近に(例えば、0.5秒前より最近に)実行された場合に、最近のNetwork Alarm通知が生成され、もう1つの通知はまだ生成される必要がない。このプロシージャは、図12の待機ステップ1202に戻る。そうでない場合に、新しいNetwork Alarm通知が必要であり、このプロシージャは、図12のWLANアラームステップ1208に進み、Network Alarm通知を生成する。
図15に、図14の水平ハンドオフステップ1410を詳細に示す。フーリエベース減少信号テスト1408(図14の)に続いて、このプロシージャは、最近水平スキャンテスト1502に進む。本発明の実施形態では、無線ネットワーク内の可能な水平ハンドオフ候補無線ネットワークアクセスポイントからの、モバイルコンピューティングデバイス102の無線ネットワークインターフェースでの受信信号強度が、周期的にのみ、例えば10秒に1回だけ、サンプリング(スキャン)される。最近水平スキャンテストステップ1502では、最近(例えば、少なくとも最後の0.5秒以内に)アクセスポイントスキャンが行われたかどうかを判定する(例えば、図10の共通ネットワークデバイスインターフェース1008に照会することによって)。最近スキャンが行われた場合に、このプロシージャは、強アクセスポイントテスト1504に直接に進む。そうでない場合に、このプロシージャは、まず、ステップ1506に進まなければならず、そこで、そのようなスキャンサイクルを開始する。水平ハンドオフ候補アクセスポイントの最近のデータを入手したならば、このプロシージャは、強アクセスポイントテスト1504に進む。
強アクセスポイントテスト1504では、各水平ハンドオフ候補からの無線ネットワークインターフェースでの受信信号強度を、その無線ネットワークインターフェースの構成された最小動作信号強度S2と比較する。候補アクセスポイントのどれもが、最小動作信号強度S2を超える受信信号強度を引き起こしていない場合には、水平ハンドオフの可能性が低いと判定され、このプロシージャは、可能な垂直ハンドオフに進む。そうでない場合には、水平ハンドオフの可能性が高いと判定され、このプロシージャは、図12の待機ステップ1202に戻る。
図16に、図12の第2判断ステップ1210を詳細に示す。WLANアラームステップ1208(図12の)に続いて、このプロシージャは、自動ハンドオフライセンス検査1602に進む。本発明の実施形態では、このプロシージャは、図10のマルチネットワークマネージャコンポーネント1006によって実行される。本発明の実施形態では、やはり図10のポリシマネージャコンポーネント1010が、無線ネットワークセル境界に達した場合に自動垂直ハンドオフを実行するようにマルチネットワークマネージャコンポーネント1006を構成する。この実施形態では、自動ハンドオフライセンス検査1602に合格し、このプロシージャは、自動垂直ハンドオフ待機ステップ1604に進む。本発明の代替実施形態では、無線ネットワークセル境界に達した場合であっても、ポリシマネージャコンポーネント1010が、垂直ハンドオフ判断を行う。この実施形態では、自動ハンドオフライセンス検査1602に合格せず、このプロシージャは、図12の待機ステップ1202に戻る。
自動垂直ハンドオフ待機ステップ1604は、図12の待機ステップ1202と同一の目的のために働くが、このプロシージャは、差し迫った垂直ハンドオフに厳しく焦点を合わせたものである。ステップ1604の待機時間(例えば、0.1秒)が経過した後に、このプロシージャは、ステップ1606に進み、無線ネットワークセル境界に達した無線ネットワークインターフェースでの受信信号強度をサンプリングする。次に、このプロシージャは、逆無線ネットワークアラーム閾値テスト1608に進む。ステップ1608では、サンプリングされた受信信号強度を、その無線ネットワークインターフェースについて構成された無線ネットワークアラーム閾値S1と比較する。サンプリングされた受信信号強度が、無線ネットワークアラーム閾値S1より大きい場合に、差し迫った垂直ハンドオフが、打ち切られ、このプロシージャは、図12の待機ステップ1202に戻る。そうでない場合に、このプロシージャは、ハンドオフタイムアウト待機検査1610に進む。
ステップ1610では、ステップ1602が最後に実行されてからどれだけの時間が経過したかを判定する。自動垂直ハンドオフの開始を待って長すぎる時間(例えば、5秒)が経過した場合に、差し迫った垂直ハンドオフが、打ち切られ、このプロシージャは、図12の待機ステップ1202に戻る。そうでない場合に、このプロシージャは、最小動作信号強度テスト1612に進む。ステップ1612で、サンプリングされた受信信号強度を、無線ネットワークインターフェースの構成された最小動作信号強度S2と比較する。受信信号強度が、最小動作信号強度S2未満に低下している場合には、このプロシージャは、図12のステップ1212に進み、垂直ハンドオフを開始する。そうでない場合には、無線ネットワークインターフェースは、まだ、このレベルの受信信号強度でサービスを提供することができ、できる限り高サービス品質無線ネットワーク(すなわち、WLAN)に留まるために、このプロシージャは、自動垂直ハンドオフ待機ステップ1604に戻る。
刊行物、特許申請書、および特許を含む、本明細書に記載のすべての参考文献は、各参考文献が参照によって組み込まれると個別に具体的に示され、その全体を本明細書に示された場合と同一の範囲まで、参照によって本明細書に組み込まれている。
本発明を説明する文脈(特に、請求項の文脈)での単語「a」、「an」、「the」、および類似する指示物の使用は、本明細書でそうでないと示されたか文脈によって明瞭に否定される場合を除いて、単数と複数の両方を含むと解釈されなければならない。単語「comprising」、「having」、「including」、および「containing」は、そうでないと注記された場合を除いて、制限なしの単語(すなわち、「〜を含むがこれに解釈されない」)と解釈されなければならない。本明細書での値の範囲の詳説は、本明細書でそうでないと示された場合を除いて、単に、各別々の値がその範囲に含まれることを個別に指す略記の方法として働くことを意図されており、各別々の値は、本明細書で個別に記載されたかのように本明細書に組み込まれている。本明細書で説明したすべての方法を、本明細書でそうでないと示されたか文脈によって明瞭に否定された場合を除いて、任意の適当な順序で実行することができる。本明細書に記載のすべての例または例示的な言葉(例えば、「〜など」)は、そうでないと主張された場合を除いて、単に、本発明をより良く例示することを意図されたものであり、本発明の範囲に対する制限を主張するものではない。本明細書の言葉は、本発明の実践に必須の請求されない要素を示すものと解釈してはならない。
本発明の好ましい実施形態を、本発明を実行するための本発明人に既知の最良の態様を含めて本明細書で説明した。これらの好ましい実施形態の変形形態は、前述の説明を読んだときに当業者に明白になる可能性がある。本発明人は、当業者が、適当にそのような変形形態を使用することを期待し、本発明人は、本発明が、本明細書に具体的に記載されたもの以外の形で実践されることを意図している。したがって、本発明に、適用可能な法によって許容される、本明細書の請求項に記載の主題のすべての修正形態および同等物が含まれる。さらに、本発明のすべての可能な変形形態の上述の要素のすべての組合せが、本明細書でそうでないと示されたか文脈によって明瞭に否定された場合を除いて、本発明に含まれる。

Claims (14)

  1. 無線ネットワークでモバイルコンピューティングデバイスからプロービングデータパケットを送信することと、
    前記プロービングデータパケットに基づいて前記無線ネットワークのプロービングデータパケット衝突確率を計算することと、
    前記プロービングデータパケット衝突確率に関して無線ネットワークサービス品質尺度を計算することと
    を備えることを特徴とするコンピュータ実施された方法。
  2. 前記プロービングデータパケット衝突確率を計算することは、送信されたプロービングデータパケットの総数に対する肯定応答されなかったプロービングデータパケットの個数の比を計算することを含むことを特徴とする請求項に記載の方法。
  3. 前記プロービングデータパケットは、無線Network Driver Interface Specificationに従う無線ネットワークインターフェースによってIEEE 802.11無線ネットワーク標準規格に従って送信され、前記比は、Network Driver Interface Specification Acknowledge Failure Count統計値とTransmitted Fragment Count統計値との合計によってNetwork Driver Interface Specification Acknowledge Failure Count統計値を割ることによって計算されることを特徴とする請求項に記載の方法。
  4. 低いプロービングデータパケット衝突確率は、高い無線ネットワークサービス品質尺度に対応し、高いプロービングデータパケット衝突確率は、低い無線ネットワークサービス品質尺度に対応することを特徴とする請求項に記載の方法。
  5. 前記無線ネットワークサービス品質尺度は、前記無線ネットワーク内の推定残余帯域幅を含むことを特徴とする請求項に記載の方法。
  6. 高いレベルのプロービングデータパケット衝突確率は、前記無線ネットワーク内のゼロの推定残余帯域幅に対応することを特徴とする請求項に記載の方法。
  7. 前記無線ネットワークサービス品質尺度は、無線媒体アクセス制御伝送遅延を含むことを特徴とする請求項に記載の方法。
  8. プロービングデータパケット衝突確率に関して前記無線ネットワークサービス品質尺度を計算することは、プロービングデータパケット衝突確率対無線ネットワークサービス品質尺度ルックアップテーブルで前記無線ネットワークサービス品質尺度をルックアップすることを含むことを特徴とする請求項に記載の方法。
  9. 第2タイプの無線ネットワークでの前記計算された無線ネットワークサービス品質は第1タイプの無線ネットワークでの観察された無線ネットワークサービス品質より高い場合に、前記第1タイプの無線ネットワークから前記第2タイプの無線ネットワークへの垂直ハンドオフを開始することをさらに備えることを特徴とする請求項に記載の方法。
  10. 前記第1タイプの無線ネットワークは、無線広域ネットワークを含むことを特徴とする請求項に記載の方法。
  11. 前記第2タイプの無線ネットワークは、無線ローカルエリアネットワークを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記第2タイプの無線ネットワークは、無線ローカルエリアネットワークを含むことを特徴とする請求項に記載の方法。
  13. 前記第2タイプの無線ネットワークへの前記無線ネットワークインターフェースで受信された信号強度が減少していると判定され、前記第2タイプの無線ネットワークへの前記無線ネットワークインターフェースで受信された信号強度のサンプルの算術平均が最小動作信号強度閾値未満である場合に、前記第2タイプの無線ネットワークから前記第1タイプの無線ネットワークへの垂直ハンドオフを開始することをさらに備えることを特徴とする請求項に記載の方法。
  14. 請求項に記載の方法を実行するコンピュータ実行可能命令をその上に有することを特徴とするコンピュータ可読媒体。
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