JP2012075158A - 媒体に依存しないハンドオーバを実装するためのシステム及び方法 - Google Patents

媒体に依存しないハンドオーバを実装するためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】異なるWLAN(無線ローカルエリアネットワーク)種類の間、又はWLAN及びセルラシステムの間等、異なる無線ネットワーク種類の間のシームレスなハンドオーバを達成する。
【解決手段】無線通信システムにおける局(600)において、メディアに依存しないハンドオーバを実装するシステムは、物理サブレイヤ管理エンティティ(602)、中間アクセス制御サブレイヤ管理エンティティ(604)、管理情報ベース(608)、及びハンドオーバポリシー機能(606)を含む。ハンドオーバポリシー機能(606)は、物理サブレイヤ管理エンティティ(602)、中間アクセス制御サブレイヤ管理エンティティ(604)、及び管理情報ベース(608)から測定値及びシステム情報を受信することができる。そして、ハンドオーバポリシー機能(606)は、ハンドオーバを実行すべきか否かを自動的に決定することができる。
【選択図】図5

Description

本発明は、一般的には無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、異なる無線ネットワーク種類間における媒体に依存しないハンドオーバを実装するための方法及びシステムに関する。
一般的なモビリティシステムは2つの主な作動モード、すなわち、アイドルモード及び接続モードを有する。アイドルモードにおいては、STA(station:局)の特徴は、ユーザサービス(すなわち、進行中の呼出し又はトランザクション)を含まずに、ページングチャネルの監視、利用可能なサービス要求チャネルを含んでおり、受信機の100%が、無線環境のダウンリンク測定、バックグランド調整、スケジュールされていないAP(access point:アクセスポイント)、及び/又は、技術の再選択に対して利用可能である。接続モードにおいては、STAの特徴は、アクティブユーザサービス(例えば、進行中の呼出し)を含み、ハンドオーバが可能となり、(ユーザサービスは優先順位をとるため)測定のための制限された受信機の利用、及び完全に調整されたスケジュールAP及び/又は技術ハンドオーバを含む。
(例えば、起動時に)アイドルモードに入る前、STAは、要求されたユーザサービスに利用可能な最善のAP及び技術を決定するために、選択を実行しなければならない。アイドルモードの間、STAは継続的に隣のAP及び異なる技術を有するAPを調べる。「よりよい」APを決定する際、STAは新しいAPに移動する(すなわち「再選択」を行う)。
接続モードの間、ハンドオーバは、1つのAPから「よりよい」サービスを提供する他のAPへ移動する。これは、異なる技術を用いたAPへのスイッチングを含む。アイドルな場合においては、アクティブユーザサービスの顕著な妨害なく、ハンドオーバは発生する。
1つの目的は、異なるWLAN(無線ローカルエリアネットワーク)種類の間、又はWLAN及びセルラシステムの間等、異なる無線ネットワーク種類の間のシームレスなハンドオーバを達成する(すなわち、STAの移動を許容する)ことである。
図1は、現存するセルラーモビリティモデル100であり、移動の問題(issue)に対する集中化した(centralized)RRM(radio resource management:無線資源管理)のアプローチを示す。セルラーSTA102(例えば、第2世代の移動機又は第3世代のユーザ装置)は、複数のAP104の中で自由に移動することができる移動機である。AP104は、限定するわけではないが、GSM基地局及びFDD/CDMAノードBを含むことができる。AP104は無線ネットワーク106を介して共に接続されている。STA102が動き回っている時に、HPF(handover policy function:ハンドオーバポリシー機能)108が用いられ、AP104の中でSTA102のハンドオーバを導く。HPF108は中央に位置しており(例えば、第2世代のBSC(base station controller:基地局制御装置)又は第3世代のRNC(radio network controller:無線ネットワーク制御装置)の中)、ネットワーク110(例えば、切替装置又はサーバ)に接続される。
STA102が異なるAP104に移動した時に、HPF108は調整を提供する。STA102はHPF108に測定値を送信し、HPF108はハンドオーバ及びSTA102がどのAP104をオンすべきかに関する最終的な決定を行う。
モデル100において半静的周波数割当てが各AP104に対して行われ、いくつかの無線計画が要求される。アイドルモードにおいて、イントラ技術(例えば、GSMからGSMへ)とインター技術(例えば、GSMからFDD/WCDMA)との両方のAP選択/再選択の決定はSTA102で行われ、HPF108による(ネットワーク110からの)システム情報によってサポートされる。接続モードにおいては、APハンドオーバの決定はHPF108においてなされ、STA102によって行われL3シグナリングを介してHPF108に送信された測定値にサポートされている。
図2は、移動の問題に対する分散RRMのアプローチを示す、既存のWLANモビリティモデル200の図である。802.xSTA202は、複数のAP204の中を自由に移動でき、802.11a及び802.16のAPを含むが、これに限定されることはない。AP204は無線ネットワーク206を介してネットワーク208(例えば、ゲートウェイ又はルータ)と通信する。
モデル200において、動的な周波数割当てが各AP204に対して行われ、無線計画は要求されない。モビリティモデル200においてサポートされる唯一のハンドオーバの種類は、イントラ技術(例えば、802.11aから802.11aへ)アイドルモードハンドオーバであり、そこでのAPの選択/再選択の決定はSTA202で自動的に決定される。他のハンドオーバの種類(インター技術を有するアイドルモード及び接続モード)は、モビリティモデル200においてサポートされていない。
この分散RRMアプローチにおいて、APをどこへでも配置することができ、APはそれ自体動的に管理することができる。RRMが機能する集中地点は存在せず、従って、アーキテクチャにおける要素は何れもハンドオーバを実行しない。
図3は、セルラー及びWLANネットワーク種類についての既存のモビリティシステムアーキテクチャの図である。GPRS(第2世代)STA300は、物理レイヤ302、データリンクレイヤ304、及びネットワークレイヤ306を含む。データリンクレイヤ304は、MAC(media access control:媒体アクセス制御)サブレイヤ310及びRLC(radio link control:無線リンク制御)サブレイヤ312を含む。ネットワーク層306は、GSM RR(radio resource:無線リソース)マネージャ314、MM(mobility management:モビリティ管理)プロトコルマネージャ316及びIP(Internet Protocol)/コンバージェンスマネージャ318を含む。
3GPP(第3世代)STA320は、物理レイヤ322、データリンクレイヤ324、及びネットワークレイヤ326を含む。データリンクレイヤ324は、MACサブレイヤ330及びRLCサブレイヤ332を含む。ネットワークレイヤ326は、3G RR コントローラ334、MMプロトコルマネージャ336及びIP/コンバージェンスマネージャ338を含む。
802.xxSTA340は、物理レイヤ342、データリンクレイヤ344及びネットワークレイヤ346を含む。データリンクレイヤ344は、MACサブレイヤ350及びLLC(logical link)サブレイヤ352を含む。ネットワークレイヤ346は、モビリティIPマネージャ354及びIP/コンバージェンスマネージャ356を含む。
RRマネージャ/コントローラ(314、334)は、即座の無線リンク、無線リンクに関する全ての情報の取り扱いを管理する。MMプロトコル(316、336、354)は、STAがシステム内を移動する際の登録及び位置の更新等の、ネットワークレベルの問題(issue)(すなわち、呼出しそれ自体以外の問題)を取り扱う。
現在のWLANシステムは制限されたモビリティ能力のみを提供する。イントラ技術(例えば、802.11から802.11へ)及びインター技術(802.11から802.16)のユーザ遷移は、一般的な完全モビリティシステム(例えば、GSM)におけるハンドオーバ動作に対立するものとして、再選択動作として特徴付け可能な「作成する前の切断(break before make)」方策を使用してサポートされている。このアプローチは音声及び映像ストリーミング等のリアルタイムサービスをサポートするのに十分でないため、この問題はWLAN技術の発展(growth)に限定される。
本発明は、イントラ技術及びインター技術シナリオの両方の完全モビリティソリューションを実施するための解決策であり、リアルタイムサービスとリアルタイムでないサービスとの両方の要求を充足する。本発明は、物理的な実装上にほとんど制限を置かない、装置に依存しない(device-agnostic)ハンドオーバポリシー機能である。本発明は、WLANから有線LANへの遷移と同様に、WLANからWLANへの遷移をサポートし、一般的なモバイルセルラーシステム(例えばGSM)と一体となり、完全モビリティWLAN/セルラーの解決策の実現を可能にする。
無線通信システムの局におけるメディアに依存しないハンドオーバを実装するシステムは、物理的なサブレイヤ管理エンティティ、メディアアクセス制御サブレイヤ管理エンティティ、管理情報ベース(base)、及びハンドオーバポリシー機能を含む。ハンドオーバポリシー機能は、物理的サブレイヤ管理エンティティ、メディアアクセス制御サブレイヤ管理エンティティ、及び管理情報ベースからの測定値及びシステム情報を受信することができる。そして、ハンドオーバポリシー機能は自動的にハンドオーバを実行すべきかを決定する。
システムは、局及びアクセスポイントを有する無線通信システムにおいてメディアに依存しないハンドオーバを実装する。局は、物理サブレイヤ管理エンティティ、中間アクセス制御サブレイヤ管理エンティティ、及びMIH(media independent handover:メディアに依存しないハンドオーバ)レイヤを含む。MIHレイヤは物理サブレイヤ管理エンティティ及びメディアアクセス制御サブレイヤ管理エンティティと通信する。アクセスポイントは、MIHレイヤと通信し、かつ局がハンドオーバを実行すべきか否かを判定するハンドオーバポリシー機能を含む。
無線通信システム内の局においてメディアに依存しないハンドオーバを実装するための方法は、ハンドオーバポリシー機能を提供することによって開始する。システムの測定及び情報が局からハンドオーバポリシー機能に提供される。ハンドオーバを実行するか否かの判定は、システム測定及び情報に基づく。
無線通信システムにおいてメディアに依存しないハンドオーバを実装するための方法は、局においてMIH(media independent handover)レイヤを提供することによって、及びアクセスポイントにおいてハンドオーバポリシー機能を提供することによって開始する。局の測定値はMIHレイヤを介して局からアクセスポイントに送信される。ハンドオーバポリシー機能は局がハンドオーバを実行すべきか否かを判定する。ハンドオーバはMIHレイヤを介して送信された情報を介して制御される。
無線通信システムにおけるメディアに依存しないハンドオーバを実装する局は、物理サブレイヤ管理エンティティ、中間アクセス制御サブレイヤ管理エンティティ、管理情報ベース、及びハンドオーバポリシー機能を含む。ハンドオーバポリシー機能は、物理サブレイヤ管理エンティティ、中間アクセス制御サブレイヤ管理エンティティ及び管理情報ベースからの測定値及びシステム情報を受信することができる。そして、ハンドオーバポリシー機能は、ハンドオーバを実行すべきか否かを自動的に判定することができる。
無線通信システムにおける局におけるメディアに依存しないハンドオーバの実装のための集積回路は、物理サブレイヤ管理エンティティ、中間アクセス制御サブレイヤ管理エンティティ、管理情報ベース及びハンドオーバポリシー機能を含む。ハンドオーバポリシー機能は、物理サブレイヤ管理エンティティ、中間アクセス制御サブレイヤ管理エンティティ及び管理情報ベースからの測定値及びシステム情報の受信が可能である。そして、ハンドオーバポリシー機能は、ハンドオーバを実行すべきか否かを自動的に判定する。
本発明のより詳細な理解は、例によって与えられる好ましい実施形態の以下の記述から得られ、添付された図と共に理解されるであろう。
従来のセルラーモビリティモデルの図である。 従来のWLANモビリティモデルの図である。 従来のセルラー及びWLANネットワークタイプに対するモビリティシステムアーキテクチャである。 本発明によるWLANにおけるモビリティアーキテクチャ、及びそれがセルラーネットワークの種類をどのように比較するかを示す図である。 本発明によるWLANモビリティモデルの図である。 本発明の分散ハンドオーバポリシー機能を実装したSTAアーキテクチャの構造を示す図である。 本発明の集中ハンドオーバポリシー機能を実装したSTAアーキテクチャの構造を示す図である。
以下では、用語「局」(STA)は、限定するものではないが、無線送受信装置、ユーザ装置、固定又は移動加入者装置、ページャ又は無線環境において動作可能な任意の他の種類の装置を含む。以下では、用語「AP(アクセスポイント)」は、限定するものではないが、基地局、ノードB、サイト制御装置、又は無線環境における他の種類のインターフェース装置を含む。
図4は、WLANにおけるモビリティアーキテクチャ及びそれがどのようにセルラーネットワーク種類を比較するかを示す図である。GPRS STA300及び3GPP STA320は、図3に関連して説明したSTAと同一である。802.xxSTA400は、物理レイヤ402、データリンクレイヤ402及びネットワークレイヤ406を含む。データリンクレイヤ406は、メディアに依存しないハンドオーバレイヤ414、モバイルIPマネージャ416及びIP/コンバージェンスマネージャ418を含む。議論の残りは、MIH(media independent handover:メディアに依存しないハンドオーバ)レイヤ414及びどのようにそれがモビリティモデルで動作するかに焦点を当てる。MIHレイヤ414は、GSM RR314及び3G RRC334と同様の機能を実行する。
図5は、本発明によるWLANモビリティモデル500であり、分散及び集中の2つの基本的なHPFオプションを示している。これらのオプションは、以前モビリティモデルによってアドレス指定されていない状況、すなわちインター技術ハンドオーバ及び接続モードハンドオーバに関連する。
802.xSTA502は複数のAP504の中で自由な移動機であり、限定するわけではないが、それは802.11a及び802.16APを含むことができる。AP504は無線ネットワーク506を介してネットワーク508(例えば、ゲートウェイ又はルータ)と通信する。
モデル500は、STA502における分散HPF510及び/又はネットワーク508における集中化HPF520を実装することができる。
分散HPFの設定において、STAは、選択、再選択、及びハンドオーバの決定を自動的に行う。これは、アイドルモード、インター技術選択/再選択及び両方の接続モードハンドオーバの種類を含む。
集中HPFの設定において、システム側に位置するHPFは、選択及び再選択処理を補助し、STAによって集められた情報によってサポートされるハンドオーバの決定を行う。情報は、本発明(すなわちMIHレイヤ)のシグナリング機構を介してSTAからHPFに通信される。これはアイドルモード、インター技術選択/再選択及び両方の接続モードハンドオーバの種類を含む。
図6は、本発明の分散HPFを利用したSTA600に対する機能アーキティチャのブロック図である。STA600は物理サブレイヤME(management entity:管理エンティティ)602及びMACサブレイヤME604を含む。HPF606は物理サブレイヤME602及びMACサブレイヤME604の両方と通信する。ハンドオーバの決定を行う際、ローカル管理情報ベース(MIB)608はHPF606によってアクセスされる情報を格納する。物理サブレイヤME602は、PLCP(physical layer convergence procedure:物理レイヤコンバージェンス手順)サブレイヤ610及びPMD(physical medium dependant:物理中間依存)サブレイヤ612を含む。MACサブレイヤME604はMACサブレイヤ614を含む。
再選択及びハンドオーバの決定は、STA600によって自動的に決定される。HPF606は、MACサブレイヤME604及び物理サブレイヤME602から測定値及び他のイベント(ハンドオーバの決定を行う際に一般的に使用される情報)を受信する。HPF606はこの情報を処理し、ハンドオーバを実行すべきか否かの自主的な決定を行う。
これは限定されたハンドオーバの解決策であり、実際には再選択手順の拡張に過ぎず、一般的なモビリティシステムとして特徴付けられる。これは適切であるが、「切断して作成する(break then make)」方策を使用しているという主な理由で、副次的な解決策である。この方策では、STAがこの無線リンクが低下しているのを認識した時、新しいリンクが確立される前に、STAは現在のリンクを切断するか、またはリンクの独立性が失われる。ハンドオーバを完了するための資源の利用可能性は保証がなく、ハンドオーバに適応するためのリソースを欠いた新しいAPによる劣化した(dropped)呼出しを招くこととなる。劣化した呼出しとなる可能があることは、リアルタイムでないサービスに対する適切な解決策となるが、音声通信等のリアルタイムサービスに対しては受け入れられない解決策である。さらに、同じ意味で、すなわち、STAがさらにシステムに追加されるとパフォーマンスが悪くなるという意味で、これは十分な拡張性のない(poorly scalable)解決策である。
図7は、集中HPFを利用したSTA700についての機能アーキテクチャのブロック図である。STA700は、物理サブレイヤME702及びMACサブレイヤME704を含む。MIH(media independent handover:メディアに依存しないハンドオーバ)レイヤ706は、物理サブレイヤME702及びMACサブレイヤME704の両方と通信する。MIHレイヤ706はシステム側でMIHレイヤ708と通信する。MIHレイヤ708はシステムHPF710と通信する。物理サブレイヤME702は、PLCPサブレイヤ712及びPMDサブレイヤ714を含む。MACサブレイヤME704は、MACサブレイヤ716を含む。
MIHレイヤ706及びシステムHPF710は、MIHレイヤ708を介して通信する。MIHレイヤ706はHPF710に測定値を送信し、HPF710はシステム情報をMIHレイヤ706に送信する。再選択とハンドオーバの決定は、この交換情報に基づいてMIHレイヤ706とHPF710との間で調整される。MIHレイヤ706、MIHレイヤ708及びHPF710の両方の利用は、セルラーシステムタイプのハンドオーバに類似している。
再選択及びハンドオーバの決定は、HPF710によって調整され、MIHレイヤ706、708を介して受信された測定値の報告及びシステムシグナリングによってサポートされる。これは、作成してから切断する方策やハンドオーバを完了するためのリソース利用可能性の保証を使用して、集中化された決定を行うことを要因とした、高速で適切なハンドオーバの解決策である。これは、リアルタイムでないサービスに対して適切な解決策であり、リアルタイムサービスに対して受け入れ可能な解決策であり、完全なモビリティソリューションを提供するよう容易に拡張可能である。
完全なモビリティソリューションをサポートするために、モビリティプロトコル(例えば、MM、モバイルIP、SIP)とリソース制御プロトコル(例えば、RRC又はMIHレイヤ)との両方が要求される。モビリティプロトコルは、発見、登録、トンネリング、終了(又はページング)、(スイッチ間の)ネットワークレベルでのハンドオーバ及びセキュリティをサポートする。セキュア制御プロトコルは、システム情報、終了(又はページング)、セルの選択/再選択、確立、開放、測定値の報告、電力制御及び(2つの無線間での)無線レベルでのハンドオーバ等の機能をサポートする。両方のレベルで提供されるハンドオーバのサポートは、完全なモビリティソリューションのサポートが要求される。
ネットワーク側では、MIHレイヤ708とHPF710との両方は、AP、サーバ、データベース又はルータ等の任意の集中化エンティティに置かれる。好ましい実施形態では、MIHレイヤ708及びHPF710は、AP又はAP制御装置に置かれる。MIHレイヤ708及びHPF710は分離している論理エンティティである。MIHレイヤ708は状態マシーンとして動作し、必要な情報を収集し、それをHPF710に渡す。HPF710は、受信した情報に基づいてハンドオーバの決定を行う。
本実施形態をWLANの観点で記載したが、本実施形態の原理は任意の種類の無線通信システムに同様に適用可能である。集中化したHPFアーキテクチャを拡張して、無線装置を有線システムに接続する場合のハンドオーバポリシー等、無線から有線へのインターワーキングシナリオをサポートすることができる。この例は、802.11が可能なラップトップを使用し、ラップトップを結合し、ハンドオーバを使用して、ラップトップ結合局へのイーサネット(登録商標)接続を利用する。
図6及び7に示す要素は分離した要素として描かれているが、これらの要素は、ASIC(application specific integrated circuits:特定用途向け集積回路)、複数のIC、個々のコンポーネント、又は個々のコンポーネントICとの組合せ等の、単一のIC(integrated circuit:集積回路)を実装することができる。ある実装において、本発明の実施形態及び特徴の機能性は、個々のコンポーネント/ICにおいて表現することができ、部分的/全体的に無効にし、又は停止することができる。
本発明の特徴及び要素を特定の組合せにおける好ましい実施形態で記述したが、各特徴及び要素を、(好ましい実施形態の他の特徴及び要素を伴わずに)単独で、又は、本発明の他の特徴及び要素を伴う又は伴わない様々な組合せで使用可能である。

Claims (1)

  1. 無線送受信ユニット(WTRU)における使用のための方法であって、
    第1の無線アクセス技術(RAT)に関連する第1のネットワークインターフェイスデバイスから第1の測定報告と、第2のRATに関連する第2のネットワークインターフェイスデバイスから第2の測定報告を受信することと、
    測定情報をネットワークデバイスに送信することであって、前記測定情報は、前記第1のRATに関連する前記第1の測定報告および前記第2のRATに関連する前記第2の測定報告を含むことであって、前記送信することは、前記第1のRATまたは前記第2のRAT経由で前記測定情報を送信することを含むことと、
    前記ネットワークデバイスから、選択されたRATを示すリンク選択決定を受信することであって、前記選択されたRTAは、前記第1のRATまたは前記第2のRATであることと、
    前記選択されたRATを用いてリンクを確立することと
    を備えることを特徴とする方法。
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