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

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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