JP3764903B2

JP3764903B2 - 第３層サービス品質認識トリガ

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Publication number: JP3764903B2
Application number: JP2002276146A
Authority: JP
Inventors: エムマッタジョニー; アツシタケシタ
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2003179630A; US20030069018A1; US7245915B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概ね、無線通信ネットワークにて通信が行われている間に無線通信装置に使用されるトリガ、具体的には、無線通信装置に提供されるサービス品質を向上させる第3層サービス品質（QoS）認識トリガに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルデータネットワークは、合衆国及び世界全体において、ビジネス、商業および私生活の普遍的な一部となっている。公共インターネットと個人の地域及び広範囲ネットワーク（LANｓ及びWANｓ）は、データ通信及び送信のますます重要な中心部分となっている。Eメール、ファイルアクセス及び共用そしてサービスへのアクセス及び共用は、いくつもあるそのようなネットワークによって提供されるデータ通信サービスとアプリケーションのほんの一例である。昨今、VoIP(Voice over IP)や実時間対話型マルチメディアといった次世代データ通信アプリケーションが登場している。
【０００３】
今日、インターネット及びそれに接続されたほぼすべてのデジタルデータネットワークは実質的に「ネットワーク層」または「第3層」によって特定される同一のアドレシングおよびルーティングプロトコルに従う。これらのプロトコルによれば、ネットワーク内のそれぞれのノードはインターネットプロトコル（IP）アドレスと呼ばれる固有のアドレスを持つ。ネットワーク上又はネットワーク間においてデジタルデータを通信するに当たり、送信又はソースノードは送信されるデータをパケットへと細分する。パケットは、送信されるデータと、ソースノードおよび所望の宛先ノードのIPアドレス、そしてプロトコルによって特定される他の情報を含む。一度のデータ通信において、通信されるデータの量および他の既知要素によっては多数のパケットの作成及び送信が必要となる場合もある。
【０００４】
かかる方法は、幾つかの時間にかかわる考慮すべき事柄を、データ通信処理にもたらす。このような時間にかかわる考慮すべき事柄は、パケットの到着の遅れ（レイテンシー）や変動するパケット間到着時間（パケットジッタ）による信号の復元からの遅れを含む幾つかの理由からなる。例えば、パケットの到着は中間のノードにおける問題（輻輳）によって特定の又は選択された送信ルートが遮られることにより遅れる場合がある。かかる場合、その後の送信は中間のノードにおける輻輳の解決を待つことになり、これにより更なる遅れが生じる。宛先ノードにおいては、パケットの当初の順序の復元のためにいくらかのオーバーヘッドが行われる。例えば、あるデータ通信において相当数のパケットが含まれる場合や、宛先ノードにおいて他の要素から重い処理負担を強いられている場合、オーバーヘッドは実質的に増加する。加えて、途上でパケットが喪失し、所望の受け取りノードまで到達しないという事態も起こりうる（パケットロス）。更に、リンクは専用のものではなく、リソースも共用されているため、回線容量の保証はない。
【０００５】
VoIPは、リアルタイムで、対話式のエンドトゥエンドの音声通信を標準回線制御信号及び制御プロトコルを用いてIPデジタルデータネットワークから提供する。VoIPにおいては、音声信号は、一般的に用いられているインターネットプロトコルを用いて、デジタル形式に変換され、パケット化され、送信され、ソースノードから宛先ノードへ導かれる。宛先では、パケットのリアセンブル（パケットからバケット化前の信号を取り出す処理）が行われ、音声信号は再生のために再構成される。VoIPでは、パケットレイテンシーは、会話において話をする側と会話において話を聞く側の時間の遅れから明白になる。閾値を越え、相当な困惑なしに可能な会話を妨げる遅れは容認できない。これまでに、０msから１５０msecの間のパケットレイテンシーは優良から良の質の通信とされ、大体１５０msec以上のレイテンシーが劣等から許容以下の質とされてきた。
【０００６】
送信途中で失われたパケットはまた、VoIp通信の質に悪影響を及ぼす。これまでに、音声パケットで約６０msのデジタル化されたスピーチデータが失われた際に、言語はわかりにくくなるとされてきた。送信途中においてパケットは、3つの理由から失われることがある。
（１）電気信号が電磁波による障害を受け、１またはそれ以上のビットのエラーを引き起こしている場合。
（２）パスに沿った中間のルータにおける送信用の待ち行列が輻輳によりあふれ、パケットの落下を引き起こしている場合。
（３）設定上のエラーにより引き起こされるパケット送信時の衝突（例：２つまたはそれ以上の送信信号が重なり合い、また妨害しあっている）。
【０００７】
VoIPはリアルタイムの対話式データ通信アプリケーション故、現在再送機能を提供するインターネットプロトコルは、パケットが到着したときには古くて利用価値のないものとなる可能性からほとんど意味のないものである。
【０００８】
パケットジッタもまた、VoIP通信に相当の影響を及ぼす。VoIPでは、パケットジッタは最低許容限度のレイテンシー要求を満たすのに必要な時間限度内にパケットのリアセンブルを行うことを不可能にする場合がある。結果として、リアセンブリの処理において幾つかのパケットが欠如、例えばいくらかの音声データが消失したり、極端なパケットの遅れなどが発生し、音質が劣化することがある。許容できる音質のためには、音声パケットの相互到着時間（即ち、ジッタ）は大体５０〜７５msecに限られなければならないとされてきた。この範囲において、全体の音声通信の質に相当の影響を及ぼすことなくジッタの問題を解決するのにデータ緩衝を使用できる。
【０００９】
加えて、現在あるインターネットアドレッシング、ルーティングプロトコル及び固定ノードデータネットワーク用のアプローチは、昨今提案されている無線モバイルアクセスデジタルデータネットワークにおけるアドレシング及びルーティングの動的な変更を支えることができない。世界のデータネットワーク標準の認められた権威であるインターネット協会（Internet Society）の国際電気通信連合（ITU）が最近、国際モバイル通信-２０００（IMT−２０００）を発表した。これらの標準は、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント、手持ち式のコンピュータなどを含む無線モバイルノード装置による広範囲のモバイルインターネットアクセスを含むいわゆる第３世代（３G）のデータネットワーク及びそれを超えたデータネットワーク（例：３．５G,４G他）を提唱している（ HYPERLINK "http://www.itu.int" http://www.itu.int参照）。
【００１０】
以前の無線ネットワークとは異なり、提唱されている第４世代及びそれを超えたネットワークは完全にIPに基づき、すべてのデータはデジタルの形式で標準のインターネットのアドレシング及びルーティングプロトコルによりエンドトゥエンドで通信される。ただし、現在ある固定ノードネットワークと異なり、提唱されている第３世代およびそれを超えた無線モバイルアクセスネットワークでは、無線モバイルノードはネットワークに接続された状態で他の固定及びモバイルネットワークノードとデータ通信を行っていてもネットワーク内での移動は自由である。
【００１１】
他の事項として、このようなネットワークはゆえに、コレスポンデントノード間の動的なデータパケットの再ルーティングの機能を提供できるべきである。現在ある固定されたIPアドレス及び固定ノード関係に基づくインターネットアドレッシング及びルーティングのプロトコル及び構成はそのような機能を提供しない。同様に、現在ある固定ノードインターネットプロトコルは無線LANの使用には不十分である。
【００１２】
VoIPのようなリアルタイムのアプリケーションには、モバイルノードからコレスポンデントノードにいたるまで、エンドトゥエンドのQoSに関する厳格な条件がある。故に、パスの一部分だけにおけるのではなく、ソースから宛先、そしてその逆のQoS条件を確実にする必要がある。現在存在している無線通信システムにおけるハンドオフトリガ手段はすべて、本質的に無線リンクのみの第２層QoSパラメータの測定（BER-ビット誤り率、SNR-信号対雑音比他）に基づく。残念ながら、この測定はパスからコレスポンデントノードまでの全ては含まない。
【００１３】
現在ある無線通信システムにおける回線交換コアネットワークにより、無線リンク上の第２層パラメータの測定は、無線通信をどのアクセスポイントにてハンドオフするかを決定するには十分である。これは、回線交換コアネットワークは強く、そして確実で安定したサービスを提供するのに十分であるからである。その場合、無線リンクがエンドトゥエンドのパスの唯一の障壁であり、通信パスのその部分にQoS測定のハンドオフトリガの基礎を置くことは妥当である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
おおまか上述の通り、次世代の無線通信システムは全IP構造、特にコアネットワークに基づく。このように、これらの無線通信システムは、無線ホップまたはリンクのようにモバイルからコレスポンデントノードまでのエンドトゥエンドのパスの固定ホップを障壁としうる回線交換ネットワークにより提供される強さと確実さを失う。これを受けて、ハンドオフトリガを決定するために、固定ホップ上及び無線ホップ上のQoSを測定しない、現在存在する第２層QoS測定を使用することは、エンドトゥエンドのQoS条件が満たされていないパスにおける継続中のリアルタイムのセッションの再建へとつながる。
このように、無線通信装置とコレスポンデントノード間の全通信パス上にて受けたQoSに基づくハンドオフトリガのための全IP構造を使用する無線通信システムが、必要となる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の好適な実施形態は、全IP無線通信システムにおけるトリガ手段を提供する方法を開示する。本方法は、移動端末とコレスポンデントノード間の複数の通信パスを、それぞれの前記通信パスに関わる少なくとも一つのQoSパラメータを得るために調査するステップと、予め定められた許容可能な実行水準を提供するそれぞれの前記通信パスを特定するステップと、最も高い水準の動作を前記移動端末に提供する前記通信パスへのハンドオフトリガを引き起こすステップを含む。
【００１６】
本発明の他の好適な実施形態は全IP無線通信システムにおける移動端末用のトリガ手段を提供する方法及びシステムを開示する。好適な方法は、移動端末とコレスポンデントノード間の通信トラヒックパスにより定義される少なくとも一つのQoSパラメータを得るために複数のAP/R対を移動端末とともに調査するステップと、QoSパラメータと対応する予め定められたQoS条件を満たす集団へとそれぞれのAP/R対を分類するステップと、QoSパラメータを定量化することにより、予測された水準の動作により集団を順位付けるステップと、移動端末へ一番高いQoSを提供するAP/R対にハンドオフするよう、移動端末を方向付けるハンドオフトリガを発生させるステップを備えることを特徴とする。
【００１７】
好適な実施形態では、少なくとも一つのQoSパラメータは、エンドトゥエンドのパスにおいてパケット遅延、パケットジッタ、パケットロス及び伝送容量により構成するQoSパラメータの集団より選ばれる。加えて、一つの実施形態において、第一の集団は加重に基づいて順位付けされる。他の実施形態において、第一の集団は認識に基づいて順位付けされる。
【００１８】
本発明の更なる目的と利点は、本発明の好適な実施形態が明確に示されている添付の図面を参照することにより、以下の記述から明らかになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１を参照することにより、本発明がVoIPなどのリアルタイムアプリケーションに適した全IP無線通信システム１０のハンドオフトリガ手段を開示する。好適なハンドオフトリガ構造は、全IPの異種の無線通信システム（携帯、ワイアレス、LAN,LEEE802.11,ブルートゥース）のリアルタイムアプリケーションと対応する。好適な実施形態は、全IP無線通信システム１０の第3層QoS測定および異なる基地局１２候補又はアクセスポイントの比較に基づく。この比較は、基地局１２がハンドオフ後のリアルタイムセッションのエンドトゥエンドのQoS条件を支える能力に関する。この結果によるトリガは第２層、第3層または両方などいかなる層におけるハンドオフ構造によっても使用可能である。
【００２０】
図１に示すとおり、好適な無線通信システム１０は、概して基地局１２、移動端末１４、コアネットワーク１６及びコレスポンデントノード（通信相手ノード）１８を含む。本発明の目的のために、移動端末１４は無線電話、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）または小型計算機などの無線通信装置を含むものとされるべきである。技術に関して熟練した者であれば、様々な形態の通信装置が移動端末１４の形態をとりうると認識できる。
【００２１】
全IP無線通信システム１０の通信セッションのために、エンドトゥエンドのトラヒックパスは固定ホップ２０（有線リンク）と少なくとも一つの無線ホップ２２（両端がもし移動無線装置である場合、２つのホップ）を含む。図１に示す実施形態では、固定ホップ２０が移動端末１４を地上にある通信装置であるコレスポンデントノード１８に接続するために使用される。二つの無線ホップ２２からなるエンドトゥエンドのトラヒックパスを示す無線通信環境の例を、図2に示す。図示するとおり、この無線通信環境では、コレスポンデントノード１８はまた、移動端末１４と通信するために使用される無線移動端末である。かかる場合、図２に示されているエンドトゥエンドのトラヒックパスは一つの固定ホップと二つの無線ホップを含む。
【００２２】
本発明の好適な実施形態はトリガに照準をおくことにより機動性管理を改善することを目的とする。機動性管理の主要なステップは、（１）次のアクセスポイント、アクセスルータまたは両方の選択を含むハンドオフの決定のトリガ、（２）トリガを配信するための信号、（３）新しいリンクを立ち上げるためのハンドオフ、を含む。上述の通り、本発明はハンドオフ中における移動端末１４のための次の接続点の選択であるトリガに照準をおいている。トリガは、新しい接続点への移動を完了させるために、信号を起動し必要な情報を新しい基地局１２へ送るために使用される。
【００２３】
好適な実施形態では、ハンドオフトリガ手段は第3層へ移され、一般的にパケット遅延、パケットロス、パケットジッタ及びリンク伝送容量を含む第３層QoS測定に基づく。第３層QoS測定を使用することにより、本発明が移動端末１４からコレスポンデントノード１８までのすべてのエンドトゥエンドのパスを包括することが可能となる。概ね上述の通り、エンドトゥエンドのパスは無線ホップ２２、固定ホップ２０及び場合によっては第二の無線ホップ２２がコレスポンデントノード１８へ到達するまで含まれる。
【００２４】
図３に、図１に示されている好適な全IP無線通信システム１０を本発明に関わるゆえ更に詳細に示す。好適な無線通信システム１０はコアネットワーク１６の複数のアクセスポイント３４，３６と複数の無線リンク３０、３２を通じ接続される移動端末１４を含む。同図に示すとおり、無線リンク３０、３２はそれぞれに、本発明において優先的に基地局を備えているアクセスポイント３４，３６と提携する。更に、それぞれのアクセスポイント３４，３６は対応するルータ３８，４０に接続されている。本発明の目的のために、それぞれのアクセスポイントおよびそれらの対応するルータは以下、アクセスポイント/ルータ対（AP/R対）という。
【００２５】
動作中において、ルータ３８、４０は無線接続されている移動端末１４からそれぞれのコレスポンデントノード１８へデータパケットを転送する。即ち、本発明において、それぞれのアクセスルータはコアネットワーク１６にある他のルータへデータパケットを転送するために使用される。ルーティングテーブルとルーティングプロトコルを使用することにより、アクセスルータはそれぞれの送信されたフレーム内のネットワークアドレスを読み出し、一番都合の良いルート（トラヒック負荷、回線コスト、速度、劣悪ライン他）に基づき、どのようにデータパケットを送るかを決定する。ルータは、第3層ではプロトコルスタックにて機能し、アクセスポイント３４，３６は第２層にて機能する。
【００２６】
ここで使用されている通り、第3層は伝送制御プロトコル/インターネットプロトコル規範モデルスタックにおいてインターネットプロトコル（IP）層という。第3層はまた、「ネットワーク層」と呼ばれ、データが中心ネットワーク１６を通じ送信されるとルータ３８，４０，４２によって調べられるアドレスを含む。IP層はパケットを受けとり、IPアドレスを実際の基地アドレス（MACアドレス）へ変換しパケットを必要なフレームサイズへと分割すること（必要に応じて）により、データリンクプロトコル層用へと作成する。IPは、時に「データグラム」と呼ばれるパケットを出力し、それぞれのデータグラムはソース及び宛先IPアドレスを含むIPヘッダが前に付けられる。もし、IPがパケットを分割しなければならない場合、IPは受け取り側のIPでリアセンブルが可能となるように続き番号の付いた複数のデータグラムを作成する。
【００２７】
動作中において、IPはそれぞれのデータグラムをコレスポンデントノード１８または次のルータ３８，４０，４２のMACアドレスとともに第２層へとわたす。第２層はこれにより、データを無線リンク３０または有線リンク４８へと動かすこととなる。第２層は高い層により提供される情報を（第１層とともに）物理的に送信可能な機能と手段を提供する。無線リンク３０の場合、移動端末１４から基地局１２までの無線リンクの無線信号が参照される。IPはネットワークからネットワークへのパケットのルーティングのために使用される。ルータ３８，４０，４２はデータグラムを、宛先ネットワークまたはもう一方のルータ３８，４０，４２である次の「ホップ」へと動かすルーティングテーブルを含む。データグラムは、宛先ネットワークノードに到着する前に、コアネットワーク１６中のいくつものルータ３８，４０，４２を渡ることができる。
【００２８】
図３に更に示されている通り、それぞれの移動端末１４に接続されているそれぞれのルータ３８，４０は、コアネットワーク１６の他のルータを通じてコレスポンデントノード１８に接続されている少なくとも一つのルータ４２とも接続されている。図３に示されている実施形態では、コレスポンデントノード１８は無線リンク４６を通じてコレスポンデントノード１８に接続されている基地局を備える無線アクセスポイント４４に接続されている。ただし、図３には示されてはいないが、技術に関して熟練した者であれば、図１に示されている通り、本発明は有線コレスポンデントノード１８にも対応することからコレスポンデントノード１８は必ずしも無線リンク４６を通じアクセスルータ４２へ接続される必要がないと認識できる。図３に示されている実施形態では、それぞれのルータ３８，４０，４２はコアネットワーク１６の複数の有線リンク４８，５０を通じ互いに接続されている。
【００２９】
本発明の好適な実施形態では、ハンドオフトリガは、第2、第3層または両方でハンドオフを引き起こすために使用可能な第3層QoS測定に基づく。図４では、好適なトリガ手段は3つのステップから構成される。
（１）調査ステップ６０
所望の移動端末１４とコレスポンデントノード１８間のエンドトゥエンドのパスのQoSパラメータ統計を収集する。
（２）分類ステップ６２
AP/R対を二つのグループへ分類する（例―必要なVoIP QoS標準に対応可能なものと、そうでないもの）。
（３）順位付けステップ６４
QoS条件を満たすAP/Rの、より良いQoSの提供能力の順による順位付けと、確実に一番最適な統計による、リスト上の最初の対を選択する。
【００３０】
好適な実施形態では、移動端末１４へ一番良いQoSを提供するAP/R対ということから、結果として生じるリストでは最初の対がハンドオフトリガとして指定される。
【００３１】
図４に更に示されている通り、本発明の更に別の好適な実施形態では、移動通信端末１４トリガ手段は上述のステップの結果を選択アルゴリズムへの入力の一部として使用する。選択アルゴリズムへの他の入力は、コスト要因６６、ユーザ嗜好６８、負荷バランシング７０及び他の様々な事柄を含みうる（図示省略）。このように、本発明におけるこの実施形態において、一つのAP/R対が上述の変数の更なる事項次第の必要なQoS標準に対応するグループから選択される。
【００３２】
概ね上述の通り、好適なトリガ手段の最初のステップは、移動端末１４の無線範囲内のすべてのアクセスポイント３４，３６及びルータ３８，４０を調査する処理である調査ステップ６０である。図４には二つのアクセスポイント３４，３６とルータ３８，４０のみが示されているが、技術に関して熟練した者であれば、好適な実施形態においては多数が利用可能であると認識できる。このステップの目的は、移動端末１４からコレスポンデントノード１８までのエンドトゥエンドのパスのQoSパラメータ統計を収集することである。
【００３３】
前述の通り、ハンドオフトリガ手段は、移動端末１４とコレスポンデントノード１８間のエンドトゥエンドのパスにおけるパケット遅延、パケットロス、パケットジッタ及びリンク伝送容量を含む第３層QoS測定に基づく。このように、本発明の好適な実施形態において、調査ステップ６０は、移動端末１４の無線範囲内のそれぞれのAP/R対候補のすべてのQoSパラメータのサンプル測定を含む調査出力７２を生成するように優先的に設定されている。
【００３４】
本発明の好適な実施形態において、移動端末１４が使用している現在のアクセスポイントとルータがもはや必要なQoS標準を満たさない場合、VoIP無線トラヒックと同様の特徴をもつ少なくとも一つのダミートラヒックチャンネルが移動端末１４に生成される。このダミートラヒックチャンネルは、移動端末１４の無線範囲内のすべてのアクセスポイント３４，３６及びルータ３８，４０に生成される（図３参照）。音声チャンネルの特性と理論的に同様の特性を持ったダミートラヒックを生成する目的は、もし好適なトリガ手段により選択された場合に、選ばれたAP/R対が経る典型的なトラヒックの流れの状態を刺激することにある。
【００３５】
ダミートラヒックチャンネルのトラヒックは、パケットサイズ、オーバーヘッド、伝送容量およびパケット出発間遅延に関わるVoIPトラヒックの理論的特性と同様に形成される。このように、ダミートラヒックチャンネルは移動端末１４とコレスポンデントノード１８間の典型的なVoIPトラヒックを刺激するために使用される。送信中には、当該第3層QoSパラメータが測定され、QoSパラメータ毎の単一代表出力値を得るために加重付けまたは平均化される。他の実施形態では、調査トラヒックは必ずしも音声トラヒックの特性とは一致しないが、使用可能な４QoSパラメータの概算を得るために送られる。
【００３６】
概ね上述の通り、調査出力７２が調査ステップ６０から得られた後、それらは分類ステップ６２により二つのグループへと分類される。分類は、当該リアルタイムアプリケーションのエンドトゥエンドの第３層QoS条件に基づく。例えば、VoIPのQoS条件は、使用されているコード体系によって変わる。それぞれのAP/R対が分類されている二つのグループはすべてのQoS条件を満たすAP/R対と、QoS条件を満たさないAP/R対で構成される。結果、分類ステップ６２によって産出される分類出力７４は順位付けステップ６４へと送られる。分類出力７４はQoS条件を満たすそれぞれのAP/R対とQoS条件を満たさないものの一覧を含む。
【００３７】
例示のみにより、ITU G.729符合化器のために、現在定義されているQoS条件は以下の通りである。
１）一方向レイテンシー≦１５０msec
２）ジッタ（パケット到着間隔時間）≦±５０msec
３）パケットロス≦２％
４）伝送容量（リンクへの直列化速度）≦８kbps。
【００３８】
このように、本発明に関し、調査ステップ６０からQoS測定を提供するAP/R対のうち、上述の全てのQoS条件を満たすものは「テスト合格」グループへと分類され、そうでないものは「テスト不合格」グループへと分類される。
【００３９】
図４に示すとおり、好適なトリガ手段の次のステップは移動端末１４へよりよいQoSを提供するためにQoS条件を満たしたそれぞれのAP/R対を順位付けする順位付けステップ６４である。順位付けステップ６４は分類ステップ６２の結果である出力７４の「テスト合格グループ」からの要素を使用する。QoS条件を満たさないAP/R対は本発明の好適な実施形態における移動端末１４によって優先的に無視される。
【００４０】
順位付けステップ６４の結果、それぞれのAP/R対用に単一の数字で優先的に表される順位付け出力７６が生成され、それらそれぞれの全体的なQoS能力の評価がスカラ数値の形式で提供される。このスカラ数値は、ここではQoS数量詞と呼ばれるが、異なるAP/R対の比較及び順位付けを可能とする。明らかに、高い順位のAP/R対が望ましくはハンドオフ用に選ばれ、そして、移動端末１４に高い順位のAP/R対にハンドオフさせるトリガ手段の出力が結果として生成される。
【００４１】
本発明の好適な実施形態において、順位付けステップ６４は、加重に基づくQoS順位付けと認識に基づくQoS順位付けの二つを含む順位付け出力７６を産出する二つの好適な方法のうちの１つを使用する。加重に基づくQoS順位付け方法は、ｋ次元空間を定義するためのそれぞれのQoSパラメータ用の調査ステップ６０によって得られる単一の代表値を使用する。ここで、ｋはQoSパラメータの数字で、それぞれの正規化した代表パラメータ値はその空間の座標となる。正規化は、０に近い値はQoS条件に従った良い性能を示し、１よりも大きな値は許容できない性能を示すという態様で、リアルタイムのアプリケーションのQoS条件により提供される値に対して行われる。
【００４２】
それぞれのAP/R対候補の正規化したパラメータ値はQoS＿Tuple[n]ベクターを構成する。ここで、ｎはQoSパラメータの個数を意味する。それぞれの軸で０から１の間の変動に限られた空間の域が、許容できるQoSの域を定義する。それぞれのQoS＿Tupleは空間の点を定義するため、本発明は、座標が全て１に等しい条件ごとの最低の許容可能なQoSの点までの距離を算出する。この距離がQoS＿数量詞であり、距離が長いほどQoSが良いことを示す。QoS＿数量詞は、以下の通り定義される。ここで、ｎはQoSパラメータの数を意味し、ｊはAP/R対候補の数を意味し、そしてαi,jはAP/Rｊ用のQoS＿Tuple[i]への加重を意味する。

【００４３】
本発明の好適な実施形態では、加重αi,jは、例えば音声遅延は伝送容量よりも重要等の考慮の基に、リアルタイムのアプリケーションに基づいて決定される。これらの加重はそれぞれのパラメータが残りのパラメータよりもどれだけ重要かという尺度を与える。ここでは、０≦αi≦である。また、音声は：０≦QoS＿数量詞i≦４となる。
【００４４】
認識に基づくQoS順序付け方法は、測定されたQoSパラメータ値をユーザ認識へと正規化しようとする。そのために、本発明は、音声用MOS（Mean Opinion Score,1-5の尺度）のような主観的な測定尺度に対し、QoSパラメータの各々を関連付けるデータが存在すると仮定する（同様の主観的査定尺度が、画像及びマルティメディア送信のためにITUによって定義されている。）。例えば、ITUのG.729に対してそのようなデータが利用可能である。
【００４５】
調査ステップ６０による測定が、例えば調査ステップ６０のところで述べられたような加重および平均化により組み合わされると、上述のデータからそれぞれのQoSパラメータに対応するMOS値が得られる。異なったQoSパラメータに対応するMOS値は１つの集合を構成する。本発明では、この１つの集合の最低のMOSを考慮のもとにあるAP/R対用のQoS＿数量詞として選ぶ。この実施形態において、より高いQoS＿数量詞はより良いQoSを示し、このように、ハンドオフトリガはより高いQoS＿数量詞を持つそれぞれのAP/R対へ移動端末１４をハンドオフさせるように設定される。
【００４６】
あくまでも一例として、以下の記述は本発明の好適な実施形態をステップ毎に説明する。この例のために、ITUのG.729符号化器用のVoIPQoS条件を使用する。G.729を使用したVoIPアプリケーション用のQoS条件は以下の通り定義される。１）一方向遅延≦１５０ms
２）ジッタ５０msec
３）パケットロス≦２％
４）伝送容量≧８kbps。
【００４７】
上述の通り、移動端末１４によって行われる最初の好適なステップは調査ステップ６０である。動作の間、移動端末１４は加重または平均化により（例えば、より最近の測定に対し、より大きな加重をおく）組み合わされる複数のそれぞれのQoSパラメータ用の測定値を調査周期中に取得する。このように、それぞれのAP/R対候補のために、それぞれのQoSパラメータは一つの値で表される。本例のため、以下のテーブルに示されている結果は調査ステップ６０において３つのAP/R対から取得されたものとする。

【００４８】
調査ステップ６０の調査出力７２はその後、分類ステップ６２へと適用される。上のテーブル内の結果に基づき、AP/R対候補は２つのグループへと分類される。１）グループ１（少なくとも一つのQoS条件が満たされていない）。
２）グループ２（全てのQoS条件が満たされている）。
【００４９】
本例において、対２と対３のみが、全てのQoS条件を満たしていることからグループ２へとおかれる。対１は、遅延とパケットロス条件が、QoS条件を満たさない。
【００５０】
分類出力７４が生成された後、その結果は分類ステップ６２を通過したそれぞれのAP/R対候補のために、順位付けステップ６４で処理される。本発明の好適な実施形態において、順位付けステップ６４は、前述の通り加重に基づくQoS順位付けと認識に基づく順位付けの二つを備える順位付け出力７６を生成するために二つの好適な手段のうちの一つを使用する。これら両方は、本例に関するゆえ、以下の記述の最初の部分を加重に基づくQoS順位付け方法に関するものとし、二番目の部分を認識に基づくQoS順位付け方法に関するものとする。
【００５１】
加重に基づくQoS順位付け方法は上のテーブルにある通り調査ステップ６０からの対２と対３用に得られた結果を、対応するQoS条件に対してそれぞれのパラメータを正規化するために使用する。対２と対３を適用することにより、それぞれのパラメータは以下の通り正規化される：
QoS＿Tuple２[4]=[80msec/150msec,40msec/50msec, 1%/2%,8kbps/40kbps];
Qos＿Tuple３[4]=[100msec/150msec,40msec/50msec,0.5%/2%,8kbps/40kbps]順序は[遅延、ジッタ、ロスそして伝送容量]。伝送容量に関しては、高い伝送容量のほうがより求められているゆえ、残りのパラメータに対して順序が逆になっている。
【００５２】
本発明においては、音声の加重ベクターは以下通り特定されるものとする。α１＝[１，０．３，０．５，０．１]
上記方程式を使用することにより、以下の結果が得られる。
対２：QoS＿数量詞２＝０．８５６６６７
対３：QoS＿数量詞３＝０．８４８３３３
【００５３】
このように、この例では移動端末１４は、より高いQoS＿数量詞はよりよい動作を意味するゆえ対２へハンドオフされるようトリガされる。
【００５４】
認識に基づくQoS順位付け方法もまた、第３層QoSパラメータに対応するMOS値を生ずるため、上のテーブルにある調査ステップ６０からの対２と対３のために得られた結果を使用する。対２と対３を使用することは、これらのみが分類ステップ６２を通過したAP/R対であることから、以下のそれぞれの遅延、ジッタ、パケットロスそして伝送容量に対応するMOS値が得られたものと仮定する。

【００５５】
上のテーブルにおいて、対２に対しては最低MOSは３．２であるのに対し、対３に対しては３．１であることを示している。結果この例において、QoS＿数量詞はゆえにQoS＿数量詞２＝３．２、QoS＿数量詞３＝３．１となる。その点から、このAP/R対がより高いQoS＿数量詞であることからこの好適な実施形態もまた移動端末を対２へとハンドオフするようトリガする。
【００５６】
図４を再び参照することにより、本発明の他の好適な実施形態が移動端末１４のハンドオフのトリガに最終的に使用される選択アルゴリズムへの入力として順位付け出力７６を使用する方向へと向ける。前述の通り、選択アルゴリズムは、コスト、ユーザ嗜好、負荷バランスなどの様々な要因を考慮に入れる。本実施形態では、移動端末１４を次の許容可能なAP/R対へのハンドオフをトリガすることに使用される選択アルゴリズム出力７８が産出される。
【００５７】
不安定さ及び頻繁なハンドオフを避けるために、本発明の別の好適な実施形態はT1及びT2の二つの閾値を設定できる。もし、現在のAP/R対からQoS＿数量詞がT1を超える場合（現在のAP/R対を通じたVoIpトラヒックフローはQoS動作のため監視できる）、無線範囲内の全てのAP/R対の測定が始まる。ただし、もし、少なくとも一つの新しい候補がT2を満たすQoS＿数量詞をもたない場合、ハンドオフは開始されない。トリガはQoSを認識する。
【００５８】
本発明の他の好適な実施形態は調査ステップ６０を実行するため、移動端末１４により作成される調査トラヒック縮小を提供することに方向付けられる。前述の通り、移動端末１４が受ける実際のQoSパラメータを得るため、移動端末１４と移動端末１４の無線範囲内の全てのアクセスポイントの間に、ダミートラヒックチャンネルが作られる。本発明は優先的に、１）「早期AP不適正探知」２）「選択による調査」３）「キャッシング」を含む一つのまたはそれ以上の調査トラヒックの減少方法を用いる。
【００５９】
第一の方法は、エンドトゥエンドのQoSは、適正な実行を必要とするという事実に基づく。第２層側情報としての無線信号強度を使用することにより、本発明は移動端末１４において大変悪い無線信号強度をもつアクセスポイントにつながるアクセスルータを調査することを避けられる。第二の方法は、無線と中心ネットワークホップの間の不適正に関する仮定に基づく。同一のアクセスルータに幾多ものアクセスポイントが接続されている場合、アクセスルータとコレスポンデントノード間では単一の流れのみが開始され、それぞれのアクセスポイントには別の流れが作られる。その結果はその後、アクセスルータにて組み合わされる。最後の案は、必要とされるダミーパケットを減ずるための、異なるルータにおける次のホップリンクに関するQoSパラメータのキャッシング（タイムアウト共）の仮定に基づく。
【００６０】
本発明は、現在最も良く知られている動作及び実施形態の様式で述べられているが、本発明の他の様式、実施形態及び利点は、技術に関して熟練したものには明白であり、ここにて検討されえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コレスポンデントノードへの１つの無線ホップと固定ホップからなる全IP無線通信システムを一様に示す。
【図２】移動端末からコレスポンデントノードへの、２つの無線ホップと１つの固定ホップからなる全IP無線通信システムを示す。
【図３】本発明の好適な全IP無線通信を詳細に示す。
【図４】本発明の全IP無線通信システムで開示された好適なトリガ構造の方法ステップを示す。
【符号の説明】
１０・・・全IP無線通信システム
１２・・・基地局
１４・・・移動ノード
１６・・・コアネットワーク
１８・・・コレスポンデントノード
２０・・・固定ホップ
２２・・・無線ホップ
３０・・・無線リンクA
３２・・・無線リンクB
３４、３６、４４・・・AP
３８、４０、４２・・・AR
４６・・・無線リンクC
４８・・・有線リンクA
５０・・・有線リンクB
６０・・・調査
６２・・・分類
６４・・・QoS順位付け
１．加重に基づく
２．認識に基づく
６６・・・コスト
６８・・・ユーザ嗜好
７０・・・負荷バランシング
７２・・・出力
所望のエンドトゥエンドのパスの遅延、ジッタ、パケットロス及び伝送容量の概算
７４・・・出力
１．QoS条件を満たす
２．QoS条件を満たさない
７６・・・出力
AP/R対の選択
７８・・・出力
AP/R対の選択

Claims

無線区間およびコアネットワークを介してコレスポンデントノードと通信中の移動端末が、前記コレスポンデントノードとの間で、エンドトゥエンドの通信パスを複数確立する第１のステップと、
前記複数の通信パスの各々について少なくとも１つのＱｏＳパラメータの値を取得する第２のステップと、
前記第２のステップにおいて取得された少なくとも１つのＱｏＳパラメータの値に基づいてＱｏＳを数量化することにより、前記各通信パスを順位付けする第３のステップと、
前記第３のステップにおける順位付けの結果に基づいて、前記各通信パスのうち最適な通信パスを選択し、当該通信パスに対するハンドオフトリガを発生させる第４のステップと、
を備えることを特徴とするハンドオフのトリガ方法。
前記第１のステップにおいて、前記移動端末は、前記コアネットワークを構成するアクセスポイントとアクセスルータの対である AP/R 対のうち、自機の無線範囲内にある複数対の AP/R に接続することにより前記複数の通信パスを確立する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記少なくとも１つのＱｏＳパラメータは、パケット遅延、パケットジッタ、パケットロス及び伝送容量の少なくとも１である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
前記数量化は、各ＱｏＳパラメータの取得値をその重要度に応じて加重することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
前記数量化は、予め求められた前記ＱｏＳを示すユーザの主観的測定尺度に基づいて、各ＱｏＳパラメータの取得値に対応する数量を求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
前記主観的測定尺度は、音声用ＭＯＳ（ Mean Opinion Score ）であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記第４のステップは、
前記第３のステップにおける順位付けの結果に対して、コスト、ユーザ嗜好、付加バランスの少なくとも１を加味することにより、前記各通信パスのうち最適な通信パスを選択する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
無線区間およびコアネットワークを介してコレスポンデントノードと通信を行う移動端末であって、
前記コレスポンデントノードとの間で、エンドトゥエンドの通信パスを複数確立する通信パス確立手段と、
前記複数の通信パスの各々について少なくとも１つのＱｏＳパラメータの値を取得するＱｏＳパラメータ取得手段と、
前記ＱｏＳパラメータ取得手段によって取得された少なくとも１つのＱｏＳパラメータの値に基づいてＱｏＳを数量化することにより、前記各通信パスを順位付けする順位付け手段と、
前記順位付け手段による順位付けの結果に基づいて、前記各通信パスのうち最適な通信パスを選択し、当該通信パスに対するハンドオフトリガを発生させるハンドオフトリガ手段と
を備えることを特徴とする移動端末。
コンピュータに、
無線区間およびコアネットワークを介して通信するコレスポンデントノードとの間で、エンドトゥエンドの通信パスを複数確立する第１の処理と、
前記複数の通信パスの各々について少なくとも１つのＱｏＳパラメータの値を取得する第２の処理と、
前記第２の処理において取得された少なくとも１つのＱｏＳパラメータの値に基づいてＱｏＳを数量化することにより、前記各通信パスを順位付けする第３の処理と、
前記第３の処理における順位付けの結果に基づいて、前記各通信パスのうち最適な通信パスを選択し、当該通信パスに対するハンドオフトリガを発生させる第４の処理と
を実行させるためのプログラム。