JP4320432B2 - ネットワークにおいて移動局との通信を制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークにおける、好ましくはＩＥＥＥ８０２．１１標準に準拠したＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）における移動局との通信を制御する方法に関する。ここで、ネットワークはアクセスポイントを備え、移動局はアクセスポイントを通じてネットワークにアソシエートされ、移動局は省電力モードに設定可能である。

多くの移動局はほとんどの場合、ネットワークへの無線アクセスを有し、それを用いて例えばインターネットや電子メールボックスにアクセスすることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１標準は無線ローカルネットワーク（無線ローカルエリアネットワーク、ＷＬＡＮ）への広く普及したアクセス技術であり、インターネットにアクセスするために個人で、およびホットスポットでますます広く用いられている。移動局はほとんどの場合、例えば電池、蓄電池、あるいは太陽電池等のような、電力ネットワークとは独立した電源で動作するので、利用可能な限られたエネルギーをなるべく効率的に利用することが特に重要である。したがって、不要な時には移動局の個々の機能を停止させることが求められる。しかし、必要な時には、それらの機能の利用可能性が妨げられてはならない。そこで、無線ネットワークアクセスの場合にも、ＩＰパケットが移動局によって比較的長期間送受信されない時には、移動局の送受信機能のアクティビティを常に低減させることができる。しかし同時に、省電力モードにおいても、到来パケットを受信できることが保証されなければならない。

このため、ＩＥＥＥ８０２．１１仕様は、省電力モード（ＰＳＭ）に入った後に移動局のネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）をサポートするための基本的メカニズムを示している。さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１標準によれば、存在するデータトラフィックのシグナリングや、ＩＥＥＥ８０２．１１アクセスポイント（ＡＰ）に到着したＩＰパケットをＰＳＭに入った移動局へ転送することが可能である。これに対応して関連するコンフィグレーションが、移動局とアクセスポイントの間でのアソシエーションプロセス中に実行される。ここで、移動局は、そのリスン間隔（ＬＩ）に関するパラメータについての情報をアクセスポイントに与え、これに応答して、アクセスポイントは移動局にアソシエーション識別子（ＡＩＤ）を割り当てる。したがって、ＰＳＭ状態の移動局の全体的制御を行うのはアクセスポイントとなる。すなわち、アクセスポイントは、移動局の状態を管理し、省電力モードの移動局宛のＩＰパケットをバッファリングし、アクセスポイントからポーリング（すなわち収集）可能なパケットが到着した時にいわゆるトラフィックインディケーションマップ（ＴＩＭ）によって移動局に通知する。最後に、アクセスポイントは、バッファリングしたデータパケットを対応する局へ転送する。その際に局は、パケットごとにＩＥＥＥ８０２．１１固有のシグナリングメッセージ（いわゆる省電力ポーリング、ＰＳＰ）によってパケットを取得する（非特許文献１参照）。

M.Liebsch, X.Perez-Costa. Utilization of the IEEE802.11 Power Save Mode with IP Paging, In Proceedings of IEEE International Conference on Communications (ICC), Seoul, Korea, May 2005

移動局とアクセスポイントの間の通信のため、アソシエーションプロセス中に取得されたＡＩＤが使用される。この点に関して、ＡＩＤが有効であるのは移動局がこの特定のアクセスポイントにアソシエートされている間に限ることが問題となる。移動局が移動する場合、アクセスポイントのカバレージエリアの変更が不可避となる。このため、移動局が別のアクセスポイントのカバレージエリアに変更したらすぐに、新たなアソシエーションを実行し、新たなＡＩＤを要求しなければならない。移動局がＰＳＭ状態にある場合、新規アソシエーションのためにＰＳＭ状態から出なければならず、アソシエーション後でなければＰＳＭ状態に再び入ることができない。この場合、特に移動局がアクティビティ低減によりＰＳＭ状態に留まることができる場合に比べて、電力消費が不必要に高くなる。

そこで、本発明は、上記のような、ネットワークにおける移動局との通信を制御する方法において、あるアクセスポイントから別のアクセスポイントへのカバレージエリアの変更に際して、ＰＳＭ状態の移動局が最小限のアクティビティおよびシグナリングしか必要とせず、全く新規のアソシエーションをなるべく回避することにより、移動局の電力消費をさらに低減するような方法を実現し、さらに改良するという課題を解決しようとするものである。

本発明によれば、上記の課題は、請求項１に記載の特徴を備えた方法によって解決される。本発明によれば、このネットワークは、移動局を位置決定するためにページングのシグナリングを実行することを特徴とする。

本発明により初めて認識されたこととして、ネットワーク、特にＩＥＥＥ８０２．１１仕様に準拠したネットワークでは、移動局は常に、現在どのアクセスポイントのカバレージエリアに位置しているかを知らなければならないというだけの理由で、１つの持続する新規なアソシエーションが必要とされる。

本発明によりさらに認識されたこととして、多くの新規なアソシエーション、シグナリング手続き、およびその結果としてＰＳＭ状態から出ることは、位置決定のための他のオプションに切り替えることによって回避できる。移動局がページングエリア内で位置決定できるためのページングシグナリングを利用すると特に効率的である。ページングとは、特に無線ネットワークにおけるブロードキャストの原理である。このようなページングシグナリングは、既存のＩＥＥＥ８０２．１１仕様に統合可能であり、移動局を見出すために利用可能である。有利な点として、ページングシグナリングは、ＩＥＥＥ８０２．１１仕様の標準として利用可能なメカニズムを用いることにより実現可能である。

本発明の特に好ましい実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１標準から知られるＰＳＭは休止状態によって補足される。この休止状態は、アクセスポイントのカバレージエリア内で有効なだけでなく、ページングエリア全体において、および、ＰＳＭ状態の移動局の識別が新規アソシエーションに依存しない場合にも有効である。アクセスポイントが移動局にページングシグナリングを送信した時に限り、この移動局は休止状態から抜け出す。休止状態に入ってから休止状態を出るまでの間、休止状態を出ずに複数のアクセスポイントのカバレージエリアに出入りすることができる。

ページングエリア全体での移動局の識別を保証するため、一意的なページング識別子（ＰＩＤ）を生成して対応する移動局へ送信する。これにより移動局は、ページングエリア内で一意的に識別され位置決定されることが可能となる。多数の移動局を含むページングエリアでは、必要な数のＰＩＤが利用可能でないことが起こり得る。このような場合、同一のＰＩＤを複数の移動局に割り当てた上で、１つの移動局を一意的に識別するために、別の識別子、例えばＩＰアドレスやＭＡＣアドレスを援用することができる。

好ましくは、ＰＩＤは、ＩＥＥＥ８０２．１１標準に準拠して利用される識別子と同一のフォーマットを有する。さらに、ページングシグナリングの場合、ＩＥＥＥ８０２．１１標準で定義されているものと同一のシグナリング方法を適用すると有利である。標準のＰＳＭに関して、シグナリングは、休止状態においても、ＴＩＭ内のあるビットをセットすることにより実現できる。その場合、ページングシグナリングは、アクセスポイントに存在するデータパケットに関するシグナリングと同様に処理することができる。

この互換性を実現するため、ＩＥＥＥ８０２．１１仕様に記載のＴＩＭを２個以上のセクションに分割し、１つ以上のセクションを、通常の通り、アクセスポイント内で有効なＡＩＤをマッピングするために使用し、ＴＩＭの他の１つ以上のセクションは、ページングエリア全体に対するＰＩＤをマッピングするために使用する。ＡＩＤの個数とＰＩＤの個数の比は一般に使用状況に依存する。ページングエリアのサイズおよびアクセスポイントの個数に応じて、識別子の個数は変わり得る。アクセスポイントのカバレージエリアは一般に比較的小さいので、通常の使用状況では、ＡＩＤおよびＰＩＤは十分な個数が利用可能である。

なるべく容易にページングシグナリングを認識することに関して、ＡＩＤおよびＰＩＤのマッピングを含むＴＩＭは、ビーコンを用いて送信可能である。休止モードの移動局は、ある一定の間隔で、ＩＥＥＥ８０２．１１標準準拠の送受信機能を起動し、ビーコンを受信し、ＴＩＭを処理する。移動局は、自己の現在の状態に応じて、マッピングされたＡＩＤまたはＰＩＤのいずれかのエリアをチェックする。移動局が休止状態にあり、移動局のＰＩＤを表すビットがＴＩＭ内でセットされている場合、ページングシグナリングは当該移動局宛とみなされる。これにより特に、本発明による方法は下位互換となり、その利用により既知のＩＥＥＥ８０２．１１標準と衝突することがなくなる。移動局が、ページングシグナリングをサポートしないアクセスポイントのカバレージエリアに入った場合、移動局は休止状態ではなく標準のＰＳＭに入ることができる。

ＴＩＭ内でＰＩＤおよびＡＩＤを同時にマッピングする代わりに、ページングシグナリングのための新たな情報要素を定義し、ＴＩＭとは別に、ビーコンを用いて送信することができる。これにより、ＴＩＭは依然として、ＩＥＥＥ８０２．１１標準に記載の通り、ＴＩＭの仮想ビットマップ上でのＡＩＤのマッピングのためにのみ用いられる。ＰＩＤのマッピングのためには、移動局へページングシグナリングを伝達するためにビーコンを用いて転送される新たな情報要素が利用される。

本発明の有利な実施形態では、複数のアクセスポイントを制御する制御エンティティによりページングＩＤが生成される。一般に、ページングエリア全体のカバレージを提供する複数のアクセスポイントが制御エンティティに接続される。ただし、１つのページングエリアが複数の制御エンティティに関連づけられることも可能であり、それらの制御エンティティはさまざまな方法で協働する。

制御エンティティは、さまざまな方法で実装され得る。ある方法では、制御エンティティをネットワーク内の制御コンポーネントに関連づけ、相異なるアクセスポイントにＩＰパケットを分配することが考えられる。例えば、アクセスルータ上に制御エンティティを実装すると有益であろう。また、制御エンティティをあるアクセスポイント上に局在させ、このアクセスポイントがページングエリアを制御し、このアクセスポイントにページングエリアの他の複数のアクセスポイントが関連づけられるようにすることも可能である。また、他の実装方法も可能である。

なるべく効率的に本発明による方法を利用することに関して、制御エンティティは、休止状態の移動局宛のＩＰパケットをバッファリングすることができる。ＩＰパケットが制御エンティティに到着した後、この制御エンティティは、休止状態の移動局を位置決定するために、ページングシグナリングを配信することができる。このためには、制御エンティティは、移動局のＰＩＤを知らなければならず、また、ＭＡＣアドレス等の一意識別子をページングＩＤと照合できなければならない。このため、移動局が休止状態に入ることを通知しＰＩＤを要求する時に、対応する要求とともに送信される一意識別子を保存し、返信されるＰＩＤと関連づけておくことができる。

制御エンティティがページングシグナリングを生成すると、このページング要求は、制御エンティティに関連づけられた１つまたは複数のアクセスポイントへ転送される。これらのアクセスポイントは、ＴＩＭ内でＰＩＤに対応するビットをセットし、そのＴＩＭを後続のビーコンで送信する。

移動局は、定期的間隔で、受信機能を短時間起動し、受信されるビーコンを処理する。ＴＩＭ内で、移動局のＰＩＤに対応するビットがセットされている場合、移動局は休止状態から出る。休止状態から出た後、アクセスポイントとの完全なアソシエーションプロセスと、ネットワーク内での位置決定データを更新するためのさらなるシグナリングとを行うことができる。

休止状態から出てアクセスポイントとのアソシエーションが完了した後、制御エンティティで利用可能となっているデータを移動局へ転送することができる。移動局は、すべての利用可能データパケットの受信後、ＩＥＥＥ８０２．１１標準に従ってＰＳＭ状態に設定されることが可能である。移動局は、長期間データ受信がないと予想される場合、再び休止状態に入ることができる。

本発明を有利に実施し改良するためのいくつかの選択肢がある。これに関しては、一方で請求項１に従属する請求項を参照し、他方で図面とともに本発明によるネットワークおよびネットワーク構成方法の好ましい実施例に関する以下の説明を参照されたい。好ましい実施例および図面の説明においては、本発明の一般的に好ましい実施形態および改良形態も説明される。

図１は、本発明による方法の実施例を模式的に示している。この実施例では、まず最初に、移動局１は、アクセスポイント３（ＡＰ１と称する）のカバレージエリア２内に位置し、ページングエリア４内で休止状態に入った後に位置決定可能であると仮定する。移動局１は、パス５上を移動し、別の２つのアクセスポイントＡＰ２およびＡＰ３のそれぞれのカバレージエリアにゆっくりと入る。ページングエリア４の各アクセスポイント３は制御エンティティ６に接続されている。

ＩＥＥＥ８０２．１１の省電力モードでは、あるアクセスポイントのカバレージエリアに入った時、またはアクセスポイントのカバレージエリアを変更した時に、新たなアソシエーションが行われ、このため移動局１は各アクセスポイントから新規のＡＩＤを取得する。これにより、ＰＳＭにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１１仕様によれば、移動局は、ページングエリア４内の移動５の間にＡＩＤ１、ＡＩＤ２およびＡＩＤ３を順次割り当てられることになる。しかし、特に、データパケットが移動局へほとんど送信されず、移動局が新たなデータパケットを受信しなければならなくなるまでにアクセスポイントのいくつものカバレージエリアを通過する場合には、この連続する新規アソシエーションは非効率的である。

そこで、本発明による方法は、複数のアクセスポイントのカバレージエリアにわたって有効な休止状態を導入する。具体的には、複数のアクセスポイントのカバレージエリアを含む所定のページングエリアにおいては、休止状態から出る必要がない。ページングエリアのサイズは、例えばこのエリア内の移動局の数のような種々の因子によって決まる。

例えば、アクセスポイントＡＰ１のカバレージエリアにおいて、移動局１が休止状態に入りたい場合、移動局１は、アクセスポイントＡＰ１を通じて、ＰＩＤを求める要求を送信する。アクセスポイントＡＰ１は、この要求を制御エンティティ６に転送する。制御エンティティ６は、利用可能なＰＩＤを決定し、それをアクセスポイントＡＰ１経由で移動局１へ送信する。その後、移動局１は休止状態に入る。この休止状態から出るのは、ページングシグナリングを受信する場合か、移動局が開始した通信のために自己のリソースが必要なため再起動しなければならない場合だけである。

ＩＥＥＥ８０２．１１標準のＰＳＭと同様、下位互換性を実現するため、前述のように、ある一定の間隔で、移動局の送受信機能を起動することによりページングシグナリングを受信し、ビーコンを受信して処理する。送受信機能の起動間隔は一般に、ＩＥＥＥ８０２．１１標準のＰＳＭの場合よりも長く選択することができる。

移動局は、ページングエリア４から出た時には、例えばビーコンとともに送信されるページングエリア識別子を処理することによって、新たなページングエリアへの変更を認識できなければならない。この場合、この変更により退出したページングエリアに割り当てられている制御エンティティ６が、ページングエリアの変更について通知されなければならない。

図２は、ＴＩＭの仮想ビットマップのセクションで利用可能なＡＩＤの分割およびマッピングを再び原理的に示している。ＩＥＥＥ８０２．１１仕様によれば、２００７個のＡＩＤを区別できる。これらのＡＩＤは、アソシエートされた局に任意に割り当てることが可能である。ＡＩＤのマッピングはトラフィックインディケーションマップ（ＴＩＭ）で行われ、アクセスポイントにバッファリングされたデータパケットを宛先局に知らせるために利用される。この標準準拠の利用形態が、図２の上側に示されている。

図２の下側には、ＩＥＥＥ８０２．１１によるＴＩＭの利用可能な仮想ビットマップの分割例が示されている。一部分は依然としてＡＩＤのマッピングの機能を果たし、アクセスポイントから移動局を識別するために用いられる。８０２．１１標準と同様、これらのＡＩＤは、個々のアクセスポイントのカバレージエリア内でのみ有効である。ＩＥＥＥ８０２．１１により利用可能なＴＩＭの仮想ビットマップのもう１つの部分は、複数のアクセスポイントによる識別を可能にし、ＰＩＤをマッピングする機能を引き受ける。なお、分割は比較的任意に選択可能であり、これ以外の制約を受けない。この意味で、例えば、図２の下側に示したように、ＩＥＥＥ８０２．１１により利用可能なＡＩＤの下位および上位セクションへの分割を行うことができる。特に、両方のセクションのＩＤの個数が同数である必要はない。

最後に、特に指摘しておくが、本発明による教示の上記実施例は、全く任意に選択されたものであり、本発明による教示の実例としての役割を果たすに過ぎず、本発明を上記実施例に限定するものでは全くない。

本発明によるネットワークにおける移動局との通信を制御する方法の実施例の概略図である。 ＴＩＭの仮想ビットマップを２個のセクションに分割する基本原理を示す。

符号の説明

１ 移動局
２ カバレージエリア
３ アクセスポイント
４ ページングエリア
５ 移動局の移動
６ 制御エンティティ

Claims (17)

1. ＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）であるネットワークにおける移動局との通信を制御する方法において、前記ネットワークはアクセスポイントを備え、前記移動局は前記アクセスポイントを通じて前記ネットワークにアソシエートされ、前記移動局は省電力モードに設定可能であり、
   前記移動局は、前記省電力モードにおいて休止状態が利用可能であり、休止状態から出ることなく複数のアクセスポイントのカバレージエリアに出入りすることができ、かつ、アクセスポイントによって利用されるページングシグナリングにより前記休止状態から出ることが可能であり、
   前記移動局を位置決定するためにページングを示す情報をＷＬＡＮシグナリングに含めることによりページングシグナリングを実行し、
   移動局が前記休止状態に入る場合、ページングエリア内で有効な識別子であるページングＩＤ（ＰＩＤ）が生成され前記移動局へ送信され、
   ページングシグナリングが、トラフィックインディケーションマップ（ＴＩＭ）内のＰＩＤに対応するビットをセットすることによって生成される、
   ことを特徴とする、移動局との通信を制御する方法。
2. 前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１標準に準拠したＷＬＡＮであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ページングシグナリングが、前記標準に準拠したネットワークで利用可能なメカニズムによって実行されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ページングＩＤが制御エンティティによって生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記ＰＩＤが、ＩＥＥＥ８０２．１１標準により利用される識別子と同じフォーマットを有することを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記ＴＩＭが、後続のビーコンとともに送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記ＴＩＭのセクションがＰＩＤをマッピングするためにのみ利用されることを特徴とする請求項１−６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ＰＩＤをマッピングするために利用されるセクションが前記ＴＩＭに一意的に関連づけられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記ＰＩＤをマッピングするために利用されるセクションが制御エンティティによって設定されることが可能であることを特徴とする請求項１−８のいずれか１項に記載の方法。
10. ＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）であるネットワークにおける移動局との通信を制御する方法において、前記ネットワークはアクセスポイントを備え、前記移動局は前記アクセスポイントを通じて前記ネットワークにアソシエートされ、前記移動局は省電力モードに設定可能であり、
    前記移動局は、前記省電力モードにおいて休止状態が利用可能であり、休止状態から出ることなく複数のアクセスポイントのカバレージエリアに出入りすることができ、かつ、アクセスポイントによって利用されるページングシグナリングにより前記休止状態から出ることが可能であり、
    前記移動局を位置決定するためにページングを示す情報をＷＬＡＮシグナリングに含めることによりページングシグナリングを実行し、
    移動局が前記休止状態に入る場合、ページングエリア内で有効な識別子であるページングＩＤ（ＰＩＤ）が生成され前記移動局へ送信され、
    ページングシグナリングが、トラフィックインディケーションマップ（ＴＩＭ）とは別のＷＬＡＮ情報要素に前記ＰＩＤをマッピングすることによって生成される、
    ことを特徴とする、移動局との通信を制御する方法。
11. 前記情報要素が、後続のビーコンとともに送信されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. ページングエリアを共同でカバーする複数のアクセスポイントが制御エンティティに接続されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 休止状態にある移動局宛のＩＰパケットが到着した場合、該ＩＰパケットが制御エンティティによってバッファリングされることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記ページングシグナリングが、移動局を位置決定するために前記移動局のページングＩＤを用いて制御エンティティにより生成され、該ページングシグナリングが該制御エンティティに接続された１つまたは複数のアクセスポイントに転送されることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１項に記載の方法。
15. 移動局が、該移動局宛のページングシグナリングを受信した場合に、該移動局の休止状態から出ることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 休止状態から出た後、前記移動局によって受信された前記移動局宛のページングシグナリングを送信したアクセスポイントとの間で完全なアソシエーションプロセスが実行されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 移動局が休止状態から出てアクセスポイントにアソシエートされた後、再びＩＥＥＥ８０２．１１標準によって規定された省電力モードに設定されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。

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