JP4796132B2 - 多数のネットワーク間における無線ハンドオフ - Google Patents

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Description

発明の分野
関連出願に対する相互参照
本出願は、２００５年４月２１日に出願された米国仮出願第６０／６７４，１１０号（“Triggers for WAN to LAN Handoffs”）の出願日の恩恵に対して権利を主張している。
本開示は、概ね、遠隔通信、とくに、無線通信システムにおける１つのネットワークから別のネットワークへの移動通信デバイスのハンドオフを支援するシステムおよび方法に関する。
発明の背景
無線情報サービスに対する需要は、増え続ける無線ネットワークの開発をもたらした。ＣＤＭＡ２０００ １ｘは、広域の電話およびデータサービスを提供する無線ネットワークの単なる一例である。ＣＤＭＡ２０００ １ｘは、符号分割多元接続(code division multiple access, CDMA)技術を使用した、第三世代パートナーシッププロジェクト２(Third Generation Partnership Project 2, 3GPP2)によって公布された無線標準である。ＣＤＭＡは、スペクトラム拡散処理を使用して、多数のユーザが共通の通信手段を共有することを可能にする技術である。ヨーロッパで一般に使用されている競合する無線ネットワークは、グローバル システム フォー モバイル コミュニケーションズ(Global System for Mobile Communications , GSM)である。ＣＤＭＡ２０００ １ｘと異なり、ＧＳＭは、狭帯域の時分割多元接続(time division multiple access, TDMA)を使用して、無線電話およびデータサービス（wireless telephony and data service）を支援する。幾つかの他の無線ネットワークは、電子メールおよびウェブ ブラウジング アプリケーションに適したデータレートで高速データサービスを支援する汎用パケット無線サービス(General Packet Radio Service, GPRS)、およびオーディオおよびビデオアプリケーションのために広帯域の音声およびデータを配信することができるユニバーサル モバイル テレコミュニケーションズ システム(Universal Mobile Telecommunications System, UMTS)を含む。
これらの無線ネットワークは、概して、セルラ技術を使用する広域ネットワークと考えることができる。セルラ技術は、地理的受信可能範囲領域がセルに分割されたトポロジに基づく。これらのセルの各々の中には、移動ユーザと通信する固定のベース トランシーバ ステーション(base transceiver station, BTS)がある。基地局制御装置(base station controller, BSC)は、一般に、地理的受信可能範囲領域内で使用され、ＢＴＳを制御し、種々のパケット交換および回線交換ネットワークの適切なゲートウエイへ通信をルーティングする。
無線情報サービスに対する需要が増加し続けているので、移動デバイスは、統合された音声、データ、およびストリーミングメディアを支援し、一方で、広域セルラネットワークと無線ローカル エリア ネットワーク(local area network, LAN)との間にシームレスなネットワークの受信可能範囲を与えるように発展している。無線ＬＡＮは、一般に、標準プロトコル、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１、ブルートゥース（登録商標）、等を使用して、比較的に狭い地理的領域上で電話およびデータサービスを提供する。無線ＬＡＮの存在は、無線ＬＡＮのインフラストラクチャを使用して、セルラ通信をライセンスを与えられていないスペクトル（unlicensed spectrum）まで拡張することによって、広域セルラネットワークにおけるユーザ容量を増加させる独特の機会（unique opportunity）を与えている。
最近、種々の技術が使用され、移動デバイスが種々の無線ネットワークと通信することを可能にしている。付加的な技術が使用され、移動ユーザが１つのネットワークの受信可能範囲領域から別のネットワークの受信可能範囲領域へ移動するときに、移動ユーザのハンドオフを支援している。しかしながら、移動ユーザをハンドオフする決定が、移動ユーザの位置だけでなく、ネットワークのサービス品質にも依存するならば、幾つかの場合において、品質の性能が向上し得る。
発明の概要
移動通信デバイスの１つの態様が開示される。移動通信デバイスは、第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援するように構成されたプロセッサと、サーバから受信した、ネットワーク接続に関係する情報をプロセッサに与えるように構成されたトランシーバとを含む。プロセッサは、情報に基づいて、呼を第１のネットワークへハンドオフするかどうかを判断するようにさらに構成されている。
移動通信デバイスの別の態様が開示される。移動通信デバイスは、第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援するように構成されたプロセッサを含む。プロセッサは、順方向におけるネットワーク接続上の遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率の中の少なくとも１つを測定し、前記少なくとも１つの測定に基づいて、呼を第１のネットワークへハンドオフするかどうかを判断するようにさらに構成されている。
多数のネットワーク環境（multiple network environment）において移動通信デバイスから通信する方法の１つの態様が開示される。方法は、第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援することと、ネットワーク接続に関係する情報をサーバから受信することと、情報に基づいて、第１のネットワークへ呼をハンドオフするかどうかを判断することとを含む。
多数のネットワーク環境において移動デバイスから通信する方法の別の態様が開示される。方法は、第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援することと、順方向におけるネットワーク接続上の遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率の中の少なくとも１つを測定することと、前記少なくとも１つの測定に基づいて、呼を第１のネットワークへハンドオフするかどうかを判断することとを含む。
移動通信デバイスの別の態様が開示される。移動通信デバイスは、第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援する手段と、ネットワーク接続に関係する情報をサーバから受信する手段と、情報に基づいて、呼を第１のネットワークへハンドオフするかどうかを判断する手段とを含む。
さらに、移動通信デバイスの別の態様が開示される。移動通信デバイスは、第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援する手段と、順方向におけるネットワーク接続上の遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率の中の少なくとも１つを測定する手段と、前記少なくとも１つの測定に基づいて、呼を第１のネットワークへハンドオフするかどうかを判断する手段とを含む。
本発明の他の実施形態が、本発明の種々の実施形態のみが例示的に示され、記載されている次の詳細な説明から、当業者には容易に明らかになるであろうと理解される。認識されるように、本発明は、他のおよび異なる実施形態が可能であり、その幾つかの細部は、種々の他の点において、全てが本発明の意図および範囲から逸脱することなく変更することができる。したがって、図面および詳細な説明は、本質的に例示的であって、限定的ではないと考えられる。
好ましい実施形態の詳細な説明
無線通信システムの種々の態様が、添付の図面において、制限的にではなく、例示的に示されている。
添付の図面に関連して次に記載される詳細な説明は、本発明の種々の実施形態の説明として意図されており、本発明が実行され得る唯一の実施形態を表わすことを意図されていない。詳細な説明は、本発明を完全に理解させるために、具体的な詳細を含んでいる。しかしながら、当業者には、本発明が、これらの具体的な詳細がなくても実行され得ることが明らかであるだろう。いくつかの例では、本発明の概念を不明瞭にするのを避けるために、周知の構造および構成要素がブロック図の形で示されている。
次の詳細な説明では、種々の技術が、１つのネットワークから別のネットワークへの移動ユーザのハンドオフに関連して記載される。多数のこれらの技術は、セルラ受信可能範囲領域全体に分散した１つ以上の無線ＬＡＮを有する広域セルラネットワークを移動する移動通信デバイスとの関連において記載される。移動通信デバイスは、ＣＤＭＡ２０００ １ｘのネットワークにおける動作のために設計されたセルラ電話のような、無線電話またはデータ通信ができる任意の適切なデバイスであり得る。移動通信デバイスは、無線ＬＡＮにアクセスするための任意の適切なプロトコル、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１を使用することが可能であり得る。これらの技術は、ＩＥＥＥ ８０２．１１のネットワークと通信することができるセルラ電話との関連において記載され得るが、当業者には、これらの技術が、多数のネットワークにアクセスすることができる他の移動通信デバイスに拡張できることが容易に理解されるであろう。例えば、これらの技術は、ＣＤＭＡ２０００ １ｘのネットワークとＧＳＭネットワークとの間で切り換えることができる移動通信デバイスに適用され得る。したがって、ＩＥＥＥ ８０２．１１のネットワークと通信することができるセルラ電話に対する参照または任意の他の特定の実施形態は、本発明の種々の態様が広範囲の応用をもつという理解のもとで、これらの態様を単に示すことを意図している。
図１は、無線通信システムの実施形態の概念ブロック図である。移動デバイス102が広域セルラネットワーク104を移動することが、一続きの点線によって示されている。セルラネットワーク104は、セルラ受信可能範囲領域全体に分散した多数のＢＴＳを支援するＢＳＣ106を含んでいる。説明を簡単にするために、図１には、1つのＢＴＳ108が示されている。移動交換局(mobile switching center, MSC)110は、公衆交換電話網(public switched telephone network, PSTN)112へのゲートウエイを与えるのに使用され得る。図１には示されていないが、セルラネットワーク104は、各々が任意の数のＢＴＳを支援する多数のＢＳＣを使用して、セルラネットワーク104の地理的範囲を拡張し得る。多数のＢＳＣがセルラネットワーク104全体で使用されるとき、ＭＳＣ110は、ＢＳＣ間の通信を調整するのにも使用され得る。
セルラネットワーク104は、セルラ受信可能範囲領域全体に分散した１つ以上の無線ＬＡＮをさらに含み得る。図１には、１つの無線ＬＡＮ114が示されている。無線ＬＡＮ114は、ＩＥＥＥ ８０２．１１のネットワーク、または任意の他の適切なネットワークであり得る。無線ＬＡＮ114は、移動デバイス102がＩＰネットワーク118と通信するためのアクセスポイント116を含む。サーバ120は、ＩＰネットワーク118をＭＳＣ110にインターフェースさせるのに使用され、ＭＳＣ110は、ＰＳＴＮ112へのゲートウエイを与える。
最初に電力が移動デバイス102に加えられると、移動デバイス102はセルラネットワーク104または無線ＬＡＮ114の何れかにアクセスするのを試みる。個々のネットワークにアクセスするための決定は、特定の応用および全体的な設計の制約に関係する種々の要因に依存し得る。例えば、サービス品質が最低閾値を満たしているときは、移動デバイス102は、無線ＬＡＮ114にアクセスするように構成され得る。無線ＬＡＮ114を使用して、移動電話およびデータ通信を支援することができる範囲において、大切なセルラの帯域幅は、他の移動ユーザのために解放され得る。
移動デバイス102は、アクセスポイント116または無線ＬＡＮの任意の他のアクセスポイントからのビーコンを連続的にサーチするように構成され得る。ビーコンは、同期情報をもつ、アクセスポイント116によって送信される周期的な信号である。移動デバイス102がビーコンを検出することができないとき（これは、電力が移動デバイス102に位置Ａにおいて加えられる場合に当てはまり得る）、移動デバイス102はセルラネットワーク104にアクセスすることを試みる。移動デバイス102は、ＢＴＳ108からパイロット信号を獲得することによって、セルラネットワーク104にアクセスし得る。パイロット信号が獲得されると、無線接続が、移動デバイス102とＢＴＳ108との間で技術的に周知の手段によって設定され得る。移動デバイス102は、ＢＴＳ108との無線接続を使用して、ＭＳＣ110に登録し得る。登録は、移動デバイス102がその所在をセルラネットワーク104に知らせるプロセスである。登録プロセスが完了すると、呼が移動デバイス102またはＰＳＴＮ112の何れかによって開始されるまで、移動デバイス102はアイドル状態に入り得る。何れにしても、エアー トラフィック リンクが、移動デバイス102とＢＴＳ108との間で設定され、呼を設定および支援し得る。
記載された実施形態において、移動デバイス102は、セルラネットワーク104を位置Ａから位置Ｂへ移動するとき、アクセスポイント116からのビーコンを検出し始める。これが行われると、無線接続がこの２つの間で技術的に周知の手段によって設定され得る。次に、移動デバイス102は、サーバ120のＩＰアドレスを得る。移動デバイス102は、ドメイン名サーバ(Domain Name Server, DNS)のサービスを使用して、サーバのＩＰアドレスを判断し得る。サーバ120のドメイン名は、セルラネットワーク104上で移動デバイス102へ送られ得る。ＩＰアドレスを使って、移動デバイス102はサーバ120とネットワーク接続を設定することができる。“ネットワーク接続”という用語は、移動デバイス102とサーバ120との間のネットワーク層接続だけでなく、ネットワーク接続を支援するのに必要とされるより下位の層の接続、例えば、物理層接続も指す。ネットワーク接続が設定されると、サーバ120からの情報を、ローカル測定（local measurement）と共に使用し、無線ＬＡＮ114のサービス品質が移動デバイス102をアクセスポイント116へハンドオフするのに十分であるかどうかを判断することができる。移動デバイス102によって行われるローカル測定およびサーバ120から受信される情報の例は、さらに詳しく別途記載される。
アクセスポイント116へのハンドオフは、ソフトハンドオフまたはハードハンドオフであり得る。ソフトハンドオフは、セルラネットワーク104内のＢＴＳ108との既存のエアー トラフィック リンクを中断する（break）前に、無線ＬＡＮ114内のアクセスポイント116とのエアー トラフィック リンクを設定するプロセスである。このアプローチは、呼を中断する（drop）する可能性を低減するだけでなく、ハンドオフをユーザに事実上検出できなくもする。ソフトハンドオフは、別々のセルラトランシーバと無線ＬＡＮのトランシーバとを備えた移動デバイス102において実施され得る。
ハードハンドオフは、アクセスポイント116とのエアー トラフィック リンクを設定する前に、呼を供給しているＢＴＳ108からの短い切断を伴う。ハードハンドオフは、幾つかの理由で使用され得る。例えば、ハードハンドオフは、ハンドオフプロセスの一部として同調させられる１つのトランシーバを備えた移動デバイス102に必要とされ得る。その代わりに、ソフトハンドオフが可能な移動デバイス102が、フレームオフセット、ミスアラインメント（misalignment）、または移動デバイス102がセルラネットワーク104の外部の無線ＬＡＮ内のアクセスポイントへハンドオフする場合に、ハードハンドオフを使用することがある。
ＢＴＳ108からアクセスポイント116へのハンドオフの例をここで記載する。移動デバイス102が、ローカル測定およびサーバ情報から、アクセスポイント116へのハンドオフを開始すると判断すると、移動デバイス102はネットワーク接続上でサーバ120へハンドオフ要求を送る。サーバ120は、アクセスポイント116が呼を処理するのに使用可能な資源をもっているかどうかを判断し、もっているときは、ハンドオフメッセージをＭＳＣ110に送る。ハンドオフメッセージは、ＭＳＣ110によって、無線ＬＡＮ114へのハンドオフをＢＴＳ108に知らせるのに使用される。サーバ120は、さらにハンドオフコマンドを移動デバイス102に送る。ハンドオフコマンドに応答して、移動デバイス102は、ＢＴＳ108との既存のエアー トラフィック リンクを切り（tear down）、アクセスポイント116と新しいエアー トラフィック リンクを設定する。新しいエアー トラフィック リンクがアクセスポイント116と設定されると、サーバ120は、ハンドオフが完了したことをＭＳＣ110に知らせる。このとき、移動デバイス102は、無線ＬＡＮ114を使用して、セルラ電話サービスを支援することができる。
移動デバイス102は、セルラサービスのために無線ＬＡＮ114を使用するとき、サーバ120から受信した情報およびローカル測定から、接続のサービス品質を監視し続ける。無線ＬＡＮ114のサービス品質が許容レベルより低く落ちると、移動デバイス102は、セルラネットワーク104へ再びハンドオフを開始し得る。セルラネットワーク104への再ハンドオフは、移動デバイス102によって、ネットワーク接続上でサーバ120へハンドオフ要求を送ることによって開始され得る。１つの実施形態では、サーバ120は、移動デバイスの要求を承認するか、または否認するかを、任意の適切な基準に基づいて判断する。別の実施形態では、サーバ120は、要求を否認する判断（discretion）を与えない。何れにしても、サーバ120は、ハンドオフ手続きの一部として、ハンドオフメッセージをＭＳＣ110に送る。ハンドオフメッセージは、ＭＳＣ110によって、使用可能な資源をもつ目標のＢＴＳを見付けるのに使用される。次に、ＭＳＣは、目標の基地局に、ハンドオフのための資源を準備するように通知し、ハンドオフコマンドをサーバ120に送り返す。ハンドオフコマンドに応答して、サーバ120は、移動デバイス102に目標のＢＴＳへ移るように命令する。移動デバイス102は、アクセスポイント116との既存のエアー トラフィック リンクを切り（tear down）、目標のＢＴＳと新しいエアー トラフィック リンクを設定することによって、これを達成する。新しいエアー トラフィック リンクが目標のＢＴＳと設定されると、目標のＢＴＳは、ＭＳＣ110に、ハンドオフが完了したことを知らせ、セルラサービスのために、セルラネットワーク104の使用を再開する。
図２は、セルラ通信および無線ＬＡＮ通信の両者を支援することができる移動デバイスの例を示す機能ブロック図である。移動デバイス102は、セルラトランシーバ202および無線ＬＡＮトランシーバ204を含み得る。移動デバイス102の少なくとも１つの実施形態において、セルラトランシーバ202は、ＢＴＳ(図示されていない)とのＣＤＭＡ２０００ １ｘの通信を支援することができ、無線ＬＡＮトランシーバ204は、アクセスポイント(図示されていない)とのＩＥＥＥ ８０２．１１の通信を支援することができる。しかしながら、当業者には、移動デバイス102に関連して記載された概念を他のセルラおよび無線ＬＡＮ技術に拡張できることが容易に分かるであろう。各トランシーバ202、204は、別々のアンテナ206、207と共にそれぞれ示されているが、トランシーバ202および204は、１本の広帯域アンテナを共有することができる。各アンテナ206および207は、１つ以上の放射素子（radiating element）で実施され得る。
移動デバイス102は、さらに、両者のトランシーバ202、204に連結されたプロセッサ208を有することが示されているが、移動デバイス102の別の実施形態では、各トランシーバに対して別々のプロセッサが使用され得る。プロセッサ208は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはその任意の組合せとして実施され得る。例えば、プロセッサ208は、マイクロプロセッサ(図示されていない)を含み得る。マイクロプロセッサは、とくに、（１）セルラネットワークおよび無線ＬＡＮへのアクセスを制御および管理し、（２）プロセッサ208をキーパッド212、ディスプレイ210、および他のユーザインターフェース(図示されていない)にインターフェースさせるソフトウェアアプリケーションを支援するのに使用され得る。プロセッサ208は、種々の信号処理機能、例えば、畳み込み符号化、巡回冗長検査（cyclic redundancy check, CRC)機能、変調、およびスペクトラム拡散処理を支援する埋め込まれたソフトウェア層を有するディジタル信号プロセッサ(digital signal processor, DSP)(図示されていない)も含み得る。ＤＳＰは、さらに、ボコーダ機能を行って、電話の応用を支援し得る。プロセッサ208の実施のされ方は、システム全体に課された設計の制約および個々の応用に依存する。当業者は、これらの環境下におけるハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェア構成の互換性、および各特定の応用に対して記載された機能を最良に実施するやり方が分かるであろう。
プロセッサ208は、１つのネットワークから別のネットワークへのハンドオフをトリガするアルゴリズムを実行するように構成され得る。アルゴリズムは、既に記載されたマイクロプロセッサベースのアーキテクチャによって支援される１つ以上のソフトウェアアプリケーションとして実施され得る。その代わりに、アルゴリズムは、プロセッサ208から分かれたモジュールであってもよい。モジュールは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその任意の組合せで実施され得る。特定の設計の制約に応じて、アルゴリズムは、移動デバイス102内の任意のエンティティへ統合されるか、または移動デバイス102内の多数のエンティティ全体で分散され得る。
ハンドオフをトリガするアルゴリズムによって使用される基準は、特定の実施に応じて異なり得る。図１を参照すると、基準は、移動デバイス102によって行われたローカル測定およびサーバ120によって与えられた情報を含み得る。無線ＬＡＮ114のサービス品質が許容可能であるとき、この基準は、移動デバイス102をＢＴＳ108からアクセスポイント116へハンドオフする要求を生成するのに使用され得る。同様に、サービス品質が許容レベルより低く落ちると、同じ基準が、移動デバイス102をＢＴＳ108へ再びハンドオフする要求を生成するのに使用され得る。アルゴリズムがこの基準を操作して、ハンドオフ要求を生成するやり方は、移動デバイス102の個々の実施形態に応じて異なり得る。当業者には、任意の特定の応用の基準を最も良く操作するやり方が容易に分かるであろう。
移動デバイス102によって行われるローカル測定は、ネットワーク接続の品質を示す種々のメトリックを含み得る。例えば、移動デバイス102は、アクセスポイント116からの送信の信号強度を測定し得る。電話の応用では、遅延、ジッタ、またはパケット損失も、順方向におけるネットワーク接続に関係する信頼できる品質メトリックとして使用され得る。“順方向”という用語は、サーバ120から移動デバイス102へのネットワーク接続上の送信を指し、“逆方向”という用語は、移動デバイス102からサーバ120へのネットワーク接続上の送信を指す。データ誤り率も、順方向のネットワーク接続の追加の品質メトリックとして使用され得る。“データ誤り率”は、ビット誤り率（bit-error-rate, BER）、フレーム誤り率(frame-error-rate, FER)、パケット誤り率、またはデータの１つ以上のビットが破損しているかどうかを示す任意の他の誤り率の測定の形をとり得る。
サーバ120によって与えられる情報は、アクセスポイント116上のローディングを示すデータ、アクセスポイント116の性能に関係する履歴情報、逆方向におけるデータ誤り率、遅延、ジッタ、またはパケット損失のような品質メトリック、あるいはネットワーク接続の品質に関係する任意の他の情報を含み得る。
図１および２を参照すると、アクセスポイントからの信号強度は、移動デバイス102において、受信信号強度インジケータ(signal strength indicator, RSSI)ブロック216で測定され得る。ＲＳＳＩは、大抵、自動利得制御のために無線ＬＡＮトランシーバ204にフィードバックされる既存の信号であり、したがって、移動デバイス102の回路の複雑さを増すことなく、プロセッサ208に供給することができる。その代わりに、無線接続の品質は、ビーコンから判断されることもある。ビーコンは、既知、すなわち、アプリオリ（a priori）のスペクトラム拡散信号であるので、ビーコンのレプリカ（replica）を、移動デバイス102のメモリ(図示されていない)に記憶することができる。復調されたビーコンを、メモリに記憶されるレプリカのビーコンと共に使用し、技術的に周知の手段によって、送信されたビーコンのエネルギを推定することができる。
アルゴリズムは、順方向におけるネットワーク接続に関係する種々の品質メトリックを計算するのにも使用され得る。既に示したように、これらの品質メトリックの１つは、順方向におけるネットワーク接続にわたる遅延である。電話の応用において、過度の遅延は、望ましくないエコーまたは話者の重複のために、低品質をもたらし得る。アルゴリズムは、任意の適切な手段によって遅延を測定するように構成され得る。無線通信システムの少なくとも１つの実施形態において、日付および時間スタンプを、サーバ120から送信されたパケットに使用し、ネットワーク接続にわたる遅延を測定し得る。より具体的には、順方向送信が移動デバイス102によって受信されると、時間スタンプがプロセッサ208において抽出され、移動デバイス102内のローカルクロック(図示されていない)と比較され得る。その結果は、順方向におけるネットワーク接続上の遅延を表わし、メモリ(図示されていない)に記憶され得る。アルゴリズムは、一番最近の送信に対してメモリに記憶された遅延値、またはその代わりに、多数の遅延値からの平均遅延を使用して、移動デバイス102を１つのネットワークから別のネットワークへハンドオフするかどうかを判断し得る。
時間スタンプを使用して、ネットワーク接続にわたる遅延を測定するには、ローカルクロックをサーバ120と同期させることが必要である。遠隔時間源(図示されていない)が、移動デバイス102をサーバ120へ同期させるのに使用され得る。遠隔時間源は、無線、衛星、モデム、または他の手段によって協定世界時(Universal Time Coordinated, UTC)に同期するＩＰネットワーク118内の多数のサーバの１つであり得る。遠隔時間源を使用して、時間情報を与え、移動デバイス102内の内部クロックを更新または同期させることができる。これは、ネットワーク タイム プロトコル(Network Time Protocol, NTP)として知られているソフトウェアプログラムで達成され得る。ＮＴＰは、クロックをある時間基準に同期させるインターネット標準プロトコルである。ＮＴＰは、プロセッサ208、または移動デバイス102内の他の場所で実行され得る。
電話の応用における遅延の問題は、ジッタを取り除く必要により、さらに複雑になり得る。ジッタは、ネットワークの輻輳、タイミングのずれ（drift）、またはルート変更によるパケット遅延の変動（variation）である。ジッタを取り除くには、届いたパケットを緩衝し、全パケットを正しい順序で連続的に実行できるようにすることが必要である。パケットを緩衝するプロセスは、追加の遅延を加える。したがって、アルゴリズムは、追加の品質メトリックとして、順方向におけるネットワーク接続上のジッタを測定するようにさらに構成され得る。ネットワーク遅延の変化（change）に適応する適応ジッタ緩衝器の場合は、アルゴリズムによって測定される遅延は、処理経路において測定が行われる場所に応じたネットワークのジッタを含み得る。一定の遅延をパケットに取り込む固定ジッタ緩衝器（fixed jitter buffer）の場合は、アルゴリズムは、メモリに記憶されている遅延値の変量(variation)から、ネットワークのジッタを測定し得る。アルゴリズムは、遅延値の最悪の場合の変量、遅延値の平均変量、または任意の他の適切な計算方法を使用して、移動デバイスを１つのネットワークから別のネットワークへハンドオフするかどうかを判断し得る。
失われたパケットは、電話の応用において、とくに問題であり得る。ＩＰネットワークは、サービスを保証しないので、一般に、失われたパケットの高い発生率を示す。ＩＰネットワークにおいて、音声パケットは、データと同様に扱われる。その結果、ＩＰネットワークがひどく輻輳しているとき、音声パケットは、データパケットと同様に落とされる。しかしながら、データパケットと異なり、失われた音声パケットは、後で単純に再送することができない。アルゴリズムは、失われたパケットに関係する品質メトリックを任意の適切な手段によって計算するのにも使用され得る。例えば、サーバ120から送信されるパケットは、時間および日付スタンプに加えて、連続番号も含むことができる。順方向送信が移動デバイス102によって受信されると、連続番号が、プロセッサ208において抽出され、アルゴリズムによって使用されることができる。連続番号に基づいて、アルゴリズムは、どのパケットが失われたか判断することができる。
既に記載したように、種々の信号処理機能、例えば、畳み込み符号化、ＣＲＣ機能、変調、およびスペクトラム拡散処理が、プロセッサ208によって行われ得る。ＣＲＣ機能は、さらに、プロセッサ208によって、ＦＥＲを技術的に周知の手段によって計算するのに使用され得る。ＦＥＲは、アルゴリズムによって、移動デバイス102を１つのネットワークから別のネットワークへハンドオフするかどうかを判断するときに、順方向におけるネットワーク接続の品質メトリックとして使用され得る。ＣＲＣ機能の代わりに、またはそれに加えて、他のデータ誤り検出技術を使用して、品質メトリック、幾つか挙げると、例えば、チェックサムおよびパリティビットを得るのに使用され得る。
既に記載した品質メトリックに加えて、アルゴリズムは、サーバ120からの情報を使用して、移動デバイス102を１つのネットワークから別のネットワークへハンドオフするかどうかを判断し得る。既に記載したように、情報は、アクセスポイント116上のローディングに関係し得る。無線ＬＡＮ114は広域スペクトルを使用して、通信を支援するが、オーバーヘッドは、アクセスポイント116によって支援することができる移動ユーザの数を制限し得る。さらに、無線ＬＡＮ114の近くの他の移動ユーザの存在は、アクセスポイント116のローディングを追加し得る。サーバ120は、アクセスポイント116を介して無線ＬＡＮ114によって支援される全移動ユーザを含むデータベースを維持するように構成され得る。この情報は、ネットワーク接続上で移動デバイス102に与えられ得る。アルゴリズムは、この情報を使用して、１つのネットワークから別のネットワークへの移動デバイス102のハンドオフを要求するかどうかを判断し得る。
サーバ120によって移動デバイス102に与えられる情報は、アクセスポイント116に関する履歴情報も含み得る。例えば、サーバ120は、技術的に周知の手段によって、アクセスポイント116によって落とされた呼の数を監視することができる。この情報は、サーバのデータベースに記憶され、ネットワーク接続が設定されると、移動デバイス102に送信されることができる。移動デバイス102のアルゴリズムは、アクセスポイント116におけるローディングを評価するとき、それを助ける情報を使用し得る。アクセスポイント116によって呼を落とす発生率が高いときは、アルゴリズムは、アクセスポイントがほんの中くらいにロードされているときでも、セルラネットワーク上で呼を維持するための必要な要求を生成し得る。逆に、呼を落とす発生率が低いときは、アルゴリズムは、より積極的な（aggressive）アプローチをとり、アクセスポイント116が高ロードであっても、無線ＬＡＮ114上で呼を維持するための必要な要求を生成することを決定し得る。
情報は、サーバ120によって計算される、逆方向におけるネットワーク接続に関係する種々の品質メトリックも含み得る。これらの品質メトリックは、データレートの誤差、遅延、ジッタ、失われたパケット、およびネットワーク接続の品質に関係する任意の他のパラメータを含み得る。サーバ120は、アルゴリズムまたは任意の他の適切な手段に関連して既に記載されたやり方と同じやり方で、これらの品質メトリックを計算し得る。ＣＲＣ機能は、サーバ120によって使用され、逆方向においてネットワーク接続上で送信されたフレームに埋め込まれたＣＲＣ値から、ＦＥＲを計算し得る。日付および時間スタンプを、ネットワーク接続上で移動デバイス102から送信された制御信号に使用して、遅延またはジッタを計算する範囲で、ＮＴＰは、サーバ120によって、その内部クロックを同期させるのに使用され得る。移動デバイス102によって制御信号に埋め込まれた連続番号も、サーバ120によって、失われたパケットを識別するのに使用され得る。これらの品質メトリックは、移動デバイス102によって測定された品質メトリックと共に、アルゴリズムによって使用され、順方向および逆方向の両者におけるネットワーク接続の全体像（complete picture）を与え得る。
図３は、呼設定中のアルゴリズムの機能を示すフローチャートである。ステップ302において、呼が移動デバイスから行われるか、または移動デバイスによって受信されると、アルゴリズムはイネーブルされる。イネーブルされると、ステップ304において、アルゴリズムは、ネットワーク接続が移動デバイスとサーバとの間で設定されたかどうかを判断する。設定されていないときは、ステップ306において、アルゴリズムは、プロセッサに、セルラネットワーク上で呼を設定することを知らせる。しかしながら、ネットワーク接続が存在しているときは、アルゴリズムは、サーバから情報を受信し始める。この情報は、移動デバイスによって行われたローカル測定とともに、アルゴリズムによって、無線ＬＡＮのサービス品質が呼を支援するのに許容可能であるかどうかを判断するのに使用され得る。
ステップ308において、アルゴリズムは、情報をサーバから受信する。この例において、情報は、無線ＬＡＮ内のアクセスポイント上のローディングを示す。ステップ310において、アルゴリズムは、アクセスポイント上のローディングが閾値を越えているかどうかを判断する。アルゴリズムは、アクセスポイント上のローディングが閾値を越えていると判断すると、ステップ306において、プロセッサに、セルラネットワーク上で呼を設定するように知らせる。閾値は移動デバイスにおいて生成されるか、またはその代わりに、ネットワーク接続上でサーバから移動デバイスに与えられ得る。何れの場合でも、閾値は一定であるか、または、サーバのデータベースに記憶されている履歴情報に基づいて調整可能であり得る。
移動デバイスが、アクセスポイント上のローディングが閾値を越えていないと判断したと仮定して、プロセスは続く。ステップ312において、アルゴリズムは、順方向におけるネットワーク接続に関係する種々の品質メトリックを測定する。ステップ314において、アルゴリズムは、さらに情報をサーバから受信する。サーバからの情報は、逆方向におけるネットワーク接続に関係する種々の品質メトリックを含み得る。ステップ316において、品質メトリックはアルゴリズムによって評価される。品質メトリックが、許容できないサービス品質を示すと、アルゴリズムは、プロセッサに、セルラネットワーク上で呼を設定するように知らせる。逆に、品質メトリックが許容可能なサービス品質を示すと、ステップ318において、アルゴリズムは、プロセッサに、無線ＬＡＮ上で呼を設定するように知らせる。
図４は、呼が行われているときのアルゴリズムの機能を示すフローチャートである。無線ＬＡＮのサービス品質に応じて、呼は、図３に関連して記載したように、２つのネットワークの一方において設定される。アルゴリズムが、呼設定中に、無線ＬＡＮのサービス品質が許容できないと判断すると、ステップ306において、呼はセルラネットワーク上で設定される。呼が行われているとき、アルゴリズムは、無線ＬＡＮのサービス品質を監視し続ける。アルゴリズムは、ステップ402において、アクセスポイント上のローディングに関係する情報をサーバから受信し、ステップ404において、アクセスポイント上のローディングが閾値を越えているかどうかを判断する。アルゴリズムが、アクセスポイントのローディングが閾値を越えていると判断すると、呼はセルラネットワーク上にとどまる。ステップ402および404において、アルゴリズムは、アクセスポイント上のローディングを監視し続ける。他方で、アルゴリズムが、アクセスポイント上のローディングが閾値を越えていないと判断すると、アルゴリズムは、ステップ406において、順方向におけるネットワーク接続に関係する種々の品質メトリックを測定し、ステップ408において、サーバから情報を受信する。サーバからの情報は、逆方向におけるネットワーク接続に関係する種々の品質メトリックを含み得る。品質メトリックは、アルゴリズムによってステップ410において評価される。品質メトリックが、許容できないサービス品質を示すと、呼はセルラネットワーク上にとどまり、一方で、アルゴリズムはステップ402にループバックし、無線ＬＡＮを監視し続ける。逆に、品質メトリックが、許容可能なサービス品質を示すと、アルゴリズムは、ステップ412において、プロセッサに、無線ＬＡＮへのハンドオフをネゴシエートするように知らせる。
ステップ318を参照すると、図３に関連して既に記載したように、呼は最初に無線ＬＡＮ上で設定され得る。この場合に、アルゴリズムは、呼が行われているときに、無線ＬＡＮのサービス品質を監視し続ける。アルゴリズムは、ステップ414において、アクセスポイント上のローディングに関係する情報をサーバから受信し、ステップ416において、アクセスポイント上のローディングが閾値を越えているかどうかを判断する。アルゴリズムが、アクセスポイント上のローディングが閾値を越えていると判断すると、アルゴリズムは、ステップ424において、プロセッサに、セルラネットワークへのハンドオフをネゴシエートするように知らせる。そうでなければ、アルゴリズムは、ステップ418において、順方向におけるネットワーク接続に関係する種々の品質メトリックを測定し、ステップ420において、サーバから情報を受信する。サーバからの情報は、逆方向におけるネットワーク接続に関係する種々の品質メトリックを含み得る。品質メトリックは、アルゴリズムによってステップ422において評価される。品質メトリックが、許容できないサービス品質を示しているときは、アルゴリズムは、ステップ424において、プロセッサに、セルラネットワークへハンドオフするようにネゴシエートするように知らせる。他方で、アルゴリズムが、無線ＬＡＮのサービス品質が許容可能であると判断すると、呼は無線ＬＡＮにとどまり、一方で、アルゴリズムはステップ414にループバックし、無線ＬＡＮを監視し続ける。
本明細書において開示された実施形態に関連して記載された種々の例示的な論理ブロック、モジュール、要素、および／または構成要素は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）、フィールド プログラマブル ゲート アレイ（field programmable gate array, FPGA）または他のプログラマブル論理構成要素、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートなハードウェア構成要素、あるいは本明細書に記載されている機能を実行するように設計された任意の組合せで実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、その代わりに、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、制御装置、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサは、計算構成要素（computing component）の組合せ、例えば、１つのＤＳＰと１つのマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰのコアと関連する１つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のこのような構成としても実施され得る。
本明細書に開示されている実施形態に関連して記載された方法またはアルゴリズムは、ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、または２つの組合せにおいて直接的に具体化され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または技術的に知られている任意の他の形態の記憶媒体の中に存在し得る。記憶媒体がプロセッサに接続されると、プロセッサは記憶媒体から情報を読み出し、そこへ情報を書き込むことができる。その代りに、記憶媒体は、プロセッサと一体構成であってもよい。
上述は、当業者が本明細書に記載されている種々の実施形態を実行できるようにするために与えられている。これらの実施形態に対する種々の変更は、当業者に容易に明らかになり、本明細書に定められている一般的な原理は、他の実施形態に適用され得る。したがって、請求項は、本明細書に示されている実施形態に制限されることを意図されず、言語の請求項（language claim）に一致する全範囲にしたがうことを意図されており、要素を単数形で参照していることは、“１つおよび１つのみ”であると具体的に記載されていないならば、そのようなことを意味することを意図しておらず、むしろ、“１つ以上”であること意味することを意図している。当業者に知られている、または知られることになる本開示の全体を通して記載されている種々の実施形態の要素に対する構造的および機能的に同等のものの全ては、請求項に含まれることを意図されている。さらに加えて、本明細書の開示は、そのような開示が請求項に明示的に記載されているかどうかに関わらず、公に供されることを意図されていない。請求項の要素は、その要素が“〜のための手段（means for）”という語句を使用して、または方法の請求項の場合は、その要素が“〜のためのステップ（step for）”という語句を使用して明示的に記載されていないならば、米国特許法第１１２条第６項の条項のもとで解釈されない。
無線通信システムの実施形態の概念ブロック図。 セルラ通信および無線ＬＡＮ通信の両者を支援することができる移動デバイスの例を示す機能ブロック図。 呼設定中の移動デバイスにおけるアルゴリズムの機能を示すフローチャート。 呼が行われているときの、図３のアルゴリズムの機能を示すフローチャート。

Claims (21)

  1. 第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援するように構成されたプロセッサと、
    前記ネットワーク接続を支援するためにアクセスポイントと無線接続を設定し、前記サーバから受信した、前記ネットワーク接続に関係する情報を前記プロセッサに与えるように構成されたトランシーバと、
    を含む移動通信デバイスであって、
    前記サーバから受信した情報は前記アクセスポイント上のローディングに関する情報を含み、
    前記プロセッサは、順方向における前記ネットワーク接続上の遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つを測定し、前記アクセスポイント上の前記ローディングがアクセスポイントロード閾値を越えているかどうかを決定した後、前記アクセスポイントロード閾値を越えているかどうかの決定に基づき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフするかどうかを決定し、
    前記プロセッサは、（ａ）前記閾値を越えていないと決定した場合、前記サーバから受信した情報および前記少なくとも１つの測定の両者が前記呼を支援するのに許容可能であるととき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフすると決定し、（ｂ）前記閾値を越えていると決定した場合、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフしないと決定する、移動通信デバイス。
  2. 前記サーバから前記トランシーバによって受信された情報は、前記アクセスポイントに関係する履歴情報を含む請求項１記載の移動通信デバイス。
  3. 前記サーバから前記トランシーバによって受信された情報は、前記ネットワーク接続に関係する品質メトリックを含む請求項１記載の移動通信デバイス。
  4. 前記品質メトリックは、逆方向におけるネットワーク接続上の遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率に関係する請求項３記載の移動通信デバイス。
  5. 前記トランシーバは、前記第１のネットワークへのアクセスポイントとの無線接続を設定するようにさらに構成され、前記プロセッサは、前記アクセスポイントからの無線送信の信号強度を測定し、前記サーバから受信した情報、前記少なくとも１つの測定および測定された信号強度が前記呼を支援するのに許容可能であるとき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフすると決定するようにさらに構成されている請求項１記載の移動通信デバイス。
  6. 前記第２のネットワークにおいて呼を支援するように構成された第２のトランシーバをさらに含む請求項１記載の移動通信デバイス。
  7. 前記トランシーバは、ＩＥＥＥ ８０２．１１のトランシーバを含む請求項６記載の移動通信デバイス。
  8. 遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つは、遅延を含む請求項１の無線通信デバイス。
  9. 遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つは、ジッタを含む請求項１の無線通信デバイス。
  10. 遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つは、パケット損失を含む請求項１の無線通信デバイス。
  11. 遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つは、データ誤り率を含む請求項１の無線通信デバイス。
  12. 多数のネットワーク環境において移動通信デバイスから通信する方法であって、
    第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援することと、
    前記ネットワーク接続を支援するためにアクセスポイントとの無線接続を設定することと、
    前記ネットワーク接続に関係し、前記アクセスポイント上のローディングを含む情報を、前記サーバから受信することと、
    前記移動通信デバイスで、順方向における前記ネットワーク接続上の遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つを測定することと、
    前記アクセスポイントの前記ローディングがアクセスポイントロード閾値を越えているかどうかを決定することと、
    前記移動通信デバイスで、前記アクセスポイントロード閾値を越えているかどうかの決定に基づき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフするかどうかを決定すること、
    を含み、
    前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフするかどうかを決定することは、（ａ）前記閾値を越えていないと決定した場合、前記サーバから受信した情報および前記少なくとも１つの測定の両者が前記呼を支援するのに許容可能であるとき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフすると決定し、（ｂ）前記閾値を越えていると決定した場合、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフしないと決定すること、を含む方法。
  13. 前記受信された情報は、ネットワーク接続に関係する品質メトリックを含む請求項１２記載の方法。
  14. 前記第１のネットワークはＩＥＥＥ ８０２．１１のネットワークを含み、前記第２のネットワークはセルラネットワークを含む請求項１２記載の方法。
  15. 遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つを測定することは、前記順方向における遅延を測定することを含む、請求項１２の方法。
  16. 遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つを測定することは、前記順方向におけるジッタを測定することを含む、請求項１２の方法。
  17. 遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つを測定することは、前記順方向におけるパケット損失を測定することを含む、請求項１２の方法。
  18. 遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つを測定することは、前記順方向におけるデータ誤り率を測定することを含む、請求項１２の方法。
  19. 第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援する手段と、
    前記ネットワーク接続を支援するためにアクセスポイントと無線接続を設定する手段と、
    前記ネットワーク接続に関係し、前記アクセスポイント上のローディングを含む情報を、前記サーバから受信する手段と、
    順方向における前記ネットワーク接続上の遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率の中の少なくとも１つを測定する手段と、
    前記アクセスポイント上の前記ローディングがアクセスポイントロード閾値を越えているかどうかを決定する手段と、
    前記アクセスポイントロード閾値を越えているかどうかの決定に基づき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフするかどうかを決定する手段と、
    を含み、
    前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフするかどうかを決定する手段は、（ａ）前記閾値を越えていないと決定した場合、前記サーバから受信した情報および前記少なくとも１つの測定の両者が前記呼を支援するのに許容可能であるとき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフすると決定する手段と、（ｂ）前記閾値を越えていると決定した場合、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフしないと決定する手段と、を含む
    移動通信デバイス。
  20. 移動通信デバイスにおいてネットワークからネットワークへのハンドオフ決定を与える少なくとも１つのプロセッサであって、
    第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援する第１のモジュールと、
    前記ネットワーク接続を支援するためにアクセスポイントとの無線接続を設定する第２のモジュールと、
    前記ネットワーク接続に関係し、前記アクセスポイント上のローディングを含む情報を、前記サーバから受信する第３のモジュールと、
    順方向における前記ネットワーク接続上の遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つを測定する第４のモジュールと、
    前記アクセスポイントの前記ローディングがアクセスポイントロード閾値を越えているかどうかを決定する第５のモジュールと、
    前記アクセスポイントロード閾値を越えているかどうかの決定に基づき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフするかどうかを決定する第６のモジュールと、
    を含み、
    前記第６のモジュールは、（ａ）前記閾値を越えていないと決定した場合、前記サーバから受信した情報および前記少なくとも１つの測定の両者が前記呼を支援するのに許容可能であるとき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフすると決定し、（ｂ）前記閾値を越えていると決定した場合、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフしないと決定する、
    プロセッサ。
  21. 第１のネットワークにおいてサーバとのネットワーク接続を設定し、一方で、第２のネットワークにおいて呼を支援することをコンピュータにより実行可能な第１の命令セット、
    前記ネットワーク接続を支援するためにアクセスポイントとの無線接続を設定することを前記コンピュータにより実行可能な第２の命令と、
    前記ネットワーク接続に関係し、前記アクセスポイント上のローディングを含む情報を、前記サーバから受信することを前記コンピュータにより実行可能な第３の命令セットと、
    順方向における前記ネットワーク接続上の遅延、ジッタ、パケット損失、またはデータ誤り率のうちの少なくとも１つを測定することを前記コンピュータにより実行可能な第４の命令セットと、
    前記アクセスポイントの前記ローディングがアクセスポイントロード閾値を越えているかどうかを決定することを前記コンピュータにより実行可能な第５の命令セットと、
    前記アクセスポイントロード閾値を越えているかどうかの決定に基づき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフするかどうかを決定することを前記コンピュータに実行可能な第６の命令セットと、ここで前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフするかどうかを決定することは、（ａ）前記閾値を越えていないと決定した場合、前記サーバから受信した情報および前記少なくとも１つの測定の両者が前記呼を支援するのに許容可能であるとき、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフすると決定することと、（ｂ）前記閾値を越えていると決定した場合、前記呼を前記第１のネットワークへハンドオフしないと決定することとを含む、
    がエンコードされたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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