JP4854760B2 - 無線ローカルエリアネットワーク内でハンドオーバ情報をブロードキャストする方法およびシステム - Google Patents

無線ローカルエリアネットワーク内でハンドオーバ情報をブロードキャストする方法およびシステム Download PDF

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Description

本発明は一般に、無線ローカルエリアネットワーク内でハンドオーバまたはローミング情報をブロードキャストすることに関する。より詳細には、ユーザが無線ローカルエリアネットワークから、地理的なサービスエリアがその無線ローカルエリアネットワークのサービスエリアと重なる代替無線システムへハンドオーバできるように、無線ローカルエリアネットワーク内でハンドオーバ情報を提供することに関する。
無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)では、特定のセル用に機能するアクセスポイント(AP)または基地局(BS)が定期的に(たとえば100ミリ秒ごとに)ビーコン信号をブロードキャストする。動作中のWTRUはビーコン信号を走査し、最も強いビーコンを有するAPと自分自身を関連付ける。従来のビーコンは、タイムスタンプ、ビーコン間隔、性能、拡張サービスセット(ESS)識別子(ID)、およびトラフィック表示マップ(TIM)など、APに対応する情報を含む。WTRUは従来のビーコンを使用して、異なるAPを識別する。WTRUはビーコンの受信信号強度(RSS)を追跡する。RSSが弱くなり始めると、WTRUは近隣のAPからのより強いビーコンを求めて走査を開始する。
WLANにおける従来の走査プロセスは、能動的または受動的のいずれかの形態を取ることができる。受動的な走査では、WTRUは単に利用可能なビーコンを聞く。能動的な走査では、WTRUはプローブ要求を、そのプローブを受信できる対象のAPのセットへ送信する。能動的な走査の場合、プローブを受信する各APは、TIMを除いて従来のビーコン内で利用できる同一の情報を含むプローブ応答によって応答する。TIMはAPに対して警告または注意喚起を行うために使用され、したがってAPがプローブ要求に応答することによって要求された応答を提供している場合は必要とされない。
しかしWLANと、利用可能な代替システム(すなわち、サービスエリアがそのWLANのサービスエリアと重なる他のシステム)との相互運用性を高めるために、WLAN内で動作しているWTRUがこうした利用可能な代替システムの存在を検出できることは興味深い。WLANから公衆陸上移動網(PLMN)へハンドオーバする際にこの課題を達成するための1つの手法は、通信用にWLANを使用しながら同時にPLMNを利用できないかという観点からセルの探索を行うことである。この手法は、WTRUが通信用にWLANを使用している間にWTRUのPLMN受信機をオンにして利用可能なネットワークを探索することによって実施することができる。この手法の欠点は、時間がかかること、そしてWTRUのWLANおよびPLMNの機能を同時に作動させる必要があることである。この結果、複雑さが増し、バッテリーの消耗が増え、WLANはトラフィックを特定のPLMNネットワークへ導くことができない。しかもこの手法は、WLANからPLMNへのハンドオーバに限定されている。
別の手法は、特定の利用可能なPLMNの利用可能性を探る探索を手動で行うことである。この手法では、PLMNに限定されることに加えて、ユーザは他のネットワークに勝る1つのネットワークを手動で選択しなければならず、これは不便であり、時間がかかる。
したがって、従来技術の欠点および制限を伴わずにハンドオーバ情報を提供することができれば、望ましいであろう。
本発明は、WLANから利用可能な代替システムへのハンドオーバ用の情報をブロードキャストするための方法およびシステムを提供する。そしてWTRUは、探索を行う必要なく代替システムの情報を読み取ることができ、必要に応じて任意のタイプの利用可能な代替システムへハンドオーバすることができる。
たとえば、頻繁に実装されるWLANは802.11bネットワークである。802.11標準は「ビーコンフレーム」を含み、これによってアクセスポイントはシステムパラメータをWTRUに知らせることができる。このビーコンフレームは、未来のサービス用に利用できる情報要素を有する。これらの現時点で使用されていない情報要素のいくつかは、利用可能な代替システムに関する情報をブロードキャストするために使用することができる。WTRUがRSSに基づいてビーコンを追跡するのではなく、むしろ本発明によってWTRUは、代替システムの情報にいつでもアクセスすることができ、これによってWTRUは、必要に応じて利用可能な代替システムと対話することができる。利用可能な代替システムに関する情報はブロードキャストされ、たとえばネットワークのタイプ、ネットワークID、周囲のセルに関するセル情報、および利用可能な代替システムによってどんなサービスが提供されるかに関する情報を含むことができる。
例示として与えられる後述の説明を添付の図面と併せて理解することによって、本発明についてより詳細に理解することができる。
本出願では、下記の用語および頭字語を使用する。
PLMN 公衆陸上移動網
GSM Global System for Mobile Communications
UMTS ユニバーサル移動体通信システム
GPRS 汎用パケット無線サービス
IMS IP Multimedia System
WLAN 無線ローカルエリアネットワーク
CDMA 符号分割多元接続
UE ユーザの設備
WTRU 無線送信/受信ユニット
地理的なサービスエリアが、他の利用可能な代替システムのサービスエリアと重なるWLANを示す図である。 従来のWLAN内で使用されるビーコンフレームの従来技術のビーコンフレーム構造を示す図である。 本発明によるビーコンフレーム構造を示す図である。 本発明によるビーコンフレーム構造を示す図である。 所定の基準に従ってWLANから利用可能な代替システムへWTRUを自動的にハンドオーバする方法を示す図である。 WLAN内でWTRUを操作しているユーザが、地理的なサービスエリアがそのWLANのサービスエリアと重なる代替システムへ手動でハンドオーバできる方法を示す図である。 その中で動作しているWTRUが、地理的なサービスエリアがそのWLANのサービスエリアと重なる代替システムへハンドオーバできるWLANを示す図である。
前置きとして、本明細書で使用する無線送信/受信ユニット(WTRU)は、任意のタイプの無線環境内で動作できるUE、移動局、固定型または移動型加入者ユニット、ページャー、あるいは他の任意のタイプのクライアントデバイスを含むが、これらには限定されない。典型的なタイプの無線環境はWLANおよびPLMNを含むが、これらには限定されない。本明細書に記載するWTRUは、WLANおよびPLMNの双方において動作できることが好ましい。
以降で言及するアクセスポイント(AP)は、無線環境内の基地局(BS)、ノード−B、サイトコントローラ、または他のインターフェースデバイスを含むが、これらには限定されない。また、利用可能な代替技術という用語と、利用可能な代替システムという用語は、WLAN内で動作しているWTRUのハンドオーバ先となることができる無線システムを指すものとして同義に使用することができる。
次いで図1を参照すると、WLAN10が示されており、このWLANの地理的なサービスエリアは、さまざまな代替技術A、B、Cのサービスエリアと重なっている。本発明について説明する目的で、代替技術A14はCDMA2000、代替技術B12はUMTS、および代替技術C15は802.16ネットワークとする。しかし、こうした代替技術は任意のタイプの無線システムとすることができる点に留意することが重要である。さらに、WLANと重なる技術は、WLAN内で使用されているのと同じタイプの技術とすることができる。すなわち代替技術は、WTRUのハンドオーバ元と同じタイプのシステムとすることができる。たとえば1つの802.11bネットワーク内で、オペレータは異なるがサービスエリアが重なっている別の802.11bネットワークへハンドオーバするためにハンドオーバ情報をブロードキャストすることができる。
本発明の好ましい一実施形態について説明する目的で、WLAN10を802.11bネットワーク10と呼ぶ。しかしWLAN10は、たとえば802.11aネットワーク、802.15無線パーソナルエリアネットワーク、または他の任意のタイプの無線エリアネットワークなど、任意のタイプのWLANとすることができる点に留意することが重要である。
802.11Bネットワーク内でWTRUを操作しているユーザは、さまざまな理由で代替システムへのハンドオーバを望む場合がある。たとえば、WTRUが802.11bネットワークの範囲外へ出つつある場合や、たとえばPLMNなどの代替システムで利用できるさらに高いレベルのセキュリティ/サービスの質(QoS)をユーザが望む場合がある。さらにユーザは、WLANに対する代替システムの相対的なコストのためにハンドオーバを望む場合や、そのユーザが動作しているWLAN上では利用できない代替システムのサービスを利用したい場合がある。
いかなる理由であれ、代替技術12、14、15へハンドオーバするには、そのエリア内の代替技術12、14、15の利用可能性に関する情報が必要となる。本発明に従えば、ハンドオーバ情報はWLAN10内でブロードキャストされるため、WTRUはそれ自体の探索を行う必要なく、必要なハンドオーバ情報を受信する。WTRUは、受信したハンドオーバ情報から、利用可能な代替技術12、14、15のどれと対話するかを決定することができる。
WLANは通常、管理情報をビーコンの形態でWTRUに提供する。次いで図2を参照すると、従来技術のビーコンフレーム構造が示されており、その全体が参照番号20で示されている。ビーコン20はタイムスタンプ22を含み、WTRUはこれを使用して自分のローカルクロックを更新し、これによって、特定のAPに関連付けられたすべてのWTRUの間で同期が可能となる。またビーコン間隔24も含まれている。ビーコン間隔24は、あるビーコンの送信から次のビーコンの送信までの時間の量を表し、これによってWTRUは送信と送信の間にスリープモードになることができる。
性能情報26は、特定のWLANへの所属を希望するWTRUが満たさなければならない要件を提供する。サービスセット識別子(SSID)28はWLANを識別する。WTRUは通常、特定のWLANに関連付ける前に、そのWLANにアクセスする際に経由するAPと同じSSID28を有していなければならない。
サポート速度30は、特定のWLANがサポートするデータ転送速度を表している。たとえば802.11bに対応するWTRUは、11Mbps未満のデータ転送速度しかサポートしないWLANにアクセスする場合、この制約に従って送信を11Mbps未満に制限する。
ビーコンは通常、特定の信号伝達方法に関する情報を含み、これはまた、さまざまなパラメータセット32、34、36、38の形態でビーコン20内に含まれる。パラメータセットは通常、周波数ホッピング(FH)32、直接シーケンススペクトラム拡散(DS)34、搬送周波数(CF)36、およびInfrastructure Basic Service Set(IBSS)38の情報を含む。前述のように、能動的な走査ではTIM40が提供される。TIM40は、スリープモードのどのWTRUが、APのバッファ内でそれらを待つデータフレームを有するかを識別するために定期的に送信される。
従来技術のビーコンフレーム構造20は、ハンドオーバに関する情報を含まない。しかし、従来技術のビーコンフレーム構造20内に存在するさらなる情報要素が、利用可能な代替システムに関するハンドオーバ情報をブロードキャストするために使用されるように、従来技術のビーコンフレーム構造20を適合させることができる。次いで図3を参照すると、利用可能な代替技術に関する情報50(すなわち代替システムの情報)がビーコンフレーム内に提供され、これによってWTRUは、必要に応じて利用可能な代替システムと対話することができる。情報がブロードキャストされる特定の利用可能な代替システムにとって、その情報50は、ネットワークのタイプ(GSM、GPRS、CDMA2000、UMTSFDD、UMTSTDD、802.11a、802.11b、802.15、802.16、Bluetoothなど)、ネットワークID、周囲のセル用のセルの説明、および代替システムによって提供されるサービスを含むことが好ましい。
より詳細には、ネットワークIDに関しては、サービスプロバイダの表示が提供される。周囲のセルの説明に関しては、情報は、特定の技術のタイプに関連する周波数、チャネル番号、およびセルIDを含むことが好ましい。たとえばGSM/GPRSシステムの場合、セルID情報は通常、基地局IDコード(BSIC)を含むであろう。代替システムによって提供されるサービスに関しては、情報50は、代替システムが、たとえばIP Multimedia System(IMS)、ショートメッセージサービス(SMS)、マルチメディアメッセージングサービス(MMS)などを提供するかどうかの表示を含むこともできる。
情報50は、WLANによって送信されるビーコン内に含めるためにWLANへダウンロードすることができる。あるいはWLANは、代替技術を自動的に検出するためのデバイスを備えることもできる。ビーコンに含めてブロードキャストするために情報50をWLANへ提供するための他の手段も、必要に応じて実装することができる。
次いで図4を参照すると、利用可能な代替システムが複数ある場合、それらは順次リストアップされる。すなわち図4に示されているように、たとえば図1のエリア3では、代替技術Aに関する情報60の次に代替技術Bに関する情報62が続く。
次いで図5を参照すると、所定の基準に従ってWLANから利用可能な代替システムへWTRUを自動的にハンドオーバする方法100が示されている。本発明について説明する目的で、このWLANを802.11bネットワークと呼ぶ。
方法100は、ステップ104において、どの代替システムに関心があるかを決定することによって開始する。この決定は、WTRUによって、または802.11bネットワークによって、あるいはその両者の組合せによって行うことができ、利用可能な代替システムへいつハンドオーバするかを指定する所定の基準に基づいて行うことができる。
この所定の基準は、特定の最小限の基準に基づくか、WLANからハンドオーバするための前述の典型的な理由などの要因に基づくか、または必要に応じて他の任意の理由に基づくことができる。たとえば、そうした基準は単純に質と関連付けることができる。すなわち基準は、サービスの質(QoS)が802.11b(または他のタイプのWLAN)内で所定の値を下回った場合、他の要因にかかわらずに利用可能な任意の代替システムへユーザがハンドオーバするように指定することができる。あるいは基準は、QoSが所定の値を下回った場合、利用可能な代替システムを使用する金銭的コストが、その時点でユーザが動作しているWLANを使用する金銭的コストよりも一定割合以上高くない場合に限ってユーザがハンドオーバするように指定することができる。
基準は、サービス、移動性、バッテリーの消耗度、または無線通信に関する他の任意の基準と関連付けることもできる。また必要に応じてさまざまな基準を組み合わせることもできる。たとえばユーザは、MMSを有する代替技術へハンドオーバするように希望することができるが、この際、自分のバッテリー残量を所定のレベル未満に落とすような技術は除外することができる。
関心のある代替システムが決定すると、方法100はステップ106へ進む。ステップ106においてWTRUは、どの代替システムが利用可能か(すなわちどの代替システムが、方法100を実行している802.11bネットワークのサービスエリアと重なるサービスエリアを有するか)を判断する。前述のように、利用可能な代替システムに関する情報は802.11bネットワークによって入手され、ビーコンに含めてブロードキャストされる。したがってステップ106では、WTRUは802.11bのビーコンフレームを読み取ることによって、どの代替システムが利用可能かを判断することができる。WTRUはビーコンフレームを読み取る際、利用可能な代替システムに関するセル情報を検索することが好ましい(ステップ108)。これが好ましいのは、代替システムがまだ選択されていなくても、(ステップ106で)ビーコンを読み取る間に(ステップ108で)利用可能なすべての代替システムに関するセル情報を入手する方が、代替システムが選択されてから再びビーコンを読み取るよりも通常は効率がよいためである。
次いでステップ110において、利用可能な代替システムが、関心のあるシステムと比較される。この比較に基づいて、利用可能な代替システムのいずれかが、関心のあるシステム用の基準を満たしているかどうかをステップ112において判定する。満たしていない場合、方法100は終了し、必要に応じて再び実行することができる。満たしている場合、方法100はステップ114へ進み、その基準を満たしている利用可能な代替システムが選択される。ステップ116では、選択されたシステムのサービスエリアおよびQoSが測定される。これらの測定は、当業者に知られているプロシージャを用いてステップ108で検索されたセル情報を使用して行うことができる。
測定が完了すると、方法100はステップ118へ進む。ステップ118では、選択されたシステムのサービスエリアおよび/またはQoSが十分かどうかを判定する。サービスエリアに関しては、たとえばユーザが代替技術へハンドオーバされた瞬間に別の代替技術へハンドオーバされるか、または802.11bネットワークへ戻されることが多くなければ、そのサービスエリアは十分であるとみなすことができる。すなわち、選択された代替技術における信号は、必要な通信をサポートできるだけの十分な強度がなければならないであろう。もしも信号強度が十分でないならば、WTRUは、ハンドオーバされた瞬間に別の技術へハンドオーバされるか、または802.11bネットワークへ戻されることが多くなるであろう。802.11bネットワークのサービスエリア内で動作しているWTRUを受け入れることができない代替システムに関する情報を802.11bネットワークがブロードキャストするはずはないが、その情報が変化した可能性があるという点で、この判定は再確認として機能する。たとえば電源障害によってその代替技術が利用不能になりつつあるために、その情報が変化した可能性がある。
QoSに関しては、そのQoSが所定の値を満たしていれば、そのQoSは十分であるとみなすことができる。判定118(すなわち、サービスエリアおよび/またはQoSが十分であるかどうか)を行うための基準は、必要に応じてオペレータの好みに基づいて設定することができる。
測定が十分でない場合、方法100は終了し、ユーザは802.11bネットワークにとどまる。測定が十分である場合、ユーザは、選択された利用可能な代替システムへハンドオーバされる(ステップ120)。いったんハンドオーバされると、方法100は終了する。
次いで図6を参照すると、WLAN内でWTRUを操作しているユーザが、地理的なサービスエリアがそのWLANのサービスエリアと重なる代替システムへ手動でハンドオーバできる方法200が示されている。はじめにユーザは、WTRU内の手動選択オプションを起動することによって、代替システムへのハンドオーバを実施することに関心があることを示す(ステップ202)。この手動選択オプションは、ボタン、音声起動等の実行など、任意のタイプの手動の起動を使用して起動することができる。次いでステップ204では、WTRUは、前述のように802.11bネットワークによって提供される802.11bビーコンフレームを読み取ることによって、どの代替システムが利用可能かを判断する(ステップ204)。ビーコンフレームを読み取る間、WTRUは、利用可能な代替システムに関するセル情報を検索することが好ましい(206)。ステップ208では、WTRUは、どの利用可能な代替システムをユーザのWTRUがサポートできるかを判断する。
ステップ210では、ユーザは希望の利用可能な代替システムを選択する。留意されたい点として、このステップでは、ユーザは、自分のWTRUがサポートできる利用可能な代替システムだけを選択するオプションを与えられることが好ましい。
利用可能な代替システムが選択されると、ステップ212において、選択されたシステムについてサービスエリアおよびQoSが測定される。やはり方法100と同様に、ステップ214においてサービスエリアおよび/またはQoSが十分であると判定された場合、WTRUはステップ216において、選択されたシステムへハンドオーバされる。いったんWTRUがハンドオーバされると、方法200は終了する。
次いで図7を参照すると、本発明によるWLAN300が示されている。しかし本発明について説明する目的で、WLAN300は、ローカルエリアネットワーク(LAN)304と、WLAN300のサービスエリア内で動作しているWTRU306、308とのインターフェースを提供するためのAP302を含む。WLANは、必要に応じて任意の数のAPおよびWTRUを含むことができる。LANは当技術分野でよく知られているが、例示としてLAN304は、サーバ314および任意の数のコンピュータ316、318・・・nを含むことができる。
前述のように、WLAN300はハンドオーバ情報をビーコンフレームに含めてブロードキャストするため、WTRU306、308はその情報を容易に検索して、利用可能な代替システムへ(自動的に、または手動で)ハンドオーバすることができる。ハンドオーバ情報は、(定期的に、またはリアルタイムに)WLAN300へダウンロードするか、またはWLAN300によって自動的に検出することができ、そのWLAN300内でAPへ配信される。ハンドオーバ情報は、必要に応じてAPへ配信するか、または他の方法で提供することができる。たとえば、AP300によってサービスを提供される地理的なサービスエリアに関連するハンドオーバ情報は、ローカルメモリ310に保存することができる。AP300がそのビーコン信号をブロードキャストする場合、AP300のサービスエリアに適したハンドオーバ情報がメモリ310からアクセスされ、そのサービスエリア内のWTRU306、308へブロードキャストされるように、プロセッサ312を提供することができる。もちろん、ハンドオーバ情報をAPに提供してAP内に保存する方法、およびハンドオーバ情報をブロードキャストする方法は、必要に応じて実施することができる。
本発明について詳細に説明したが、本発明はそうした詳細に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなくそうした詳細にさまざまな変更を実施できることを理解されたい。

Claims (5)

  1. 無線送受信ユニット(WTRU)であって、
    無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)と接続を確立するように構成され、かつサービスエリアが前記WLANのサービスエリアと重なる代替無線通信システムに関してハンドオーバ情報を前記WLANから受信するように構成された送受信機であって、前記ハンドオーバ情報は、代替無線通信システムへの無線接続を確立するために必要なセル情報を含む、送受信機と、
    前記代替無線通信システムの1つを選択し、かつ前記選択された代替無線通信システムが前記WTRUのユーザによって指定された所定の基準を満たしているかを判定し、前記判定が肯定的である場合、前記選択された代替無線通信システムから追加のセル情報を探索することなく前記基地局から受信したセル情報を使用して前記選択された代替無線通信システムへの接続を確立するように構成されたプロセッサと
    を備えることを特徴とするWTRU。
  2. サービスエリアが前記WLANのサービスエリアと重なる代替無線通信システムに関して前記基地局から受信した情報は、ビーコンフレームでブロードキャストされることを特徴とする請求項1に記載のWTRU。
  3. 前記基地局から受信した情報は、ネットワークID、代替無線通信システムのタイプ、セル記述、または前記代替無線通信システムによって提供されるサービスの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載のWTRU。
  4. 前記所定の基準は、サービスの質、利用可能なサービス、移動性、バッテリーの消耗度、またはコストの中の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載のWTRU。
  5. ユーザが前記代替無線通信システムの1つを選択できるように構成されたユーザーインターフェースをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のWTRU。
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