JP4960484B2 - シームレスローミング - Google Patents

Description

本発明は、一般に無線ネットワークに関し、特にそのようなネットワークの調整と管理に関する。

無線電話や携帯情報端末のような無線装置が、インターネットのようなネットワークに接続するために、ますます用いられている。無線装置は、インターネットに接続される基地ユニットと通信リンクを確立することにより、インターネットに接続する。無線装置は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、「ブルートゥース」無線規格、または電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）の８０２．１１仕様のうちの１つのようないずれかの無線通信プロトコルに従って、基地ユニットとリンクを確立するであろう。一度基地ユニットと無線リンクが確立されると、無線装置は、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）接続に従って、パケットを送受信するといったことにより、インターネットによって通信することができる。

確立されたネットワーク接続を維持するために（例えば、インターネットのためのＴＣＰ／ＩＰ接続）、無線装置は、本来は接続を確立するのに用いられた無線プロトコルに従って、基地ユニットと連続した通信を維持することが求められる。無線装置が、別のプロトコルに基づき動作する基地ユニットの受信可能区域に移動すると、ネットワーク接続は、通常切断され、別のプロトコルを用いる新たな接続が確立される。新たな受信可能区域内で接続を再確立するために、無線装置は、新たな受信可能区域で用いられる別のプロトコルに従って、再初期設定及び再認証される必要があるであろう。新たな接続が再確立され得る前に既存の接続が終了するこのハンドオフ処理は、「ハードハンドオフ」と呼ばれることがある。

例えば、図１は、４つの異なる受信可能区域、区域Ａ、区域Ｂ、区域Ｃ、及び区域Ｄ内で３つの無線通信プロトコル、ＣＤＭＡ、ブルートゥース、及び８０２．１１を有する無線通信システム１００における「ハードハンドオフ」処理を示す。各区域は、地理的範囲の主要な領域を示すために、それぞれ円で識別されており、区域Ｄは最も大きな円であり、基地ユニットに対するＣＤＭＡ受信可能区域を表わす領域を包含している。区域Ａ内で８０２．１１プロトコルで動作する無線装置１０２が、同じ８０２．１１プロトコルの区域Ｂに移動することが求められる場合、無線装置１０２は、ＣＤＭＡプロトコルで動作する区域Ｄを通って、区域Ａと区域Ｂの間を進まなければならない。この場合、区域Ａにある間に８０２．１１プロトコル１０４によってなされるネットワーク接続は、およそ位置１０６で終了する必要があり、装置１０２が区域Ｄを通過する間、実質的に同時に１０８で、無線通信のためのＣＤＭＡプロトコルにより新たなネットワーク接続が確立される。一度無線装置１０２が区域Ｂに入ると、ＣＤＭＡ接続は１１０で終了することができ、１１２で、８０２．１１プロトコルにより他の新たなネットワーク接続を確立することができる。無線装置１０２が区域Ａ（８０２．１１プロトコルを伴う）から区域Ｃ（ブルートゥースプロトコルを伴う）に移動している場合、同様の処理が無線装置１０２に必要であろう。

上述した「ハードハンドオフ」処理は、図２のブロック図２００に示されている。無線装置１０２は、インターネットに接続されたいくつかの基地ユニット２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃ、２０４Ｄのうちの１つを介してホスト２０２に接続する。選択された各基地ユニット２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃ、２０５Ｄに対応するサービスプロバイダー２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃ、または２０６Ｄは、基地ユニットをインターネットに接続する。４組の基地ユニット／サービスプロバイダーが図２に示されているが、それよりも多いまたは少ない数の基地ユニットとサービスプロバイダーを特定の無線装置に利用可能であると理解すべきである。さらに、２つ以上の基地ユニットを、同じプロバイダーを介してインターネットに接続することができる。

これにより、現在無線装置１０２が、８０２．１１基地ユニット２０４Ａを介しサービスプロバイダー２０６Ａを介してホスト２０２に接続されており、他のプロトコル、例えばＣＤＭＡ基地ユニット２０４Ｃを介してホスト２０２に接続される必要があるかあるいは求められる場合、無線装置１０２はその８０２．１１基地ユニット２０４Ａへの接続を終了し、新たな接続がなされ得る前に、ＣＤＭＡ基地ユニット２０４Ｃとサービスプロバイダー２０６Ｃへの新たな接続を初期設定し確立する必要があるであろう。これは、プロトコル間通信の遅延を加え、そのようなローミングをより複雑にする。したがって、様々なプロトコルの受信可能区域間のローミングの間に、ネットワークを介してホストに接続する無線装置にとって、ネットワーク接続の複数回の終了及び再確立によるプロトコル移行処理は、扱いにくく望ましくない。

上述したように、ネットワーク接続の終了及び再確立を繰り返すことなく、無線装置が様々な通信プロトコル間をより効率よく移動することを可能にするネットワーク接続構成の必要性がある。本発明は、この必要性を解決する。

本出願は、２００３年１月２７日に出願された米国仮出願番号６０／４４２，９７３に対して優先権を主張する。

本明細書中で開示された実施形態は、ネットワーク接続の終了動作及び再確立を繰り返すことなく、ネットワーク通信を複数の利用可能な無線プロトコルリンクを介して無線装置に提供することにより、上述した欠点を克服する。

一観点において、複数の無線プロトコルリンクからの第１のプロトコルリンクが所定の判定基準に基づいて選択される。第１のネットワーク接続が、第１のプロトコルリンクを介して確立される。次に、所定の判定基準に対する状態または状況の変化に基づいて、複数の無線プロトコルリンクから第２のプロトコルリンクが選択される。第２のネットワーク接続が、第２のプロトコルリンクを介して確立される。第２のリンクが確立された後、第１のプロトコルリンクを介した第１のネットワーク接続が終了する。処理は、ネットワーク接続ユーザーに対して透過性がある。

他の観点において、複数の無線プロトコル基地ユニット、無線装置、及びコントロールセンターを含む無線ネットワーク通信システムについて述べる。無線プロトコル基地ユニットは、複数の利用可能な無線プロトコルリンクを提供するのに適している。無線通信装置は、複数のプロトコルリンクの中の第１の無線プロトコルリンクを介したネットワークへの無線接続のためにユーザーインタフェースを提供する。また無線装置は、第１の無線プロトコルリンクの状態または状況が変化する場合に、第１の無線プロトコルリンクが利用可能なプロトコルリンクからの他のプロトコルリンクと交換され得るように、所定の判定基準に基づいて利用可能性について複数の無線プロトコルリンクを監視する。コントロールセンターは、第１の無線プロトコルリンクを利用可能なプロトコルリンクからの他のプロトコルリンクと交換する間に、滑らかな移行を提供するために、ネットワークアドレスのマッピングを管理する。

本発明の他の特徴と利点は、例として本発明の原理を示す以下の例示的な実施形態の説明から明らかになるはずである。

詳細な説明

「例示的」という言葉は、本明細書中では「例、具体例、または例証としての役を果たす」ことを意味するのに用いられる。本明細書中で「例示的」として述べられるどの実施形態も、他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると必ずしも解釈されるべきではない。

ネットワーク接続の終了及び再確立の繰り返しを含む従来のプロトコル移行処理に関連する上記の困難性を認識し、この開示は、終了及び再確立を繰り返すことなく、異なるプロトコルの受信可能区域間を移動している無線装置ユーザーに「シームレス」ローミング体験を可能にする安定したネットワーク接続を提供するための例示的な実施形態を述べる。このタイプのプロトコルハンドオフは、「ソフトハンドオフ」と呼ばれることがある。その結果、限定ではなく例示の目的のために、本発明の例示的な実施形態が、そのような使用と整合するように述べられる。しかし本発明はそれに限定されない。

図３は、本発明の例示的な実施形態に関連して構成された無線ネットワーク通信システム３００のブロック図である。無線ネットワーク通信システム３００において、無線装置３０２は、各サービスプロバイダー３０６Ａ、３０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄを介してインターネットに接続されるいくつかの基地ユニット３０４Ａ、３０４Ｂ、３０４Ｃ、３０４Ｄのうちの１つを介して宛先ホスト３１０に接続する。添え文字の無い「基地ユニット３０４」または「サービスプロバイダー３０６」の引用は、一括して基地ユニットまたはサービスプロバイダーの引用であると理解されるであろう。またシステム３００は、無線装置３０２内に組み込まれ通信プロトコルを選択する移動接続ロジック（ＭＣＬ）３２０を含む。システム３００は、地上接続ロジック（ＧＣＬ）３２２を含むコントロールセンター３０８も含む。

無線装置３０２内のＭＣＬ３２０は、現在の通信のための「好ましい」インターフェースとして、１つの無線通信プロトコルを選択するよう構成されている。例えば、無線装置が所定の地理的範囲内にあり、利用可能なリンクが８０２．１１リンク３０４Ａ及びＣＤＭＡリンク３０４Ｃのような１つ以上のプロトコルを備える場合、ＭＣＬ３２０は各リンクの品質を求め、１つを好ましいインタフェースすなわち宛先ホスト３１０へのリンクとして選択する。リンクは、所定の判断基準に基づいて選択される。本明細書中で用いられる「好ましい」インタフェースは、必ずしも最も良いリンク、または絶対的な基準上のいくつかの他のリンク品質の基準を示すのではなく、むしろ前述の判断基準に基づく「選択された」利用可能なインタフェースを表わす。判断基準は、システムの優先度及び特性に基づき、システム設計者により選択することができる。したがって、好ましいインタフェースは、最大接続速度、コスト、または他と比較した場合のリンクの優先度のようなリンク品質以外の判断基準に基づいて選択することもできる。当業者は、リンクの品質、速度、コスト、及び優先度を求めるために、判断基準を容易に突きとめることができる。例えば、リンクの品質は、リンク上の通信の信号強度に基づくことができ、コストは、サービスプロバイダーにより請求される接続料金の１分間当たりのコストに基づくことができる。これらの判断基準は、好ましいインタフェースの状態または状況の変化が検出された場合に、好ましいインタフェースに取って代ることができる利用可能な代替のプロトコルインタフェースのリストを生成するのに用いることもできる。利用可能なプロトコルのリストは、優先順位をつけられた順番でプロトコルインタフェースを含むことができ、それにより次の最も「好ましい」プロトコルインタフェースがリストの最上位になる。一度代わると、新たに選択された代替のプロトコルインタフェースは、好ましいプロトコルインタフェースとして指定される。ＭＣＬ３２０は、変化している状況を自動的に認識するために、通信リンクを続けて監視することができる。

ただ１つの利用可能なプロトコルリンクがある場合、ＭＣＬ３２０は利用可能なリンクを検出して無線装置３０２を構成し、好ましいインタフェースとして、利用可能なプロトコルリンクの対応する基地ユニットと通信する。ＭＣＬ３２０は、通信の状況を監視し、どの利用可能な代替のリンクが適切に動作し「正常」なままであるかを判定する「信号正常」モニターを含むこともできる。当業者には、ＭＣＬがどのように利用可能なリンクを検出でき、どのように信号正常（信号強度とも呼ばれる）の監視を監視できるかが明らかであろう。

説明した実施形態において、無線装置３０２は、例えば８０２．１１リンクを好ましいインタフェースとして選択することができ、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いる対応するサービスプロバイダー３０６Ａと接続する８０２．１１基地ユニット３０４Ａと通信することができる。ＭＣＬ３２０が、その後のある時点で、ＣＤＭＡリンクを介した通信接続が８０２．１１リンクよりも良い測定品質を有するであろうと判定すると、ＭＣＬ３２０は、無線装置３０２がＣＤＭＡ基地局３０４Ｃと通信することでＣＤＭＡプロトコルを用いるために、用いられている通信リンクを変更するよう無線装置３０２に指示することができる。無線装置３０２が８０２．１１基地ユニット（または現在の基地ユニットが何であれ）の受信可能区域を離れることや、ＣＤＭＡリンクの信号強度に対する８０２．１１リンクの信号強度の低下などにより、様々な要因がリンク品質の変化を引き起こし得る。

一般に、ＴＣＰ／ＩＰ接続を介した通信は、接続が低下し、その低下が基地ユニットの動作しているカーネルに伝えられる前に、所定の秒数間の「生」検査を有する（一般に５から７秒の間の肯定応答の不在を検査する）。したがって、８０２．１１リンクからＣＤＭＡリンクへの変更の際に、肯定応答のためのその所定の秒数内で、ＭＣＬ３２０はＣＤＭＡリンクを初期設定及び確立する。このようにして、通信の移行は、無線装置３０２から基地ユニット３０４へ、サービスプロバイダー３０６及びコントロールセンター３０８を介し、宛先ホスト３１０へのチェインにおいて、通信する装置に対して透過性がある。所定時間内に移行が可能であれば、ＭＣＬ３２０は、ソフトハンドオフを行い、無線装置３０２のために「シームレス」ローミング体験を提供することも可能であろう。

説明した実施形態において、８０２．１１基地ユニットがＩＰアドレス「Ｂ」を割り当てられる一方で、無線装置３０２は、インターネットプロトコル（ＩＰ）アドレス「Ａ」が割り当てられる。ブルートゥース基地ユニット、ＣＤＭＡ基地ユニット、及び衛星のような他の基地ユニットは、それぞれ異なるＩＰアドレス「Ｃ」、「Ｄ」、及び「Ｅ」が割り当てられる。このため、無線装置３０２がＴＣＰ／ＩＰ接続を介してホスト３１０に接続する場合、ＩＰアドレスＢ、Ｃ、Ｄ、またはＥを介したホスト３１０へのまたはホスト３１０からの無線装置３０２のＩＰアドレスＡをマッピングし変換するリンクモジュール（例えば、コントロールセンター）があるであろう。無線装置３０２からホスト３１０へ、またはホスト３１０から無線装置３０２へのデータをマッピングし変換するのに用いられる特定のＩＰアドレスは、選択された好ましいインタフェースに依存する。サービスプロバイダー３０６及びコントロールセンター３０８内のＧＣＬ３２２は、これらの機能を、ホスト３１０へのまたはホスト３１０からのデータパケットをマッピングし、変換し、経路制御するために実行することができる。

コントロールセンター３０８内のＧＣＬ３２２は、無線装置３０２のＩＰアドレスＡに行くまたは無線装置３０２のＩＰアドレスＡから来るデータパケットをマッピングし経路制御するために、ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）表とマッピング表を保持する。例えば、無線装置３０２が８０２．１１リンクを介してインターネットと接続する場合、コントロールセンター３０８は、データパケットに含まれる物理アドレス（無線装置３０２ネットワークインタフェースカードをパケットの発信源として示す）を、無線装置に割り当てられたＩＰアドレスＡに整合させるために、ＮＡＴ表を用いる。次に、無線装置３０２のＩＰアドレスＡへのまたは無線装置３０２のＩＰアドレスＡからのデータパケットを、８０２．１１基地ユニットのＩＰアドレスＢを介して経路制御するために、マッピング表が用いられる。

ＭＣＬ３２０は、接続をＣＤＭＡリンクへ移行することを決定する場合、ＭＣＬ３２０は望ましい変更をＧＣＬ３２２へ通知し、これにより無線装置３０２のＩＰアドレスＡをＣＤＭＡ基地ユニット３０４ＣのＩＰアドレスＤに連結するためにマッピング表を修正する。しかしながら、滑らかなハンドオフ（すなわち「ソフトハンドオフ」）を提供するために、ＣＤＭＡリンクが確立され、適切に動作していると確認されるまで、ＭＣＬ３２０は８０２．１１リンクを切断しなくてよい。これにより、同時に動作する２つ以上の無線リンクを有することが可能である。

一度新たな無線リンクが確立され確認されると、ＧＣＬ３２２は、データを新たな基地ユニットリンクを介して無線装置３０２へ再経路制御する。したがって、無線装置に向けられたデータパケットが宛先ホスト３１０からコントロールセンター３０８に到着すると、ＧＣＬ３２２は、データパケットから宛先物理アドレスを抽出し、アドレスをＮＡＴ表内の対応するＩＰアドレスに関連づけることにより、データパケットの宛先がＩＰアドレスＡであることを決定することができる。次に、ＧＣＬ３２２は、マッピング表に基づいて、データパケットをＣＤＭＡ基地局（ＩＰアドレスＤ）を介して無線装置（ＩＰアドレスＡ）に送り、これによりＩＰアドレスＡをＩＰアドレスＤにマッピングする。様々な無線プロトコルリンク基地ユニット（各ユニットは異なるＩＰアドレスを有する）を介したデータパケットの経路制御は、基地ユニット３０４がＧＣＬ３２２に「利用可能」であるとして「登録」されていると仮定する。登録は、適用できるリンクのＩＰアドレスをコントロールセンターマッピング表に入力し、ＩＰアドレスを対応するリンクに関連づけることを含む。

例示的な無線通信システム４００の機能的ブロック図を図４に示す。ＩＰアドレスは、ボックス４０２で表わすように、無線装置に割り当てられる。このＩＰアドレスは、好ましくは、無線装置に割り当てられ、無線装置へのまたは無線装置からのデータをマッピングし経路制御するためにコントロールセンターに保存されるＮＡＴ表とマッピング表内で用いられる固定ＩＰアドレスである。次に、ソースプロトコルは、ボックス４０４で表わすように、サービスプロバイダー割り当てＩＰアドレスにマッピングされ、これは無線装置へのまたは無線装置からのデータパケットを適切に経路制御するために用いられる。説明した実施形態において、データパケットは、ＣＤＭＡ無線サービスプロバイダー４０６を介して、または８０２．１１基地ユニット４０８を介して経路制御することができる。これらは、図３に関連して上述したそれらに対応するサービスプロバイダー３０６Ｃ及び３０６Ａのそれぞれと共に、ＣＤＭＡ基地局タワー３０４Ｃ及び８０２．１１基地ユニット３０４Ａに対応する。しかしながら、ブルートゥースや衛星サービスプロバイダーのような他の無線サービスプロバイダーを、パケットを経路制御するのに用いることができることを理解すべきである。コントロールセンター３０８（図３）を介して無線装置とホストサイトの間で交換されたデータパケットは、ボックス４１０で再マッピングされ、４１２でプロキシを介して経路制御され、ボックス４１４で宛先ホストに送信される。経路制御は一般に、ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）またはポートアドレス変換（ＰＡＴ）プロキシにより行われる。そのような経路制御は、従来のＴＣＰ／ＩＰ通信規格に基づいている。

ボックス４０４乃至４１２は、データパケットを任意のネットワーク上でコントロールセンターへ、そして最終的にインターネットへ伝送することができる任意のサービスプロバイダーＩＰネットワークを表わす「トンネル」４１６により表わすことができる。すなわち、説明したブロック図における図４のトンネル４１６は、様々な無線通信プロトコルと無線装置４１８の間の移行処理が、無線装置に対して透過性になり得ることを示す。このように、無線装置４１８は、異なる無線通信プロトコルを介してシームレスに移動し、インターネットのようなネットワークにアクセスすることができる。

通信システム５００における例示的な無線装置のＭＣＬ５０２の機能的なブロック図を図５に示す。ＭＣＬ５０２は、ユーザースペースプログラム５０４、カーネル５０６、ネットスタック５０８、及びヘルスモニター５１０を含む。ヘルスモニター５１０は、様々な無線ネットワークリンクのヘルスを監視する。監視処理は利用可能な無線リンクの品質と優先度の監視を行うことができる。無線リンクの優先順位付けは、いくつかの異なる方法のうちの１つで行うことができる。一実施形態において、各無線リンクのヘルスは、連続して測定することができ、他の無線リンクに対して予め測定され優先順位をつけられたヘルスレベルと比較することができる。他の実施形態において、いくつかの無線リンクのヘルスは、同時に測定することができ、測定されたヘルスレベルを異なるレベルのヘルス品質を表わす複数のビンに配置することにより、優先順位をつけることができる。ヘルスモニター５１０による正確な操作方法は、当業者により決定されるように、システムの要求によって決まるであろう。

ネットスタック５０８は、ヘルスモニター５１０により生成された結果に基づいてデータを適切なリンクを介して経路制御できるように、ネットワークプロトコル処理を実行する。カーネル５０６は、ユーザースペースプログラム５０４とネットスタック５０８の間のインタフェースの処理管理を行う。

図６は、ＴＣＰ／ＩＰ接続のための好ましいインタフェースすなわちリンクを確立するための例示的な処理を示すフローチャートである。例示的な処理は、一般に無線装置３０２のＭＣＬ３２０に常駐するコンピュータ処理の実行を含む。例示的な処理は、ＣＤＭＡと８０２．１１の２つの無線リンクプロトコルのみを扱う。しかしながら、他のプロトコルが通信システムで利用でき、無線装置のためにＴＣＰ／ＩＰ接続を提供するのに使用できることが理解されるべきである。

図６の説明した実施形態において、８０２．１１及びＣＤＭＡの２つのリンクを利用できる。リンク品質が未知の場合（例えば、初期設定において、リンク品質が未知であろう）、８０２．１１リンクのコストは一般にＣＤＭＡリンクのコストよりも低いので、優先度は８０２．１１リンクを監視することに与えられる。そのため、例として、利用可能であるなら、まずＭＣＬは８０２．１１リンクの適合性を検査すると仮定する。したがって、図６において、ボックス６００で示したように８０２．１１リンクの品質が監視される。

８０２．１１リンクのリンク品質が最初の所定の品質値よりも大きい場合（例えば、＋４品質値よりも大きい）、ボックス６０２で、８０２．１１リンクは好ましいインタフェースとして設定される。８０２．１１リンクがまだＧＣＬ３２２に登録されていない場合、ＭＣＬ３２０は８０２．１１リンクのＩＰアドレスを取得し、リンクを好ましいインタフェースとして登録する。登録は、コントロールセンターマッピング表中に適用できるリンクのＩＰアドレスを入力することと、そのＩＰアドレスを対応するリンクに関連づけることを含む。ボックス６０４で、ＣＤＭＡリンクのような他のリンクのヘルスと状態が、続けて監視される。ＣＤＭＡデータが利用可能であり、「休止」モードにないと、ボックス６０６で休止モードへのＣＤＭＡデータ呼び出しがなされ、処理はボックス６００に戻る。

ＣＤＭＡデータ接続は、どのデータパケットも送信されることなく指定の期間が過ぎた後、「待機」すなわち「休止」モードに入る。休止モードでは、データが送信または受信されているときにのみリソースが消費されるため、休止モードへの呼び出しは、ネットワークリソースを節約して使うためになされる。これは、無線オペレータとユーザーの両方の利益になる。「休止」モードの間、ポイント・ツー・ポイントプロトコル（ＰＰＰ）接続は、ネットワーク上のトラヒックチャネルを活発に用いることなく維持され、トラヒックチャネルはネットワーク上の他のユーザーに割り当てることができる。無線装置のユーザーがデータパケットを送信または受信する必要がある場合、トラヒックチャネルは自動的に復活し、これによりユーザーに透過性の「休止」期間が生じる。それによって、ユーザーはより少ない通信時間の料金で利益を得て、オペレータはデータのバーストの間にリソースをシステム上の他のユーザーに割り当てることができる。

８０２．１１リンクのリンク品質が最初の所定の品質値よりも小さくなると、ボックス６０８で、ＣＤＭＡデータ呼び出しが開始される。この例のために、８０２．１１及びＣＤＭＡの２つのリンクだけが利用できる。そのため、８０２．１１が適切でないと、無線装置は自動的にＣＤＭＡを選択する。他のリンクは、利用可能であるなら、システム優先度とＭＣＬ動作にしたがって、考慮されるはずである。ボックス６１０で、ＣＤＭＡリンクの品質が検査される。ＣＤＭＡリンクの品質が２番目の所定の品質値よりも大きい場合（例えば、＋４品質よりも大きい）、６１２で、８０２．１１リンクの品質が最初の所定の品質値よりも小さい場合でも（例えば、＋４リンク品質よりも小さい）、８０２．１１リンクは、リンクがＣＤＭＡリンクよりも良いスループットを有するかを判定するために検査される。いくつかの実施形態では、最初の所定の品質値は、２番目の所定の品質値に等しくなり得る。

８０２．１１リンクがより良いスループットを有するときは、ボックス６０２で、８０２．１１リンクはＣＤＭＡリンクよりも低い品質値を有するかもしれないが、好ましいインタフェースとして設定される。そうでなく、ＣＤＭＡリンクがより良いスループットを有すると判定されると、ボックス６１４で、ＣＤＭＡリンクは好ましいインタフェースとして設定される。ＣＤＭＡリンクがまだＧＣＬ３２２に登録されていなければ、ＭＣＬ３２０は、ＣＤＭＡリンクのＩＰアドレスを取得し、そのリンクを好ましい通信インタフェースとして登録する。

無線装置から送信されたデータパケットを処理するための例示的な処理を示すフローチャートを図７に示す。この処理は、初めに好ましいインタフェースを選択し、ボックス７００に示すように、その好ましいインタフェースが利用可能であるかどうかを判定する。その好ましいインタフェースが利用可能であれば、ボックス７００で肯定結果であり、ボックス７０２で、データパケットは割り当てられたＩＰアドレスとともにカプセル化される。次にパケットは、好ましいインタフェースによってコントロールセンター３０８に送信される。そうでなく、好ましいインタフェースが利用可能でなければ、ボックス７０４で、エラーレポートが生成され、カーネルに送られ、現在利用可能な適切なインタフェースが無いことを示す。

図８は、無線装置で受信されたデータパケットを処理するための例示的な処理を示すフローチャートである。このプロセスは、ボックス８００で、データパケットを受信することで始まる。次にボックス８０２で、データパケットは、カーネルにより処理するために、ネットスタックで非カプセル化され破棄される。

図９は、コントロールセンター３０８のＧＣＬ３２２内の表を更新し維持するための例示的な処理を示すフローチャートである。ボックス９００で、無線装置３０２のＭＣＬ３２０から受信したデータパケットが検出される。次に、ボックス９０２で、受信したデータパケットが読まれ、パケットソース装置のＩＰアドレスを決定する。無線装置のＩＰアドレスがＮＡＴ表内にあると（ボックス９０４で判定される）、９０６で表は更新される。更新動作は、無線装置が有効で動作していることを表内に示すことを含むことができる。そうでなく、無線装置のＩＰアドレスが表内に無ければ、ボックス９０８で、無線装置は有効で適切に動作しているとして、有効にされる。有効化動作は、ユーザーが有料顧客として登録されているかどうかといった様々な実施問題を含むことができる。また、有効化動作は無線装置を登録することを含む。ボックス９１０で肯定結果であり、無線装置が有効にされ得るなら、９０６で、表は更新される。そうでなければ、否定結果であり、無線装置が有効にされ得ないなら、９１２で、データパケットは破棄される。

無線装置から受信され宛先ホストに送信されるデータパケットを処理するための例示的な処理を示すフローチャートを図１０に示す。この例示的な処理は、コントロールセンター３０８のＧＣＬ３２２に常駐することができる。

まず、ボックス１０００で、データパケットがコントロールセンターで受信される。ボックス１００２で、データソースがＮＡＴ表にリストアップされた有効な無線装置に適合するかを判定するために、パケットが検査される。適合すると、ボックス１００２で肯定結果であり、ボックス１００４で、データパケットが開かれ検索される。次に、ボックス１００６で、特定の規則にしたがってネットワークアドレスが変換される。ボックス１００８で、経路制御またはマッピング表にしたがって、データパケットは宛先ホストに送られる。適合しないと、ボックス１００２で否定結果であり、ボックス１０１０で、パケットは廃棄される。

図１１は、宛先ホストから受信され無線装置へ送信されるべきデータパケットを処理するための例示的な処理を示すフローチャートである。この例示的な処理はコントロールセンター３０８のＧＣＬ３２２に常駐することができる。

無線装置の変換されたＩＰアドレスに向けられたデータパケットは、ボックス１１００で、宛先ホストから受信される。ボックス１１０２で、予め規定された表が、遠隔の宛先無線装置を確立するために用いられる。無線装置がアクティブであると判定されれば、ボックス１１０４で肯定結果であり、ボックス１１０６で、データパケットはカプセル化され、ボックス１１０８で、無線装置に送信される。そうでなく、無線装置はもはやアクティブでなければ、ボックス１１０４で否定結果であり、宛先装置においてエラーを示すことにより、処理はボックス１１１０で終了する。

ＭＣＬ及びＧＣＬにおいて実行された動作及び手順（図６乃至１１に関連して述べた）は特定のシーケンス内にあったが、動作／手順は一般に本発明の範囲を逸脱することなく交換することができる。

本明細書中で開示した実施形態と関連して述べた方法と手法は、ハードウェア、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュール、またはそれら２つの組み合わせで実施できる。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、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式の記憶媒体に常駐することができる。例示的な記憶媒体は、プロセッサが情報を記憶媒体から読み出し記憶媒体に書き込むことができるように、プロセッサに結合される。別の方法では、記憶媒体はプロセッサに一体化することができる。プロセッサと記憶媒体はＡＳＩＣに常駐することができる。ＡＳＩＣは、移動局に常駐することができる。別の方法では、プロセッサと記憶媒体は移動局にディスクリート部品として常駐することができる。

図１２は、開示された無線通信装置の一実施形態に基づき構成されたＣＤＭＡ移動局のような無線装置１２００のブロック図である。無線装置１２００は、アンテナ１２０２、無線周波数（ＲＦ）トランシーバ１２０４、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１２０６、汎用プロセッサ１２０８、メモリ１２１０、及びユーザーインタフェース１２１２を含む。

開示された方法及び装置に基づき、アンテナ１２０２は、１つ以上の基地ユニットすなわち基地局からの順方向リンク信号を受信する。信号は、トランシーバ１２０４により適切に増幅され、フィルタリングされ、その他の処理がされる。次に、トランシーバ１２０４からの出力は、ＤＳＰ１２０６に加えられる。ＤＳＰ１２０６は、受信した順方向リンク信号を復号する。さらに、ＤＳＰ１２０６は受信した順方向リンクの相対的品質に関して指示を供給する。相対的品質の指示は、遠隔の基地メモリ１２１０に保存される。汎用プロセッサ１２０８は、ＤＳＰ１２０６とメモリ１２１０に結合されている。汎用プロセッサ１２０８は、メモリ１２１０から相対的品質の指示を読み出し、受信した各順方向リンクがデータをサポートできる速度を判定し、どの順方向リンクが最も高いデータ速度をサポートできるかを判定する。一度汎用プロセッサ１２０８が最も高いデータ速度をサポートできる順方向リンクを選択していると、汎用プロセッサ１２０８はその選択をＤＳＰ１２０６へ通信する。ＤＳＰ１２０６は、データ速度制御情報の中の情報を、ユーザーインタフェース１２１２からの任意の情報とともに、トランシーバ１２０４に供給される逆方向リンク出力信号に符号化して変調する。トランシーバは、逆方向リンク出力信号を処理し、逆方向リンク出力信号を、信号を受信できる各基地局への伝送のためにアンテナに結合する。

一実施形態において、ＧＰＰ１２０８は、複数のプロトコルリンクのうち最初の無線プロトコルリンクを介してネットワークへ無線接続を提供するのに適合したＭＣＬを含む。ＭＣＬは、最初の無線プロトコルリンクの状態が変化する場合に、最初の無線プロトコルリンクが利用可能なプロトコルリンクからの他のプロトコルリンクと交換され得るように、所定の判断基準に基づいて、利用可能性について複数の無線プロトコルリンクを監視するよう構成されている。

図１３は、開示されたコントロールセンターの一実施形態に基づき構成されたネットワーク通信コントロールセンターのブロック図である。ネットワーク通信コントロールセンター１３００は、プロセッサ１３０２、ネットワークインタフェース１３０４、地上接続ロジック（ＧＣＬ）１３０６、及びメモリ１３０８を含む。ネットワークインタフェース１３０４は、コントロールセンター１３００がネットワーク１３１０とインタフェースで接続することを可能にする。プロセッサ１３０２は、パケット処理をＧＣＬ１３０６と調和させることにより、無線通信装置と宛先ホストとの間のデータパケットのマッピング及び経路制御を管理し、これによりメモリ１３０８に保存されたＮＡＴ表及びマッピング表を用いて、異なるプロトコルリンクを介してデータパケットがマッピング及び経路制御される。ＧＣＬ１３０６は無線プロトコルリンクのネットワークアドレスを管理し、無線通信装置と宛先ホストとの間の通信を中断させることなく、最初の無線プロトコルリンクを利用可能なプロトコルリンクからの他のプロトコルリンクと交換する。

当業者は、任意の様々な各種テクノロジーと技術を用いて情報及び信号を表わすことができることを理解するであろう。例えば、上記説明を通じて参照することができるデータ、指示、コマンド、情報、信号、ビット、記号、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光場または光粒子、あるいはそれらの任意の組み合わせにより表すことができる。

さらに当業者には、本明細書中で開示した実施形態に関連して述べられた様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路、および手続きを、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組み合わせとして実施できることが分かるであろう。このハードウェアとソフトウェアの互換性を明瞭に示すために、様々な実例となる構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、それらの機能性の点から広く述べた。そのような機能性がハードウェアとして実施されるか、あるいはソフトウェアとして実施されるかは、システム全体に課せられた特定用途と設計制約による。熟練した当業者は、上述した機能性を、各特定用途のための方法を変更して実施することができるが、そのような実施の決定は本発明の範囲からの逸脱を招くものと解釈すべきでない。

本明細書中で開示した実施形態に関連して述べられた様々な実例となる論理ブロック、モジュール、及び回路は、本明細書中で述べた機能を実行するために設計された、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、現場でプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラム可能論理回路、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいはそれらの任意の組み合わせを用いて、実施または実行できる。汎用プロセッサはマイクロコントローラとすることができるが、別の方法では、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械とすることができる。またプロセッサは、演算装置の組み合わせ、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１つ以上のマイクロプロセッサ、あるいはそのような任意の他の構成として実施することができる。

任意の当業者が本発明を行いまたは使用できるものとする。これらの実施形態の様々な変更は当業者にとって容易に明らかとなり、明細書中で規定された一般的な原理は、本発明の精神と範囲を逸脱することなく他の実施形態に適用することができる。例えば、示された実施形態は、「ソフトハンドオフ」の間に同時に接続される２つの無線プロトコルリンクを有することを述べているが、大きくなった帯域幅またはデータ速度のような何らかの理由で２つより多いリンク接続を有することができる。したがって、本発明は明細書中で示された実施形態に限定されることは意図されておらず、明細書中で開示された原理と新規な特徴に沿う最も広い範囲に適合することになる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載の発明を付記する。
（１）複数の利用可能な無線プロトコルリンクの中の１つを介した宛先ホストへの無線装置ネットワーク通信リンクを選択する方法であって、所定の判定基準に基づいて前記複数の利用可能な無線プロトコルリンクから第１のプロトコルリンクを選択することと、前記第１のプロトコルリンクを介した第１のネットワーク接続を確立することと、前記第１のプロトコルリンクの前記所定の判定基準の状態の変化を検出することと、前記所定の判定基準の状態の変化に基づいて前記複数の利用可能な無線プロトコルリンクから第２のプロトコルリンクを選択することと、前記第２のプロトコルリンクを介した第２のネットワーク接続を確立することと、前記無線装置が前記宛先ホストとのネットワーク通信を失わないように、前記第１のプロトコルリンクを介した前記第１のネットワーク接続を終了させることと、を含む方法。
（２）前記所定の判定基準はリンク品質値を含む上記（１）に記載の方法。
（３）前記リンク品質値は前記プロトコルリンクの信号強度により測定される上記（１）に記載の方法。
（４）前記所定の判定基準は前記プロトコルリンクのサービスプロバイダーにより請求される接続料金を含む上記（１）に記載の方法。
（５）第１のプロトコルリンクを選択することは、前記第１のプロトコルリンクを提供し維持するのに適した第１のサービスプロバイダーと通信することを含む上記（１）に記載の方法。
（６）第１のプロトコルリンクを選択することは、前記第１のプロトコルリンクを用いてネットワーク通信を提供する第１の基地ユニットと通信することを含む上記（１）に記載の方法。
（７）第１のネットワーク接続を確立することは、第１のネットワークアドレスを前記第１の基地ユニットに割り当てることを含む上記（６）に記載の方法。
（８）第１のネットワーク接続を確立することは、第２のネットワークアドレスを前記無線装置に割り当てることを含む上記（７）に記載の方法。
（９）第１のネットワーク接続を確立することは、データが前記第１の基地ユニットを介して前記無線装置に経路制御され得るよう、前記第２のネットワークアドレスを前記第１のネットワークアドレスにマッピングすることを含む上記（８）に記載の方法。
（１０）前記所定の判定基準に対する前記第１のプロトコルリンクの状態または状況の変化は、前記第１のプロトコルリンクの信号強度が前記第２のプロトコルリンクの信号強度未満に下がる状況を含む上記（１）に記載の方法。
（１１）第２のプロトコルリンクを選択することと第２のネットワーク接続を確立することは、前記第１のネットワーク接続と前記第２のネットワーク接続との間の移行が前記無線装置に対して透過性があるよう、「生」検査に割り当てられた所定量の時間内で行われる上記（１）に記載の方法。
（１２）第２のプロトコルリンクを選択することは、前記第２のプロトコルリンクを提供する第２の基地ユニットと通信することを含む上記（１）に記載の方法。
（１３）第２のネットワーク接続を確立することは、第３のネットワークアドレスを前記第２の基地ユニットに割り当てることを含む上記（１２）に記載の方法。
（１４）第２のネットワーク接続を確立することは、第２のネットワークアドレスを前記無線装置に割り当てることを含む上記（１３）に記載の方法。
（１５）第２のネットワーク接続を確立することは、データが前記第２の基地ユニットを介して前記無線装置に再経路制御され得るように、前記第２のネットワークアドレスを前記第３のネットワークアドレスにマッピングすることを含む上記（１４）に記載の方法。
（１６）前記無線装置を前記第１のプロトコルリンクにマッピングするためのマッピング表を生成することをさらに含む上記（１）に記載の方法。
（１７）前記無線装置を前記第２のプロトコルリンクにマッピングするために前記マッピング表を更新することをさらに含む上記（１６）に記載の方法。
（１８）データをネットワークホストサイトから前記無線装置へ、前記無線装置から前記ネットワークホストサイトへ経路制御するために、ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）表を用いることをさらに含む上記（１７）に記載の方法。
（１９）それぞれがネットワーク宛先ホストへの無線プロトコルリンクを提供するのに適した複数の無線プロトコル基地ユニットと、前記複数の無線プロトコルリンクの中の第１の無線プロトコルリンクを介する前記ネットワークへの無線接続を提供するのに適し、前記第１の無線プロトコルリンクの状態が変化する場合に、前記第１の無線プロトコルリンクが前記利用可能なプロトコルリンクからの他のプロトコルリンクと交換され得るように、所定の判定基準に基づいて利用可能性について前記複数の無線プロトコルリンクを監視するよう構成された無線通信装置と、前記無線通信装置と前記宛先ホストとの間の通信を中断させることなく、前記第１の無線プロトコルリンクを前記利用可能なプロトコルリンクからの他のプロトコルリンクと交換するために、ネットワークアドレスのマッピングを管理するよう構成されたコントロールセンターと、を備えた無線ネットワーク通信システム。
（２０）前記複数の無線プロトコル基地ユニットに対応する複数のサービスプロバーダーをさらに備え、前記サービスプロバイダーは前記無線プロトコル基地ユニットを介した前記無線通信装置への無線ネットワーク接続を可能にする上記（１９）に記載の無線ネットワーク通信システム。
（２１）前記無線通信装置は、前記複数の無線プロトコルリンクのヘルスを監視するためのヘルスモニターを含む上記（１９）に記載の無線ネットワーク通信システム。
（２２）前記無線通信装置は、前記第１の無線プロトコルリンクの交換のための優先順位をつけられた無線プロトコルリンクのリストを生成するための移動接続ロジックを含む上記（２１）に記載の無線ネットワーク通信システム。
（２３）前記利用可能なプロトコルリンクは、所定レベルを超える信号強度を有する無線プロトコルリンクを含む上記（１６）に記載の無線ネットワーク通信システム。
（２４）無線プロトコルリンクを前記無線通信装置にマッピングするよう構成されたマッピング表をさらに備える上記（１６）に記載の無線ネットワーク通信システム。
（２５）前記マッピング表に従ってデータパケットを経路制御するのに適した前記コントロールセンター内の地上接続ロジックをさらに備える上記（２４）に記載の無線ネットワーク通信システム。
（２６）前記地上接続ロジックは、前記マッピング表によりマッピングされたネットワークアドレスを有するパケットをカプセル化することにより、データパケットを経路制御する上記（２５）に記載の無線ネットワーク通信システム。
（２７）ネットワークへの無線接続を可能にする無線装置であって、複数のプロトコルリンクを提供する複数の基地ユニットから送信された順方向リンク信号を受信し、適切に電力を供給された逆方向リンク信号を前記複数の基地ユニットに送信するよう構成されたトランシーバと、前記順方向リンク信号を復調かつ復号し、前記逆方向リンク信号を変調かつ符号化するよう構成されたデジタル信号プロセッサと、前記複数のプロトコルリンクの第１の無線プロトコルリンクを介する前記ネットワークへの前記無線接続を提供するよう構成された移動接続ロジックであり、前記第１の無線プロトコルリンクの状態が変化する場合に、前記第１の無線プロトコルリンクが前記利用可能なプロトコルリンクからの第２のプロトコルリンクと交換され得るように、所定の判定基準に基づいて利用可能性について前記複数の無線プロトコルリンクを監視するよう構成された移動接続ロジックと、を備えた無線装置。
（２８）前記移動接続ロジックは、前記第１の無線プロトコルリンクに関連するパラメータを含むデータを保存するよう構成された第１のメモリを含む上記（２７）に記載の無線装置。
（２９）前記移動接続ロジックは、前記第２の無線プロトコルリンクに関連するパラメータを含むデータを保存するよう構成された第２のメモリであり、前記移動接続ロジックが、前記第２のプロトコルリンクが確立され適切に動作していると確認されたと判定する場合に、前記第２のメモリに保存されたパラメータが前記第１のメモリに転送される第２のメモリを含む上記（２８）に記載の無線装置。
（３０）無線装置に対してネットワークへの無線接続を可能にするネットワーク通信コントロールセンターであって、前記コントロールセンターが前記ネットワークとインタフェースを取ることを可能にするのに適したネットワークインタフェースと、データ表を用いて複数の無線プロトコルリンクを介して前記無線装置と宛先ホストとの間で送信されるデータパケットをマッピング及び経路制御するよう構成された地上接続ロジックであり、第１の無線プロトコルリンクが、前記無線装置と前記宛先ホストとの間の通信を中断することなく前記利用可能なプロトコルリンクからの第２のプロトコルリンクと交換され得るように、前記複数の無線プロトコルリンクのネットワークアドレスを管理するよう動作する地上接続ロジックと、を備えたネットワーク通信コントロールセンター。
（３１）前記データ表は、前記地上接続が、前記データパケットに含まれる物理的なアドレスを前記無線装置に割り当てられた第１のネットワークアドレスに適合させることを可能にするよう構成されたＮＡＴ表を含む上記（３０）に記載のネットワーク通信コントロールセンター。
（３２）前記データ表は、前記地上接続ロジックが、前記選択された第２の無線プロトコルリンクに無線リンクを提供している基地ユニットに割り当てられた第２のネットワークアドレスを介して前記無線装置に割り当てられた第１のネットワークアドレスへの、または前記第１のネットワークアドレスからの前記データパケットを経路制御することを可能にするよう構成されたマッピング表を含む上記（３０）に記載のネットワーク通信コントロールセンター。

４つの異なる受信可能区域内で３つの無線通信プロトコルを有する無線通信システムにおける「ハードハンドオフ」処理を示す。 図１に示したハードハンドオフ処理を示すブロック図。 本発明の例示的な実施形態に基づく無線ネットワーク通信システムのブロック図。 例示的な無線通信システムの機能的なブロック図。 通信システムにおける無線装置の移動接続ロジックの機能的なブロック図。 ＴＣＰ／ＩＰ接続のための好ましいインタフェースすなわちリンクを確立するための例示的な処理を示すフローチャート。 無線装置から送信されたデータパケットを処理するための例示的な処理を示すフローチャート。 無線装置で受信されたデータパケットを処理するための例示的な処理を示すフローチャート。 コントロールセンターのＧＣＬ内の表を更新し維持するための例示的な処理を示すフローチャート。 無線装置から受信され宛先ホストに送信されるデータパケットを処理するための例示的な処理を示すフローチャート。 宛先ホストから受信され無線装置へ送信されるデータパケットを処理するための例示的な処理を示すフローチャート。 図１３のシステム内で動作する無線装置のブロック図。 図３のシステム内で動作するネットワーク通信コントロールセンターのブロック図。

Claims (1)

1. 無線装置に対してネットワークへの無線接続を可能にするネットワーク通信コントロールセンターであって、
   前記コントロールセンターが前記ネットワークとインタフェースを取ることを可能にするのに適したネットワークインタフェースと、
   データ表を用いて複数の無線プロトコルリンクを介して前記無線装置と宛先ホストとの間で送信されるデータパケットをマッピング及び経路制御するよう構成された地上接続ロジックであり、第１の無線プロトコルリンクが、前記無線装置と前記宛先ホストとの間の通信を中断することなく前記利用可能なプロトコルリンクからの第２のプロトコルリンクと交換され得るように、前記複数の無線プロトコルリンクのネットワークアドレスを管理するよう動作する地上接続ロジックと、ここで、前記データ表は、前記地上接続ロジックが、前記第２の無線プロトコルリンクに無線リンクを提供している基地ユニットに割り当てられた第２のネットワークアドレスを介して前記無線装置に割り当てられた第１のネットワークアドレスへの、または前記第１のネットワークアドレスからの前記データパケットを経路制御することを可能にするよう構成され、前記第１のネットワークアドレスと前記第２のネットワークアドレスの連結を管理するように構成されているマッピング表及び前記地上接続が、前記データパケットに含まれる物理的なアドレスを前記無線装置に割り当てられた前記第１のネットワークアドレスに適合させることを可能にするよう構成されたＮＡＴ表を含む、
   を備えたネットワーク通信コントロールセンター。

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