JP4977705B2 - メディア・インディペンデント・インフォメーション・サーバーと共に使用されるモバイル機器におけるｉｐネットワーク情報データベース - Google Patents

Description

本発明は、概して言えばワイヤレス・ネットワーキングに関するものであり、特に、モバイル機器が同種あるいは異種のワイヤレス・ネットワークの異なるネットワーク・アクセスポイント間でのシームレスハンドオフつまりシームレスな乗り換えを支援するシステム及び方法に関するものであって、それによってモバイル機器が必要に応じて異なるワイヤレス・ネットワーク及び/又はワイヤレス・ネットワーク・アクセス・ポイントに接続されてセッションの継続を保つことができるようにしたものである。

インターネット・プロトコル

ＩＰは、コネクションレス・プロトコルを意味する。通信中のエンドポイント間の接続は、連続的ではない。ユーザーがデータやメッセージを送信あるいは受信する際、そのデータやメッセージは、パケットとして知られるコンポーネントに分割される。各パケットは、独立した単位のデータとして取り扱われる。

インターネット等のネットワーク上のポイント間の伝送を標準化するために、ＯＳＩ（オープン・システム・インターコネクション）モデルが構築された。ＯＳＩモデルでは、ネットワークにおける２つのポイント間の通信プロセスは、各層が独自の一連の機能を持つ７つの積み重ねられた層に分類されている。各デバイスは、送信エンドポイントにおいて各層を下向きに流れ、受信エンドポイントにおいて各層を上向きに流れるように、メッセージを処理する。７つの機能の層を提供するプログラム及び/又はハードウェアは、通常は、デバイス・オペレーティング・システム、アプリケーション・ソフトウエア、ＴＣＰ／ＩＰ及び/又は他のトランスポート及びネットワーク・プロトコル、及び他のソフトウェア及びハードウェアの組み合わせである。

通常は、メッセージがユーザーからあるいはユーザーに渡る時、上側の４つ層が使用され、メッセージがデバイス（例えば、ＩＰ
ホスト・デバイス）を通過する時は、下側の３つの層が使用される。ＩＰホストは、サーバー、ルータあるいはワークステーション等の、ＩＰパケットを送受信することができるネットワーク上のデバイスである。他のホストに送られるメッセージは、その上層には送られないが、他のホストに転送される。ＯＳＩ及び他の同様のモデルにおいて、ＩＰは、ネットワーク層である第３層にある。ＯＳＩモデルの層は、以下のとおりである。

第７層（即ち、アプリケーション層）は、例えば、通信パートナーが特定され、サービスの質が特定され、ユーザーの認証及びプライバシーが考慮され、データ構文の制限が特定される層である。

第６層（即ち、プレゼンテーション層）は、例えば、受信及び送信データをあるプレゼンテーションフォーマットから別のフォーマットに変換する層である。

第５層（即ち、セッション層）は、例えば、アプリケーション間の会話、やりとり及びダイアログをセットアップし、調整し、及び終了する層である。

第４層（即ち、トランスポート層）は、例えば、エンド・ツー・エンド制御及びエラーチェック等を管理する層である。

第３層（即ち、ネットワーク層）は、例えば、ルーティング及び転送等を処理する層である。

第２層（即ち、データリンク層）は、例えば、物理的レベルでの同期化、ビット・スタッフィング、及び伝送プロトコルの知識及び管理等を行う層である。米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）は、データリンク層を、更に２つのサブレーヤ、即ち、物理層へのおよび物理層からのデータ転送のやりとりを制御するＭＡＣ（メディア・アクセス・コントロール）層と、ネットワーク層とインターフェース接続し、コマンドを解釈し、エラー回復を行うＬＬＣ（論理リンク制御）層に分類する。

第１層（即ち、物理層）は、例えば、物理レベルでビットストリームをネットワークで搬送する層である。ＩＥＥＥは、同物理層をＰＬＣＰ（物理層コンバーゼンス処置）サブレイヤーとＰＭＤ（物理的媒体依存）サブレイヤーとに分類する。

通常、第２層よりも上の層（ネットワーク層あるいはＯＳＩ等のモデルにおける第３層を含む層等）は、上位層と呼ばれる。

ワイヤレス・ネットワーク

ワイヤレス・ネットワークは、携帯及びワイヤレス電話、ＰＣ（パーソナル・コンピューター）、ラップトップ・コンピュータ、ウェアラブル・コンピュータ、コードレス電話、ポケットベル、ヘッドホン、プリンタ、ＰＤＡ(パーソナル・デジタル・アシスタント)等の様々な種類のモバイル機器を組み入れることが出来る。例えば、モバイル機器は、声及び/又はデータの高速ワイヤレス・トランスミッションを確保するためのデジタルシステムを含むものであっても良い。

モバイルユーザーがワイヤレス接続を通じてローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）に接続できる無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）は、ワイヤレス通信に使用される場合がある。ワイヤレス通信は、光、赤外線、電磁波、マイクロ波等の電磁波を介して伝播する通信を含むものであっても良い。現在、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、ＩＥＥＥ
８０２．１１及びＨｏｍｅＲＦ等の異なる多様なＷＬＡＮ基準が存在する。

例えば、ブルートゥース製品は、モバイル・コンピューター、モバイル電話、携帯デバイス、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）及び他のモバイル・デバイス間とのリンクおよびインターネット接続するために使用される。ブルートゥースは、モバイル・デバイスがどのようにして短距離ワイヤレス接続を使用して簡単にお互いそして非モバイルデバイスと接続できるかについて詳述するコンピューティング及び電子通信産業仕様である。ブルートゥースは、それぞれのデバイスのデータを同期させ及び一致させる必要のある多様なモバイル・デバイスの急増から生じるエンドユーザーの問題を対処するデジタル・ワイヤレス・プロトコルを作成することにより、異なる供給メーカの機器をシームレスに連携させることを可能にする。ブルートゥース・デバイスは、共通したネーミングコンセプトに従って名付けられる。例えば、ブルートゥース・デバイスは、ブルートゥース・デバイス・ネーム（ＢＤＮ）あるいは特有のブルートゥース・デバイス・アドレス（ＢＤＡ）と関連付けられた名前を持つ場合がある。ブルートゥース・デバイスは、またインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークにおいて共有されることもある。ブルートゥース・デバイスがＩＰネットワークで機能する場合、ＩＰアドレス及びＩＰ（ネットワーク）ネームを備えても良い。従って、ＩＰネットワークに加わるように構成されているブルートゥース・デバイスは、例えば、ＢＤＮ、ＢＤＡ、ＩＰアドレス及びＩＰネームを含む場合がある。「ＩＰネーム」という用語は、インターフェースのＩＰアドレスに対応する名称に言及するものである。

同様に、ＩＥＥＥ８０２．１１は、ワイヤレスＬＡＮ及びデバイスの技術を特定するものである。８０２．１１を使用することにより、複数のデバイスをサポートする各単一のベースステーションとのワイヤレス・ネットワーキングが可能になる。幾つかの事例では、デバイスには、あらかじめワイヤレス・ハードウェアが装備されており、あるいはユーザがアンテナを含むカード等の別のハードウェアをインストールすることがある。一例として、８０２．１１において使用されるデバイスは、そのデバイスがアクセス・ポイント（ＡＰ）、モバイル・ステーション（ＳＴＡ）、ブリッジ、ＰＣＭＣＩＡカードあるいは別のデバイスであるか否かにかかわらず、通常、無線トランシーバーと、アンテナと、ネットワークにおけるポイント間のパケット・フローを制御するＭＡＣ（メディア・アクセス・コントロール）層との３つの注目すべき要素を含む。

ワイヤレス・ネットワークは、モバイルＩＰ（インターネット・プロトコル）システム、ＰＣＳシステム、及び他のモバイル・ネットワーク・システムに使用される方法及びプロトコルをも含む場合がある。モバイルＩＰは、インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース（ＩＥＴＦ）によって作成された標準通信プロトコルに関するものである。モバイルＩＰの場合、モバイル・デバイスユーザーは、一度指定されたＩＰアドレスを維持しながらネットワーク間を移動することがある。ＲＦＣ３３４４を参照。モバイルＩＰは、インターネット・プロトコル（ＩＰ）を強化し、ホームネットワーク外で接続する場合にモバイル・デバイスにインターネット・トラフィックを転送する手段を追加する。モバイルＩＰは、各モバイル・ノードにホームネットワーク上のホームアドレス及びネットワーク及びそのサブネット内におけるデバイスの現在位置を特定するケア・オブ・アドレス（ＣｏＡ）を指定する。デバイスが異なったネットワークに移動したとき、新しいケア・オブ・アドレスを受け取る。そのホームネットワーク上のモビリティ・エージェントは、各ホームアドレスをそのケア・オブ・アドレスと関連付けることが出来る。モバイル・ノードは、インターネット・コントロール・メッセージ・プロトコル（ＩＣＭＰ）等のプロトコルを使用してケア・オブ・アドレスが変わるたびにホームエージェントにバインディングアップデートを送信することができる。

基本的なＩＰルーティングにおいては、ルーティング・メカニズムは、各ネットワーク・ノードは常にインターネットに接続点を持ち、かつ各ノードのＩＰアドレスが接続されているネットワーク・リンクを特定するという仮定に依存する。本書において、「ノード」という用語は、データ伝送の再配分ポイントあるいはエンド・ポイントを含み、他のノードへの通信を認識し、処理し、かつ/又は転送することのできる接続点を含むものである。例えば、インターネット・ルーターは、デバイスのネットワークを特定するＩＰアドレスのプレフィックス等を調べる。次に、ルーターは、ネットワークのレベルで、特定のサブネットを特定する一連のビットを調べる。次に、ルーターは、サブネットのレベルで、特定のデバイスを特定する一連のビットを調べる。通常のモバイルＩＰ通信では、ユーザーが、モバイル機器をインターネットから切り離して新たなサブネットに再接続しようとする場合、同機器は、新たなＩＰアドレス、適切なネットマスク及びデフォルト・ルーターに再設定されなければならない。そうしなければ、ルーティング・プロトコルは、パケットを適切に送信することができない。

モバイル機器のハンドオフ

ＩＰベースのワイヤレス・ネットワーク・インターフェースを持つモバイル機器において、そのモバイル機器は、セッションを継続させるために１つのネットワークから別のネットワークへ、あるいはネットワークの１つのアクセスポイントから別のポイントに移動する時にローミングあるいはハンドオフを行う必要があるため、セッションの継続を保証するには、モバイル機器が適当なネットワーク接続点をすぐに探して接続し続けることが重要である。現在のハンドオフ技術では、通常、以下の特定のプロトコル層ハンドオフを順次に行うことによってハンドオフが達成される。

最初に、物理層においてハンドオフが行われる。この点で、モバイル機器は、その無線チャンネルをターゲットのネットワークのワイヤレス・ベース・ステーションあるいはワイヤレス・アクセス・ポイントに切り替える。

第２に、第２層においてハンドオフが行われる。この点で、第２層（即ち、リンク層）接続をターゲットのネットワークに切り替える。以上の通り、リンク層すなわち第２層は、ユーザー情報を運ぶＩＰ層のすぐ下のプロトコルに言及するものである。そのモバイル機器は、ターゲットのネットワークが第２層認証を必要とする場合、そのネットワークで認証を行う。

第３に、ＩＰ層においてハンドオフが行われる。この点で、モバイル機器は、ターゲットのネットワークからローカルＩＰアドレスを入手し、ターゲットのネットワークがＩＰ層認証を要求する場合はＩＰ層認証を行い、同モバイル機器に送られるＩＰパケットが、ＩＰネットワークによりターゲットのネットワークを通じてモバイル機器にルートされるようにＩＰ層位置アップデートを行う。場合によっては、ＩＰ層位置アップデートをサポートする1つの方法は、インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース（ＩＥＴＦ）が定義するモバイルＩＰを使用することである。

最後に、アプリケーション層においてハンドオフが行われる。モバイル機器は、アプリケーション情報が、ターゲットのネットワークを通じてモバイル機器のアプリケーションに正確に流れることを保証するために同アプリケーション層で必要な措置を行う。例えば、モバイル機器が、アプリケーション層シグナリングを管理するためにＩＥＴＦが定義するセッション・イニシエーション・プロトコル（ＳＩＰ）を使用する場合、モバイル機器がホームＳＩＰサーバーで現在位置を更新することでアプリケーション層ハンドオフが達成される。モバイル機器は、ターゲットのネットワークが要求する場合、そのターゲットのネットワークでアプリケーション層認証を行う必要があることがある。それは、例えば、ＩＰマルチメディア・サブシステム（ＩＭＳ）が、アプリケーション層信号シグナリング及び３ＧＰＰ（第３世代パートナーシップ・プロジェクト）におけるマルチメディア・アプリケーション管理をサポートするＳＩＰベースのシステムである、訪問した３ＧＰＰワイヤレス・ネットワークにおいてＩＭＳを同モバイル機器が使用する。

メディア独立型インフォメーションサーバーとアクセスポイント/ネットワーク・ハンドオフ

ネットワーク・ディスカバリーは、適時、的確かつ効率的に、モバイル機器のアプリケーション要件及び特性に適合するネットワーク・アタッチメントにおける適切なポイントを特定することである。ハンドオフあるいは接続移動オペレーションを行うことが必要になる前に、モバイル機器がその情報を入手することが重要である。従って、ネットワーク・ディスカバリーは、モバイル機器がＩＰ接続されている時にネットワーク情報を入手することを含む。ネットワーク情報は、ネットワークを特定し、１つのネットワークから別のネットワークにシームレスに移動するためにモバイル機器が使用する情報である。ネットワーク接続は、同種（例えば、同じネットワークに属するアクセスポイント）あるいは異種（例えば、異なるネットワークに属するアクセスポイント）であっても良い。ワイヤレス・ネットワーク・サービス・プロバイダーの急増と共に、異種のネットワークにシームレスに移動するハンドオーバーは、同種のネットワーク間のハンドオーバーと同じほど重要になってきている。しかしながら、異種ハンドオーバーは、以下の主要機能を必要とする。

リアルタイムでの情報入手可能性：
利用可能なネットワークの各種ネットワーク構成要素の最新かつ正確な情報を入手可能になった時に発見すること
素早いネットワーク・ディスカバリー：
モバイル機器がハンドオーバーのオペレーションにおける接続可能なネットワーク及びそれらのネットワークの情報を発見すること
候補ネットワークの素早い選択：
複数のネットワークが同時に接続可能な場合、モバイル機器が希望するネットワークを１つ素早く選択すること
先行的なハンドオーバーアクション：
セッションの遅れ及び途切れの可能性を減らすために、モバイル機器がターゲットのネットワークに実際にハンドオーバーされる前に、必要なハンドオーバーアクションを行うこと。例えば、モバイル機器は、最初のネットワークにまだ接続されている間にローカルＩＰアドレスを取得し、ターゲットのネットワークと事前認証を行うことにより、ハンドオーバーを行う時には、モバイル機器は、既に有効なＩＰアドレスを付与され、ターゲットのネットワークに既に認証されている。

ネットワーク・ディスカバリー及びローカルＩＰアドレスの取得は、モバイル機器が、候補ネットワークと直接対話すること、あるいは、モバイル機器が位置を承知していると仮定するメディア独立型情報サーバー（ＭＩＩＳ）にクエリーを送信することにより行われる。ＭＩＩＳは、効果的なハンドオーバー決定を下すために有用な情報をユーザーに提供するサーバーである。ＭＩＩＳクエリーは、まだ研究中の段階で、ＩＥＥＥ８０２．２１ Working Group等の当該業界における同業者間において幅広く議論されているシームレス・ワイヤレス・ネットワーク・ハンドオフにおける最新のアプローチである。現在の発展状況において、ＭＩＩＳは、無線信号強度の変動によってトリガーされると考えられている。従って、無線信号が弱いと感知されると、クエリーは、接続可能な近辺のネットワーク及びその関連するパラメーターのリストを求めてＭＩＩＳに送信されることになる。

しかしながら、当該発明の発明者は、無線信号強度の変動は、モバイル機器が１つのネットワークから別のネットワークへの切替を必要とする実際のネットワークの劣化となり、あるいは過渡変動をもたらすネットワーク無線信号の固有特性による誤報である可能性があると考えている。その結果、信号強度の変動のためと考えられるネットワークの劣化が誤りである場合、そのモバイル機器は不必要にＭＩＩＳにクエリーを送り、同じ無用な情報を繰り返し受け取ることになる。また、モバイル機器は、繰り返し同一の地理的エリアを繰り返して横切ることがある（例えば、オフィスで働く人はしばしば自宅からオフィスに行きまた戻ることがある）。その結果、同一の地理座標に関する情報を求めて繰り返しＭＩＩＳにクエリーを送信することは、不必要な信号伝達の負担を生じさせることになる。従って、当該技術において、モバイル機器とＭＩＩＳ装置間の双方向性を改良する必要性がある。

本発明の好ましい実施形態は、モバイル機器がネットワーク・ディスカバリー情報を効率的に取得するシステム及び方法を提供することで、上述した現在の必要性を満たすものである。以下、本発明の多様な態様を開示する。

モバイル機器は、遠隔ＭＩＩＳから情報を受信するときはいつでも、今後の使用のために情報を保存する。その結果、同モバイル機器は、ＧＰＳ(衛星利用測位システム)座標あるいは適切な地理的位置特定情報に基づいて適切に位置付けられた関連特性を使って既存のネットワークに関する特有のローカル・データベースを作成する。

従って、モバイル機器は、学習過程を通じて時間と共に「高性能」になる（例えば、時間の経過と共に自身のローカル・データベースを作成する）。従って、同機器は、まず最初に自身のデータベースを使用し、もしそのデータベース情報が足りない場合にだけ、ＭＩＩＳに遠隔クエリーを送信し、セッションを継続し、ハンドオーバーを行うために必要な情報を入手する。

モバイル機器は、ＭＩＩＳから入手した情報をタイムスタンプと共にローカル・データベースに保存することがある。同機器は、最新あるいは新たな情報を必要とするたびにタイムスタンプの付いた要求をＭＩＩＳに送信する。タイムスタンプは、以下の場合にだけ、モバイル機器がＭＩＩＳから情報を取得することを可能にする。即ち、

(ｉ)モバイル機器のローカル・データベースにおいて必要とする情報が完全に入手不可能である場合

(ｉｉ)入手可能な情報が、更新しなければならないほど古いと考えられる場合

(ｉｉｉ)当該学習過程を通じて設定されるネットワーク・スタビリティ・インデックス（ＮＳＩ）が低い場合である。ＮＳＩは、定められた時間内にモバイル機器が経験する変化/進化の頻度に基づいて決定される。換言すると、モバイル機器は、特定のネットワークについて更新が何度入手されたかを決定するためにデータベースを調べる。モバイル機器が、データベース入力が所定期間内に所定回数を上回って更新/修正されたことを知った場合、そのネットワークは、その所定期間において不安定であると判断され、ＮＳＩが低減すなわち下げられる。一方、モバイル機器が、データ入力が所定期間内に更新/修正されなかったことを知った場合、そのネットワークは、その期間中は安定していると考えられる。この観察に基づいて、ＮＳＩは離散値で増加あるいは増大され得る。

タイムスタンプもまた、ＭＩＩＳからのみのデルタ情報（即ち、モバイル機器のデータベースに保存されている情報とＭＩＩＳに保持されている情報の差異）の入手を円滑にする。従って、タイムスタンプに基づくクエリーは、ＭＩＩＳが、ＭＩＩＳクエリーに添付のタイムスタンプに特定された時間の後に、最新情報がある場合にだけ情報を送信することを可能にする。ＭＩＩＳは、それに応じて、モバイル機器が既に持っている可能性のある情報を大量に送りつけるのではなく、最新情報だけを送る。

本発明の好ましい実施形態は、モバイル機器のＭＩＩＳクエリー及び応答の通信の最適化及び効率化を図るものである。それにより、ネットワーク上での必要以上のトラフィックを減らすだけではなく、ＭＩＩＳへの不必要な負担を除去し、ＭＩＩＳとモバイル機器の対話をより早く効果的にする。

各種実施形態の上述した及び/又は他の態様、特徴、及び/又は利点は、添付図面と併せて以下の説明によってより理解される。各種実施形態は、場合によっては、異なる態様、特徴及び/又は利点を含み及び/又は除くことがある。また、各種実施形態は、場合によっては、他の実施形態の１つあるいは１つ以上の態様あるいは特徴を組み合わせるものがある。特定の実施形態の態様、特徴及び/又は利点は、他の実施形態あるいはクレームを限定するものと解釈されるべきではない。

本発明の好ましい実施形態は、添付図面により、限定するためではなく例示として説明される。

図１は、本発明のある好ましい実施形態のモバイル機器クライアントによるハンドオーバープロセスと関連するＭＩＩＳクエリーの実施を説明するフローダイヤグラムである。 図２Ａは、本発明のある好ましい実施形態のモバイル機器クライアントによる特定の地理的地域を横断中に実施されるデータベース情報の更新と関連するＭＩＩＳクエリーを説明するフローダイアグラムである。 図２Ｂは、最新データベース情報が図２Ａに示すように自動的に実行される場合、本発明の別の好ましい実施形態によるモバイル機器クライアントによるハンドオーバープロセスの実施を説明するフローダイアグラムである。

本発明の好ましい実施形態の説明と共に、まず最初に、ＭＩＩＳの現在の機能を簡単に説明する。ＭＩＩＳは、ネットワークについての最新情報、下層及び入手可能な上層サービスに関する最新情報を維持している。ＭＩＩＳが保有する情報は、大まかに３つのグループに分類される。

１．ジェネラル・ネットワーク・インフォメーション（ＧＮＩ）
これは、ネットワークＩＤ、そのネットワークにおける異なるＰｏＡ（ポイント・オブ・アクセス）の位置、そのネットワークがサポートするＩＰバージョン、ネットワーク・オペレータ（サービス・プロバイダー）等のネットワークの総括を含むものである。

２．リンク層インフォメーション（ＬＬＩ）
これは、近辺地図及びリンク層パラメータ（チャンネル、周波数、ＰＨＹ(物理的)の種類）、データ転送速度、近辺情報、セキュリティー、ＱｏＳ等に関する情報を含むものである。

３．ハイヤー層インフォメーション（ＨＬＩ）
これは、ネットワークがサポートする上層サービス即ちアプリケーションを含むものである。例えば、インターネットの接続性、マルチメディア・メッセージ・サービス（ＭＭＳ）、モバイルＩＰ（ＭＩＰ）、バーチャル・プライベート・ネットワーク（ＶＰＮ）、ＶｏＩＰ、Ｅメール、ＩＰsec、ストリーミング・メディア、アクセス料金（例えば、有料あるいは無料アクセス）、ＮＡＴの使用、ローミング・パートナー等が、ＨＬＩを構成する。

上記情報は、関連するタイムスタンプを有する。ＭＩＩＳは、モバイル機器が同種あるいは異種のネットワークをローミングしている時に適切なハンドオーバー決断を下せるようにクエリーを送信した場合に、上記情報を提供する。上記全ての情報サービス要素が必要であり、８０２．２１情報サービス・フレームワークを通じて入手可能であるが、ＬＬＩは、主にメディア特有技術を通じて直接入手可能である。メディア特有修正が入手不可能である場合、リンク層情報は、より上層のインフォメーションを通じて有効にすることができる。以下の表は、ＭＩＩＳから取得する可能なインフォメーション・エレメント（ＩＥｓ）のリストを提供するものである。

ＭＩＩＳのもう一つの機能は、メディア・インディペンデント・ネイバー・グラフ（ＭＩＮＧ）を保持することである。ＭＩＮＧは、特定のＰｏＡに関連する一連の異なる種類のネイバーを含むものである。このセットは、ＭＩＩＳファンクショナル・エンティティーにより維持され、モバイル機器がハンドオーバーのためにＰｏＡ候補を素早く特定するのを助けることができる。ＭＩＮＧは、例えば、特定のＡＰのためにネイバーを手動でリストし、あるいは、報告/応答メッセージ交換を通じてダイナミックに他のメディアタイプのネイバーについて知ることができるＰｏＡを通じて、手動で設定することが可能である。同様に、インフォメーション・エレメントの最新レコードは、横断中にレポーティングエイジェントに特定のネットワークについての重要情報をＭＩＩＳに送信させることによって、維持され得る。そのようなＭＩＩＳ機能の強化は、本発明の一部であり、以下に説明する。

ＭＩＩＳは、如何なる単一のネットワークからもアクセス可能である。従って、例えば、８０２．１１アクセスネットワークを使用して、特定の地域における他の全ての８０２ネットワークに関する情報だけではなく、３ＧＰＰ及び３ＧＰＰ２ネットワークに関する情報も入手することができる。同様に、３ＧＰＰ２無線送信を使用して、特定の地域における全ての８０２及び３ＧＰＰネットワークに関する情報にアクセスすることが可能である。この機能は、モバイル機器が現在アクティブなアクセスネットワークを使用して特定の地理的地域における他の接続可能なアクセスネットワークをスキャンすることを可能にする。従って、マルチ・インターフェース・モバイル機器は、そのような無線に相当するそれぞれのネットワークに関する情報を入手するために個々の無線の電源を入れる必要は無い。

本発明の好ましい実施形態では、ＭＩＩＳが、レポーティングエージェントから情報を受信し、タイムスタンプと共に保存できるようにすることが提案される。また、その情報が以前に保存された情報と重複する場合、ＭＩＩＳが受信されたその情報を拒絶する機能を持つものであることが提案される。そのような機能は、現在研究されているＭＩＩＳにはないものである。

本発明に係るモバイル機器は、ＩＥＥＥ ＷＬＡＮインターフェース（例えば、８０２．１１、８０２．１６、及び８０２．２１インターフェース）及び３ＧＰＰ/３ＧＰＰ２携帯ネットワークインターフェース（例えば、ＷＣＤＭＡ、ＧＰＲＳ、ＧＳＭ、ｃｄｍａ２０００）等の複数の無線ネットワークインターフェースが備え得る。モバイル機器が特定の地域において動き回る場合、ＷＬＡＮ間、あるいは、ＷＬＡＮと携帯ネットワーク間のハンドオーバーを行うことが必要な場合がある。モバイル機器が、同地域において同時に複数のＷＬＡＮによってカバーされている時、あるＷＬＡＮを使用すると決めた場合、使用するＷＬＡＮを１つ決める必要がある。

本発明の1つの実施形態では、モバイル機器は以下のように作動する。

１．モバイル機器は、現在の地理的近辺における無線信号を探知し及び受信してネットワーク情報を入手する。モバイル機器は、アイドル・モードあるいは接続モードでもよい。接続モードである場合、ＰＨＹ層情報（例えば、サービス・セット・アイデンティファイアー（ＳＳＩＤ）だけを感知するアイドル・モードに比べて追加的な情報（例えば、上層情報）を発見する。

２．モバイル機器は、ＭＩＩＳと通信してネットワークに関する必要な情報を受信する。モバイル機器は、現在の近辺あるいはモバイル機器が向かっている近辺におけるネットワークに関する情報を入手したい場合がある。ＭＩＩＳとの通信は、アイドル・モードである時（例えば、モバイル機器がアクティブセッションに実際には関与していない時）に開始しても良く、あるいはアクティブセッション継続中にバックグラウンドにおいて実行しても良い。アイドル・モード通信のオプションは、モバイル機器が枯渇性電源装置（車のバッテリー、電池式ＡＣ装置等）に接続されている時にバッテリーを節約するために起動するものとしても良い。

３．モバイル機器は、接続を断った後でも上述した方法で受信した情報を維持し、近辺を去り、あるいはＭＩＩＳとのセッションを終了する。モバイル機器は、位置座標で正規にマップされタイムスタンプでマップされた自身のローカル・メモリーにその情報を保存する。そうすることで、ネットワークのそれ自身のローカルデータベースが作成される。位置座標は、内蔵されているＧＰＳ機器あるいはＧＰＳや同様の位置座標にアクセスできる他の機器から入手することができる。タイムスタンプのためのタイムシグナルは、内蔵されている時計、ＧＰＳ時計、あるいは他の任意の無線時計から入手できる。ＧＰＳあるいは無線時計が正確さと同時性の理由で推奨される。ＭＩＩＳから受信した情報は、そのまま保存され、モバイル機器が、将来同じ近辺に戻ってきてまたターゲットのネットワークに接続した時にだけに更新されるものとしても良い。

４．モバイル機器は、将来同じ近辺に戻ってきた場合、自身のローカル・データベースに保存された情報を再利用する。そうすることにより、モバイル機器は、ＰＨＹ層を再感知しあるいはＭＩＩＳにクエリーを再送信しなくてもよい。

５．モバイル機器は、タイムスタンプに基づいてＭＩＩＳのデルタ情報だけをフェッチする。タイムスタンプに基づくクエリーは、そのクエリーに付随するタイムスタンプにおいて指定された時間の後に更新された最新情報がある場合は、それだけを送信するようにＭＩＩＳに要求する。従って、ＭＩＩＳは、モバイル機器が既に持っている情報を再送信して情報であふれさせるのではなくデルタ最新情報で応答する。（タイムスタンプは、メッセージ・フォーマットの一部である。基本的に、「xx：yy時より後に更新された情報がある場合、要求する情報を送信してほしい；xx：yy時より後の最新情報が無い場合、送信しなくてもよい」のようなクエリーである。）

従って、本発明の好ましい実施形態は、以下の機能的要素を提供するものである。
ａ）モバイル機器の動きの最近の履歴を自身のローカル・データベースに保存する。
ｂ）モバイル機器が実際に接続あるいは動作パターンにおいて横断したＷＬＡＮ及びそのＩＥの識別番号を保存する。
ｃ）ネットワーク及びそのＩＥを発見するためにＭＩＩＳと通信し、受信した情報を保存する。モバイル機器は、当該機器のデータベースに現在存在しない場合に限って、その完全な情報を受信する。あるいは、モバイル機器は、既存の情報が最新であるという確認あるいはその情報が古いものである場合にはデルタ最新情報を受信する。タイムスタンプが添付されたＭＩＩＳクエリーは、上述した目的の達成を促進するものである。
ｄ）ＧＰＳ座標およびタイムスタンプと共に、マップされたステップa、b及びｃにおいて受信した情報を保存する。
ｅ）位置座標及びユーザーの基準に基づいて最適なネットワークの候補を選択し、セッションが継続している間に選択された候補をユーザーに提案する。
ｆ）選択されたネットワークと事前認証を行い、ターゲットのネットワークとハンドオーバーできるように準備する。
ｇ）使用されたネットワークのパフォーマンスのログを記録する。

この方法でモバイル機器自身のデータベースが増大し、ユーザーが望む基準に従って候補ネットワークの優先順位が決められる。保存された予備知識は、ネットワークの探知時間を削減し、次に使用される接続ポイントを先行的に決め、先行的な垂直あるいは水平的ハンドオーバーを行うのに役立つ。先行的ハンドオーバーアクションは、ターゲットのネットワークからローカルＩＰアドレスを入手すること及び事前認証を行うことを含む。そうすることで、ユーザーは、幾つかの無線ネットワークにおいてシームレスにローミングすることができる。

図1は、本発明の原理に従ったモバイル機器機能の例を示すものである。最初に、受信信号強度の変動で、モバイル機器にＧＰＳパラメータ（ステップ１０）を入手させ、現在の地理的位置（例えば、図では１００メートルの範囲が表示されている）近辺におけるネットワークをローカルメモリにチェックさせる。モバイル機器がローカルデータベースにおいてネットワークの接続可能性について探知できない場合、完全情報を求めてＭＩＩＳにクエリーを送信する（ステップ１２）。ＭＩＩＳからの応答として受信した情報（ステップ２０ｂ）は、ハンドオーバーに使用される（ステップ１３、１４）。入手された情報は、ハンドオーバーに使用されるだけではなく、ローカルデータベースにも保存される（ステップ１５）。

一方、モバイル機器がデータベースにおいてネットワークの接続可能性について探知した場合、ユーザーの選択に従って１つを選択する（ステップ１６）。ユーザーの選択は、セキュリティ、料金、パフォーマンス、あるいは携帯ネットワークとのインターフェース機能性に基づくものであっても良い。ユーザーの選択は、ユーザーあるいは時間によって異なり、同一のユーザーの場合でも異なる場合がある。ユーザー・インターフェースと組み合わせたプロセス（図面には表示されていない）を使用してその機能を実現することができる。

ローカルデータベースを使用して候補ネットワークを選択した後、アルゴリズムが、データベースの情報がどれだけ古いものなのかを確認するために更新履歴をチェックする（ステップ１７）。受信された情報が、特定の経過時間デルタｔ内に更新されたものであり、使用可能だと判断された場合、アルゴリズムは、ハンドオーバーアクションを開始する（ステップ１４）。一方で、更新履歴が最後の更新から長い時間が経過したことを示す場合、アルゴリズムは、特定の時間内にネットワーク・パラメータがどれだけ頻繁に変動したかに基づいて評価されるネットワーク・スタビリティ・インデックス（ＮＳＩ）をチェックする（ステップ１８）。高い数値のＮＳＩは、優れた安定感の記録を示し、現時点でＭＩＩＳにクエリーを送信して最新情報を受信することは不必要であることを示す。従って、この場合、アルゴリズムは、ハンドオーバーアクションを開始する（ステップ１４）。ＮＳＩは、徐々に減少する時間の関数として、十分に時間が経つとＭＩＩＳから最新情報を必ず入手するようにすることもできる。

最終更新からの経過時間が所定のデルタｔよりも長く、ＮＳＩが特定のしきい値よりも低い場合、アルゴリズムは、最新情報を入手するためにＭＩＩＳとの通信を始める（ステップ１９）。ＭＩＩＳクエリー（ステップ２０ａあるいはステップ２０ｂ）の応答がネガティブである場合（即ち、接続可能なネットワークがない）、例えば、「セッションは、１００メートル以内に終了する可能性がある」等の内容の警告をユーザーに送信する（ステップ２１）。これは、将来的に使用されるために保存される（ステップ２２）。

ステップ１８のＮＳＩチェックと同時に、所定の時間内に情報が更新された回数（即ち、デルタの数）がステップ２３でチェックされる。長期間にネットワーク・パラメータに変動がなかったと確認された場合、ネットワークは、比較的安定していたと想定され、ＮＳＩ数値が上げられる（ステップ２４）。変動があったと確認された場合、ＮＳＩは下げられる（ステップ２５）。ＮＳＩが上げられたあるいは下げられた後は、処理はステップ１８に戻って受容性を決定するためにＮＳＩが再チェックされる。

図２Ａ及び図２Ｂは、図１と同一コンセプトのもう一つの実施形態を示すものである。図２Ａが表示するアルゴリズムは、図１のステップ１０−１３、１６−１９、及び２３−２５をトラックするものであり、モバイル機器の電源が入っている時には、ローカルデータベースを作成することだけに使用される。そのステップについては繰り返して説明しない。このプロセスは、バックグラウンドで動作するか、メイン・セッションと平行して行われれても良い。図２Ｂに示されるアルゴリズムは、図２Ａと図１のステップ１０、１１、１６及び１４の継続的なデータベース作成アルゴリズムと共に使用され、ハンドオーバーのためにネットワークを選択することだけに使用される。そのステップについて繰り返して説明しない。示されたとおり、予備クエリーは、接続可能なネットワークの料金及び特徴等にのみ関する一般情報に関してＭＩＩＳに送信され、それに続いてユーザー指定の選択を満たす接続可能なネットワークが選択され得る。それに続くクエリーは、ユーザー指定の基準を満たすネットワークの完全なネットワーク情報を求めて送信される。

従って、図２Ａと図２Ｂのアルゴリズムを使用して、モバイル機器は、その地域のネットワーク情報が保存されているか否かを確認するために、特定の地理的地域を横断しながら、常にデータベースをチェックし、情報が保存されていない場合、データベースを作成するためにＭＩＩＳにクエリーを送信し、保存情報が古くて更新されなければならない場合、更新に関するクエリーをＭＩＩＳに送信し、ハンドオーバーが必要な場合、自身のローカルデータベース内で候補ネットワークを探し、ローカルデータベースからネットワークを選択してハンドオーバープロセスを行う。

本発明は、多数の異なる形態により実施され得るが、本書における多数の実施形態は、本発明の原理の例を提示するために開示されたものであり、その例示は、本書において記述されあるいは図示して説明されている好ましい実施形態に本発明を限定するものではないという了解の下で説明されている。

発明の幅広い範囲

本発明の実施形態が本書において説明されているが、本発明は、本書において説明される多様な好ましい実施形態に限定されるものではなく、本開示に基づいて当業者が予期すると思われる均等な要素、修正、削除、（例えば多様な実施形態の態様の）組み合わせ、適応及び/又は変更されたいずれかのあるいはあらゆる全ての実施形態を含むものである。クレームにおける限定は、クレームの用語に基づいて幅広く解釈されるものであり、非独占的に解釈されるべきであり、本明細書あるいは本出願の出願手続き中に説明された例に限定されるものではない。例えば、本開示において、「好ましい」という用語は、排他的なものではなく、「好ましいものではあるが、それに限定されるものではない」という意味を持つ。本開示及び本出願の手続中は、ミーンズ・プラス・ファンクションあるいはステップ・プラス・ファンクション限定は、特定のクレーム限定に以下の全ての条件が揃った時にだけ適用される、ａ）「（何々）する手段」あるいは「（何々）するステップ」が明示されている、ｂ）対応する機能が明示されている、及びｃ）構造をサポートする構造、内容あるいは行動が明示されていない場合である。本開示及び本出願の手続中において、「本発明」あるいは「発明」という用語は、本開示内の１つあるいは１つ以上の態様の参考として使用される。本発明あるいは発明という用語は、臨界の特定であると不適切に解釈されるべきではなく、全ての態様あるいは実施形態に適用されるものと不適切に解釈されるべきではなく（即ち、本発明は、当然ながら多数の態様及び実施形態を持つものである）、出願あるいはクレームの範囲を限定するものだと不適切に解釈されるべきではない。本開示及び出願の手続中において、「実施形態」という用語は、態様、特徴、プロセスあるいはステップ、それらのあらゆる組み合わせ、及び/又はそれらのあらゆる部分等を説明するのに使用される。幾つかの例において、多様な実施形態は、重複する特徴を含む場合がある。本開示において、以下の省略された用語が使用されることがある。「e.g.」は「例えば」という意味である。

Claims (18)

1. ワイヤレスＩＰモバイル機器のハンドオフを行う方法であって、
   前記モバイル機器内にワイヤレス・ネットワーク情報を保存するローカルデータベースを設けるステップと、
   前記モバイル機器の受信信号強度をしきい値と比較し、その受信信号強度が前記しきい値と較べて弱いかどうかを決定するステップと、
   前記モバイル機器が位置する現在の地理的地域において接続可能なワイヤレス・ネットワークを前記ローカルデータベースでチェックし、前記データベースに接続可能なネットワークが存在する場合、ターゲットのネットワークへのハンドオフアクションを開始するステップと、
   前記データベースに前記地域に関する接続可能なネットワーク情報が無い場合、入手可能なネットワーク情報を求めてＭＩＩＳ（メディア独立型情報サーバー）にクエリーを送信し、該ＭＩＩＳの応答において接続可能なネットワークがあると示された場合、ターゲットのネットワークへのハンドオフアクションを開始するステップと、
   前記ローカルデータベースに、前記ＭＩＩＳへのクエリーの応答で受信したネットワーク情報を保存し、該情報が更新された時間を示すタイムスタンプを前記ローカルデータベースに保存された情報に関連付けるステップと、
   保存されたネットワーク情報の更新の必要性を時間比較が示唆する時、ＮＳＩ（ネットワーク・スタビリティ・インデックス）を調べ、そのＮＳＩの値が所定のネットワーク・スタビリティしきい値レベルよりも低い場合にＭＩＩＳ更新クエリーを送信するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 更に、前記モバイル機器の現在の地理的地域位置を決定するために地理的座標を取得するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記時間比較は、前記ネットワーク情報が更新された時間を示すタイムスタンプと現在の時間との比較である、請求項1に記載の方法。
4. 前記ローカルデータベースに保存されているネットワーク情報をタイムスタンプと現在の時間と比べて更新されるべきかを決定し、その保存されている情報が更新されなければならない場合、前記ＭＩＩＳに前記タイムスタンプを含む前記ＭＩＩＳ更新クエリーを送信し、そして前記ＭＩＩＳからの更新応答において受信した更新情報で前記ネットワーク情報を更新するステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記ＭＩＩＳが提供する前記更新情報は、前記ローカルデータベースに既に保存されている前記ネットワーク情報と異なる情報だけを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記ＮＳＩは、所定の時間内に特定のネットワークにネットワーク更新情報が提供される頻度を表すインデックスである、請求項1に記載の方法。
7. 更に、前記ＮＳＩを作成し、そのＮＳＩを前記ローカルデータベースに保存するステップを含む、請求項６に記載の方法。
8. 更に、保存されているネットワーク情報が更新される必要があると判断された時、前記ＮＳＩを調べ、そのＮＳＩの数値がネットワークの十分な安定さを示す前記所定のネットワーク・スタビリティしきい値レベルと同じあるいはそれより高い場合は、前記ＭＩＩＳ更新クエリーを送信することを中止するステップを含む、請求項６に記載の方法。
9. 更に、ネットワーク更新情報が前記所定の時間内に受信された場合、前記ＮＳＩの数値を下げるステップを含む、請求項７に記載の方法。
10. 更に、ネットワーク更新情報が前記所定の時間内に受信されなかった場合、前記ＮＳＩの数値を上げるステップを含む、請求項７に記載の方法。
11. 前記地理的座標を入手する前記ステップが、ＧＰＳ信号を受信するステップを含む、請求項２に記載の方法。
12. ワイヤレスＩＰモバイル機器におけるネットワーク情報データベースを維持する方法であって、
    前記モバイル機器内にワイヤレスネットワーク情報を保存するローカルデータベースを提供するステップと、
    前記モバイル機器が位置する現在の地理的地域において接続可能なワイヤレスネットワークを前記ローカルデータベースにおいてチェックするステップと、
    前記データベースに接続可能なネットワークが保存されている場合、その接続可能なネットワークの保存されているネットワーク情報を更新する必要があるか否かを決定し、保存されているネットワーク情報が更新される必要がある場合、ＭＩＩＳ（メディア独立型情報サーバー）にＭＩＩＳ更新クエリーを送信し、かつ前記ＭＩＩＳからの更新応答で受信した更新情報で前記ネットワーク情報を更新するステップと、
    前記データベースに前記地域に関する接続可能なネットワーク情報が無い場合、接続可能なネットワーク情報を求めるクエリーを前記ＭＩＩＳに送信し、前記ＭＩＩＳから受信したネットワーク情報を前記データベースに保存するステップとを含み、
    保存されたネットワーク情報を更新する必要があるか否かを判断する前記ステップは、前記保存されたネットワーク情報に関連付けて保存されたタイムスタンプと現在の時間とを比較するステップを含み、
    保存されたネットワーク情報を更新する必要があるか否かを判断する前記ステップは、更に、前記比較結果がネットワーク情報更新の必要性を示す場合、ＮＳＩ（ネットワーク・スタビリティ・インデックス）を調べ、前記ＮＳＩの値が所定のネットワーク安定しきい値レベルよりも低い場合にだけＭＩＩＳ更新クエリーを送信するステップを含むものである、
    ことを特徴とする方法。
13. 更に、前記現在の地理的地域を決定するために地理的座標を取得するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記タイムスタンプは、前記ＭＩＩＳ更新クエリーに添付される、請求項１２に記載の方法。
15. 接続可能なネットワーク情報を求めて前記ＭＩＩＳにクエリーを送信する前記ステップが、
    一般ネットワーク情報を求める予備クエリーを送信するステップと、
    受信した一般ネットワーク情報とユーザーが指定した選択とを比較するステップと、
    前記ユーザー指定選択を満たす少なくとも１つのネットワークについての完全ネットワーク情報を受信するために第２のクエリーを送信するステップと
    を含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記ＮＳＩは、所定の時間内に特定のネットワークにネットワーク更新情報が提供される頻度を表すインデックスである、請求項１２に記載の方法。
17. ワイヤレスＩＰモバイル機器がハンドオフオペレーションを行う方法であって、
    前記モバイル機器にワイヤレスネットワーク情報を保存するローカルデータベースを提供するステップと、
    前記モバイル機器の受信信号強度としきい値とを比較し、その受信信号強度が前記しきい値に比較して弱いかどうかを決定するステップと、
    前記モバイル機器が位置する現在の地理的地域において接続可能なワイヤレスネットワークのローカルデータベースをチェックし、接続可能なネットワークが前記データベースに保存されている場合、ターゲットのネットワークへのハンドオフ処置を開始するステップと、
    保存されたネットワーク情報を更新する必要があるか否かを判断するステップとを含み、該ステップは、前記保存されたネットワーク情報に関連付けて保存されたタイムスタンプと現在の時間とを比較するステップを含むものであり、
    保存されたネットワーク情報を更新する必要があるか否かを判断する前記ステップは、更に、前記比較結果がネットワーク情報更新の必要性を示す場合、ＮＳＩ（ネットワーク・スタビリティ・インデックス）を調べ、前記ＮＳＩの値が所定のネットワーク安定しきい値レベルよりも低い場合にだけＭＩＩＳ更新クエリーを送信するステップを含むものである、
    ことを特徴とする方法。
18. 前記ＮＳＩは、前記所定の時間内に特定のネットワークにネットワーク最新情報が提供される頻度を表すものである、請求項１７に記載の方法。

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