JP5036095B2 - 通信リンクを維持する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤレス通信システムに関し、特に、ワイヤレスネットワークに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に、従来技術による、ピコネットと呼ばれるワイヤレスネットワーク１０を示す。ピコネット１０は、主局（マスタ）１２および１個以上の従局１４を有する。主局１２は、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）や別のワイヤレスネットワークのような通信ネットワーク１６に直接または間接に接続されることが可能な通信装置である。主局１２は、ワイヤレスインタフェースを通じて従局１４と通信可能であり、従局１４および通信ネットワーク１６の間のデータまたは音声伝送の制御・管理を行うハードウェアおよびソフトウェアを有する。従局１４は、ワイヤレスインタフェースを通じて主局１２と通信する装置である。例えば、主局１２は、ＰＳＴＮに接続された電話交換機であり、従局１４は、ワイヤレス電話機であると仮定する。この例では、ワイヤレス電話機から電話交換機を経てＰＳＴＮへの通信路、およびその逆の通信路がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
主局１２および従局１４は、従局がピコネットのカバレジエリア（これは、主局１２の通信範囲によって規定される）内にある限り、相互に通信することが可能である。通常、主局１２は、数メートルの通信範囲を有する。従局１４がワイヤレス端末のような移動機であり、主局１２の通信範囲を超えて移動した場合、従局１４は、主局１２と通信することができなくなるため、通信ネットワーク１６との通信リンクを維持することができなくなる。従って、従局１４がピコネットのカバレジエリアの外部に移動したときに、従局１４が通信ネットワーク１６との通信を維持することが必要とされている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従局がその主局のカバレジエリアの外部にあるときに、コントローラおよび通信ネットワークを用いて、従局と通信ネットワークの間の通信を維持する方法および装置に関する。一実施例では、従局がピコネット内にあるとき、従局は、周波数帯域ｆ_band（１）上の通信チャネルを用いて、その主局の通信範囲内にある。従局は、ピコネットの外部に移動すると、コントローラの通信範囲内に入り、コントローラと通信するように、周波数帯域ｆ_band（１）上の別の通信チャネルに切り替わる。従局は、コントローラの通信範囲の外部に移動すると、通信ネットワークまたは基地局の通信範囲内に入り、別の周波数帯域ｆ_band（２）上の通信チャネルに切り替わる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図２に、本発明によるワイヤレスネットワークグループ２０を示す。ワイヤレスネットワークグループ２０は、建物内の１または数フロアのような、対応する地理的エリア２１を有する。地理的エリア２１は、通信ネットワークの一部である基地局３０に対応するカバレジエリア（セル）３２内にある。基地局３０は当業者に周知である。ワイヤレスネットワークグループ２０は、地理的エリア２１内にある複数のピコネット２２−ｊおよびコントローラ２４を含む。各ピコネット２２−ｊは、主局２６−ｊおよび０個以上の従局２８−ｋを有する。主局２６−ｊは、従局２８−ｋおよびコントローラ２４と通信する通信装置であり、従局２８−ｋおよびコントローラ２４の間のデータ伝送の制御・管理を行うハードウェアおよびソフトウェアを有する。
【０００６】
主局２６−ｊは、その従局２８−ｋおよびコントローラ２４の間で、指定されたピコネットカバレジエリアでの通信を制御する私設ローカルデバイスである。これに対して、基地局３０は、指定されたマクロあるいはマイクロセルまたはＰＣＳエリア（すなわち、セル３２）に対してワイヤレス通信サービスを提供する公衆ユニットである。基地局３０は、ワイヤレスインタフェースを通じて周波数帯域ｆ_band（２）上でコントローラ２４と通信することも可能である。
【０００７】
主局２６−ｊは、ワイヤレスインタフェースを通じて周波数帯域ｆ_band（１）を用いて従局２８−ｋと通信し、有線またはワイヤレスインタフェースを通じてコントローラ２４と通信することが可能である。従局２８−ｋと通信するとき、各主局２６−ｊは、固有の周波数ホッピング系列ｆ_jにより規定される通信チャネルを使用する。ただし、周波数ホッピング系列ｆ_jは、周波数帯域ｆ_band（１）内の周波数ホッピング系列の有限集合（セット）ｆ_setの一部である。各主局２６−ｊは、対応する通信範囲Ｒ_jを有する。通信範囲Ｒ_jにおいて、主局２６−ｊは、従局２８−ｋと通信することができる。この通信範囲Ｒ_jは、ピコネット２２−ｊのカバレジエリアを規定する。なお、あるピコネット内の主局２６−ｊは、別のピコネット内の従局であることも可能である。
【０００８】
コントローラ２４は、主局２６−ｊ、従局２８−ｋおよび基地局３０と通信することが可能な通信装置であり、従局２８−ｋおよび主局２６−ｊの間のデータ伝送の制御・管理を行うハードウェアおよびソフトウェアを有する。コントローラ２４は、ワイヤレスインタフェースを通じて周波数帯域ｆ_band（２）を用いて基地局３０と通信し、また、ワイヤレスインタフェースを通じて周波数帯域ｆ_band（１）を用いて従局２８−ｋと通信する。従局２８−ｋと通信するとき、コントローラ２４は、固有の周波数ホッピング系列ｆ_cにより規定される通信チャネルを使用する。ただし、周波数ホッピング系列ｆ_cもまた、周波数帯域ｆ_band（１）内の周波数ホッピング系列の有限集合ｆ_setの一部である。コントローラ２４は、対応する通信範囲Ｒ_cを有する。通信範囲Ｒ_cにおいて、コントローラ２４は、従局２８−ｋと通信することができる。コントローラ２４の通信範囲Ｒ_cは、アクセスポイント２５を通じて補充することも可能である。アクセスポイント２５は、コントローラ２４の通信範囲を拡大する装置である。この通信範囲Ｒ_cは、ワイヤレスネットワークグループ２０の地理的エリア２１エリアを規定する。なお、地理的エリア２１には、コントローラ２４が従局２８−ｋと通信することができなくなることがあるギャップ２３が存在することがある。一実施例では、周波数帯域ｆ_band（１）は約２．４ＧＨｚであり、周波数帯域ｆ_band（２）は約８００または１８００ＭＨｚのいずれかである。
【０００９】
コントローラ２４は、次のようにして基地局３０とインタフェースする。コントローラは、周波数帯域ｆ_band（１）上の周波数ホッピング系列ｆ_cにより規定される通信チャネルで主局２６−ｊあるいは従局２８−ｋからデータを受信した後、そのデータを復調し、周波数帯域ｆ_band（２）上の通信チャネル上に再変調する。逆方向も同様である。
【００１０】
従局２８−ｋは、主局２６−ｊ、コントローラ２４および基地局３０またはその等価物と通信する通信装置である。従局２８−ｋは、周波数ホッピング系列の有限集合ｆ_setからの周波数ホッピング系列ｆ_jまたはｆ_cを用いて、任意の主局２６−ｊまたはコントローラ２４と通信することが可能である。また、従局２８−ｋは、ワイヤレスインタフェースを通じて周波数帯域ｆ_band（２）を用いて基地局３０と通信することも可能である。
【００１１】
従局２８−ｋは、起動されると、または、既に起動中のとき、ある周波数探索プロトコルに従って、主局装置または基地局３０との通信リンクを確立する。ただし、主局装置には、主局２６−ｊおよびコントローラ２４を含む。いったん主局装置との通信リンクが確立されると、従局２８−ｋは、リンクされた主局装置を通じて基地局と通信することができる。具体的には、主局装置が主局２６−ｊである場合、伝送路は、従局２８−ｋから、その主局２６−ｊ、コントローラ２４を通り、基地局３０に達する。逆方向も同様である。主局装置がコントローラ２４である場合、伝送路は、従局２８−ｋから、コントローラ２４を通り、基地局３０に達する。逆方向も同様である。なお、通信リンクは、従局２８−ｋと基地局３０の間で直接に確立されることも可能である。
【００１２】
図３に、本発明の一実施例により用いられる周波数探索プロトコルの流れ図３００を示す。ステップ３１０で、従局２８−ｋが起動される。ステップ３１５で、従局２８−ｋは、周波数ホッピング系列の有限集合ｆ_set内の周波数ホッピング系列ｆ_jまたはｆ_cで送信されている信号を探索する。ステップ３２０で、このような信号が１つ以上検出された場合、従局２８−ｋは、最強の、または、許容可能な信号対ノイズ比を有する検出信号に対応する主局装置を選択する。一実施例では、周波数ホッピング系列ｆ_jまたはｆ_cで送信されている信号は、あるしきい値を超える信号対ノイズ比を有する場合に、検出されたとみなされる。一実施例では、許容可能な信号対ノイズ比を有する信号が周波数ホッピング系列ｆ_jおよび周波数ホッピング系列ｆ_cで検出された場合、周波数ホッピング系列ｆ_jに対応する主局が、主局装置として選択される。
【００１３】
ステップ３２２で、従局２８−ｋは、その選択した主局装置へ、従局２８−ｋがその主局装置を選択したことを示す主局登録メッセージを送信する。主局登録メッセージは、選択された主局装置に対応する周波数ホッピング系列で送信される。ステップ３２５および３３５で、選択主局装置がコントローラ２４である場合、主局登録メッセージを受信すると、従局２８−ｋは、コントローラ２４によってコントローラレジストリに登録されることになる。コントローラレジストリは、従局２８−ｋが登録されている主局装置を示すデータベース（レジストリ）である。
【００１４】
しかし、選択主局装置が主局２６−ｊである場合、ステップ３３０で、主局登録メッセージを受信すると、主局２６−ｊは、従局２８−ｋを主局２６−ｊに登録することをコントローラ２４に指示するコントローラ登録メッセージをコントローラ２４に送信する。コントローラ登録メッセージは、有線またはワイヤレスインタフェースを用いて周波数ホッピング系列ｆ_cで送信される。ステップ３３５で、コントローラ登録メッセージを受信すると、コントローラ２４は、コントローラレジストリ内で、従局２８−ｋを主局２６−ｊに登録する。なお、従局２８−ｋが前にコントローラレジストリ内で別の主局装置に登録していた場合、前の登録は、コントローラレジストリ内で現在の登録で置き換えられる。一実施例では、主局２６−ｊは、その従局２８−ｋを主局レジストリにも登録する。主局レジストリは、主局２６−ｊに属し、対応する従局２８−ｋを示すデータベース（レジストリ）である。
【００１５】
従局２８−ｋは、主局装置に登録された後、または、主局登録メッセージを送信した後、ステップ３３８で、周波数ホッピング系列ｆ_jまたはｆ_cで送信されている信号を引き続き探索するが、周波数帯域ｆ_band（２）で送信されている信号は探索しない。ステップ３３９で、従局２８−ｋは、現在登録している主局装置によって送信されている信号よりも信号対ノイズ比が高い信号を検出した場合、ステップ３２０に進み、登録先となる新たな主局装置を選択する。そうでない場合、従局２８−ｋは、周波数ホッピング系列ｆ_jまたはｆ_cで送信されている信号の探索を続ける。代替実施例では、ステップ３３８で、従局２８−ｋは、周波数帯域ｆ_band（２）で送信されている信号も探索する。
【００１６】
なお、従局２８−ｋがコントローラレジストリに登録されているとき、コントローラ２４は、コントローラ２４を通じて従局２８−ｋのために通信リンクを設定するように基地局３０に指示するコントローラ−基地局登録メッセージを、基地局３０または通信ネットワークに送信する。コントローラ−基地局登録メッセージは、周波数帯域ｆ_band（２）で送信される。コントローラ−基地局登録メッセージを受信すると、基地局３０は、従局２８−ｋをレジストリに登録し、コントローラ２４を通じて従局２８−ｋに通信サービスを提供する。この通信リンクが設定されると、従局２８−ｋから、主局２６−ｊ、コントローラ２４を経て基地局３０までの通信リンクが確立する。
【００１７】
ステップ３１５に戻って、周波数ホッピング系列ｆ_jまたはｆ_cで送信されている信号が検出されない場合、ステップ３４０で、従局２８−ｋは、周波数帯域ｆ_band（２）で基地局３０または通信ネットワークによって送信されている信号を探索する。このような信号が検出された場合、ステップ３４５で、従局２８−ｋは、当業者に周知のようにして、基地局３０に登録を行う。そうでない場合、従局２８−ｋへのサービスは拒否され、従局２８−ｋは、ステップ３１５に進む。一実施例では、周波数帯域ｆ_band（２）で基地局３０によって送信されている信号は、あるしきい値より高い信号対ノイズ比を有する場合に、検出されたとみなされる。
【００１８】
従局２８−ｋは、基地局３０に登録された後、ステップ３５０で、周波数帯域ｆ_band（１）上で周波数ホッピング系列ｆ_jまたはｆ_cで送信されている信号の探索を続ける。従局２８−ｋは、このような信号を検出した場合、ステップ３２０に進み、登録先となる主局装置を選択する。従局２８−ｋが主局装置に登録した後、主局装置は、コントローラ２４に、コントローラ２４を通じて従局２８−ｋを基地局３０に再登録させる。例えば、従局２８−ｋがその新たな主局装置に主局登録メッセージを送った後、コントローラ２４に登録されると（ステップ３２０〜３３５）、コントローラ２４は、コントローラ２４を通じて従局２８−ｋを再登録するよう基地局３０に指示（命令）する基地局再登録メッセージを基地局３０に送信する。基地局再登録メッセージは、周波数帯域ｆ_band（２）で送信される。基地局３０は、基地局再登録メッセージを受信すると、コントローラ２４を通じて従局２８−ｋを再登録する。コントローラ２４を通じて従局２８−ｋを再登録することにより、基地局３０は、コントローラ２４を通じて従局２８−ｋと通信することができる。
【００１９】
従局２８−ｋが主局装置に登録された後、主局装置は、従局２８−ｋを登録解除することができる。図４は、主局装置の動作を示す流れ図４００である。ステップ４１０で、従局２８−ｋが登録している主局装置は、従局２８−ｋから送信されている信号の信号強度または信号対ノイズ比を連続してモニタする。ステップ４２０で、この信号強度または信号対ノイズ比がしきい値またはその他の値を下回る場合、主局装置は、コントローラレジストリ内で、従局２８−ｋを登録解除する。従局２８−ｋが現在コントローラレジストリ内で主局２６−ｊに登録している（すなわち、主局装置が主局２６−ｊである）場合、ステップ４３０〜４５０で、主局２６−ｊは、コントローラレジストリ内で主局２６−ｊから従局２８−ｋを登録解除するようにコントローラ２４に指示するコントローラ登録解除メッセージをコントローラ２４に送信する。従局２８−ｋが現在コントローラレジストリ内でコントローラ２４に登録している（すなわち、主局装置がコントローラ２４である）場合、ステップ４３０〜４５０で、コントローラ２４は、コントローラレジストリ内で自分自身から従局２８−ｋを登録解除する。
【００２０】
コントローラ２４が、同じ従局２８−ｋを別の主局２６−ｊまたは自分自身に再登録せずに従局２８−ｋを登録解除した場合（従局２８−ｋが新たな主局装置を選択した場合など）、ステップ４５５で、コントローラ２４は、従局２８−ｋのプロファイルを基地局３０に示すとともに、コントローラ２４によってコントローラレジストリから登録解除された従局２８−ｋとの通信を開始するよう指示するハンドオフメッセージを基地局３０に送信する。基地局３０は、ハンドオフメッセージを受信すると、基地局３０が従局２８−ｋと直接（コントローラ２４を通じてではなく）通信することができるように、自己のレジストリに従局２８−ｋを再登録する。ハンドオフメッセージは、周波数帯域ｆ_band（２）で送信される。その後、ステップ４６０で、コントローラ２４は、従局２８−ｋに、周波数帯域ｆ_band（２）で送信されている信号を探索し、その信号を検出したら、周波数帯域ｆ_band（２）上の検出信号に対応する基地局３０に再登録するよう指示する基地局登録メッセージを、その従局２８−ｋに送信する。別の実施例では、従局２８−ｋは、基地局登録メッセージを受信した後、周波数帯域ｆ_band（２）で送信されている信号を探索せずに基地局３０と直接通信することを開始する。この基地局登録メッセージは、周波数帯域ｆ_band（２）で送信される。あるいは、この基地局登録メッセージは、周波数ホッピング系列ｆ_cのみで送信されることも、周波数帯域ｆ_band（２）で送信される基地局登録メッセージとともに送信されることも可能である。
【００２１】
なお、図２は、セル３２（すなわち、基地局３０のカバレジエリア）が、ワイヤレスネットワークグループ２０に対応する地理的エリア２１を含むような実施例を示している。すなわち、地理的エリア２１内の任意の領域は、地理的エリア２１内のギャップ２３を除いては、基地局３０の通信範囲内にある。ほとんどの場合、地理的エリア２１内のギャップ２３は、セル３２内のギャップではない。従局２８−ｋは、ピコネットを出ると、依然として地理的エリア２１内にあると仮定されるため、基地局３０のカバレジエリア内にあることにより、ピコネット２２−ｊを出た後基地局３０に登録することが可能である。他の実施例も可能である。別の実施例では、地理的エリア２１は、２つの隣り合う基地局のカバレジ内にあることも可能である。この実施例では、コントローラ２４は、従局２８−ｋを出ようとしているピコネット２２−ｊに基づいて、特定の基地局に登録するよう従局２８−ｋに指示することが可能である。別の実施例では、地理的エリア２１の一部が基地局３０のカバレジエリア内にあり、地理的エリア２１のその他の部分は、いずれの基地局のカバレジエリア内にもない。この実施例では、コントローラ２４は、ピコネット２２−ｊを出た従局２８−ｋがセル３２内にあるかどうかにかかわらず、基地局３０に登録を試みるよう従局２８−ｋに指示することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、従局がその主局のカバレジエリアの外部にあるときに、コントローラおよび通信ネットワークを用いて、従局と通信ネットワークの間の通信を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による、ピコネットと呼ばれるワイヤレスネットワークの図である。
【図２】本発明によるワイヤレスネットワークグループの図である。
【図３】本発明の一実施例により用いられる周波数探索プロトコルの流れ図である。
【図４】主局装置の動作を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０ ワイヤレスネットワーク（ピコネット）
１２ 主局
１４ 従局
１６ 通信ネットワーク
２０ ワイヤレスネットワークグループ
２１ 地理的エリア
２２ ピコネット
２３ ギャップ
２４ コントローラ
２６ 主局
２８ 従局
３０ 基地局
３２ セル

Claims (19)

1. 通信ネットワークにおいて通信リンクを維持する方法であって、
   主局装置を介して、第１のワイヤレスカバレッジエリアを有するコントローラにおいて登録解除を開始するステップであって、該登録解除は周波数帯域ｆ_band（１）上の通信チャネルを用いて該主局装置と通信する従局を登録解除するものである、ステップ、
   第２のワイヤレスカバレッジエリアを有するネットワーク要素に登録するよう前記従局に指示する第１のメッセージを、前記コントローラから周波数帯域ｆ_band（２）を用いて、該従局にワイヤレスで送信するステップであって、前記第１のワイヤレスカバレッジエリアが該第２のワイヤレスカバレッジエリア内にあり、前記通信ネットワークの階層において該ネットワーク要素が前記主局装置よりも上位にある、ステップ、及び
   前記周波数帯域ｆ_band（２）を用いて、前記従局との通信を開始することを前記ネットワーク要素に指示する第２のメッセージを前記コントローラから前記ネットワーク要素にワイヤレスで送信するステップ
   を備え、
   前記従局と前記主局装置の間で伝送される信号の、該主局装置で測定される信号強度が閾値を下回る場合に、該従局は、該主局装置から前記コントローラに送信された登録解除メッセージに基づいて登録解除される、方法。
2. 前記従局を示す登録メッセージを、前記主局装置から前記周波数帯域ｆ_band（１）で受信するステップ、及び
   前記開始するステップの前に、前記従局を前記主局装置に登録するステップ
   をさらに備える請求項１に記載の方法。
3. 前記コントローラを通じて前記従局を前記ネットワーク要素に登録するよう前記ネットワーク要素に指示する別のメッセージを送信するステップ
   をさらに備える請求項１に記載の方法。
4. 登録解除メッセージが受信されると、前記従局は登録解除されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記周波数帯域ｆ_band（１）で前記従局と前記主局装置の間で送信される信号の強度がしきい値を下回るときに、前記従局は登録解除されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記周波数帯域ｆ_band（１）上で、前記主局装置に対応する通信チャネルをモニタするステップ
   をさらに備える請求項５に記載の方法。
7. 前記通信チャネルは周波数ホッピング系列によって規定されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記第１のメッセージは、周波数帯域ｆ_band（２）を用いて送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記従局と直接に通信するよう前記ネットワーク要素に指示するハンドオフメッセージを前記ネットワーク要素に送信するステップ
   をさらに備える請求項１に記載の方法。
10. 前記ハンドオフメッセージは前記周波数帯域ｆ_band（２）で送信されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 通信リンクを維持する方法であって、
    従局において、周波数ホッピング系列のセットから１個以上の周波数ホッピング系列を探索するステップ、
    第１主局装置に対応する第１周波数ホッピング系列が検出された場合、前記従局を第１主局装置及びコントローラに登録するステップであって、該第１周波数ホッピング系列が該第１主局装置に対応付けられている、ステップ、
    前記周波数ホッピング系列のセット内の周波数ホッピング系列を連続的にモニタするステップ、及び
    前記第１の周波数ホッピング系列で送信される信号よりも高い信号強度を持つ、（１）前記コントローラ又は（２）第２の主局装置及び前記コントローラ、の一方に対応付けられる第２の周波数ホッピング系列で送信される信号を前記従局が検出した場合、（１）該コントローラ又は（２）該第２の主局装置及び該コントローラ、の一方に該従局を登録するステップ
    を備える方法。
12. 前記従局を第１主局装置に登録するステップが、
    前記第１周波数ホッピング系列を用いて、登録メッセージを前記第１主局装置に送信するステップからなることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記従局を第２主局装置に登録するステップが、
    前記第２周波数ホッピング系列を用いて、登録メッセージを前記第２主局装置に送信するステップからなることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記周波数ホッピング系列のセットは、第１周波数帯域ｆ_band（１）を使用することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 前記セット内で周波数ホッピング系列が検出されない場合、第２周波数帯域ｆ_band（２）を用いて送信されている信号を探索するステップ
    をさらに備える請求項１４に記載の方法。
16. 前記第２周波数帯域ｆ_band（２）が検出された場合、該第２周波数帯域ｆ _band （２）に対応している通信ネットワークに登録するステップをさらに備える請求項１５に記載の方法。
17. 通信ネットワークに登録するよう前記従局に指示する登録メッセージを受信するステップ、
    第２周波数帯域ｆ_band（２）を用いて前記通信ネットワークに登録するステップ
    をさらに備える請求項１１に記載の方法。
18. 通信ネットワークにおいて通信リンクを維持するための方法であって、
    第１のワイヤレスカバレッジエリアを有する第１主局装置において、該第１主局装置に対応する第１周波数ホッピング系列により従局から第１登録メッセージを受信するステップ、
    第２のワイヤレスカバレッジエリアを有する第２主局装置に対応する第２周波数ホッピング系列により前記第１主局装置から第２登録メッセージを送信するステップであって、前記通信ネットワークの階層において該第２主局装置が該第１主局装置よりも上位にある、ステップ、
    前記第１主局装置において、前記従局から前記第１周波数ホッピング系列により送信される信号の強度をモニタするステップ、及び
    前記第１周波数ホッピング系列により送信される信号の強度がしきい値を下回る場合、前記第２周波数ホッピング系列により登録解除メッセージを前記第１主局装置から前記第２主局装置に送信するステップ
    を備える方法。
19. 前記第１および第２周波数ホッピング系列は、同じ周波数帯域上の周波数ホッピング系列のセットの一部であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。

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