TWI324894B - Method and system for station location based neighbor determination and handover probability estimation - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明與無線通訊系統有關。更特別的，本發明與一 種根據站台位置進行鄰近決定與交換率估算的方法與系統 有關。 【先前技術】 無線區域網路（WLANs)與其他無線存取技術的整合， 在發展無線存取技術的多種不同技術中變的愈來愈重要。 允許遍及異類網路服務無缝交付的交換機制與步驟也是多 種技術整合的主要重點。 特別是在電氣和電子工程師協會（IEEE)標準中， 802.11已經負責提供其他能夠快速反應以改變在該無線 區域網路本身之中情況的機制與通知。這些通知提供有關 該無線區域網路或供應服務存取技術目前狀態的細節。 支援一特定服務（例如’聲音或高速資料）的鏈結品 質（例如，接收訊號強度指（RSSI)、位元錯誤率（ber)、 封包錯誤率（PER))、鏈結能力以及該遞送服務的服務提供 者細節，都是802· 11所能夠提供的資訊範例。此資訊使得 現有移動性㈣機制可以設定交㈣存取資源，以繼續由 該使用者最初請麵具有相同或相似品質的服務遞送。、 重要的疋注意在較上層接收該通知與觸發之後，接著 疋種忙於決疋作法的存取技術。然而，為了避免所謂的’， 乒乓（ping-pong) ’，效應，交換所需的通知提示必須提供 ==㈣糊，錢紐_決定_ 般來說，利用^種主要 ^不再適合或是發現_較佳的候選前 選=決疋在-區域中遍及所有可利用存取技術的最佳^ 目=有根據財儲存於該存取財的量測與資 二 交換候選選擇與發現的方案。資訊是利用鄰、斤 ㈤並的喊儲存’提供軸路的快 :點所取得的量測問題。當該基站或該存取點常 = 寺因為地圖並未常常更新而使得問題更加嚴重。 雖然量測與設定是集中保存於該存取點，卻可 ^站（STA)處產生交換決定。然而，目前方案並备法考〆 ===:即使該站一於量軸預 因此提供-種以站台位置為基礎之鄰近決定及交 估异，而不受到先前技術所限制的方法及裳置是值往 的0 ° 【發明内容】 本發明提供-種當該目前鏈結不再適合提供服務時， 估算交換最佳鄰賴綠m财法射統也估算在 一特定胞元中該交換應該被執行的預期時間，以及決定朝 向一特定胞元發生交換率。 【實施方式】 结(STA)包含但不侷限為—使用者配備、無 ί傳輸/接收早70、蚊式或行動的用戶料、呼叫器，或 1何可以在無線環境中操作的其姆置形式。當之後談 至予取點UP) 4 ’其包含但不僞限為節點卜位置控制 器、基站或是任何在無線環境中的其他介面裝置形式。 第1圖顯示一種具備多數個存取點綱、AP2、AP3、 AP4與AP5、-存取控制器AC、基站bs與—目標站台㈣ ^無線區域鱗（讀）_。魏敘述較換方法也同樣 =用於異類網路中，因此周圍的存取點及/或在該站台 STA1附近的基站是胁不同的鱗，料是該麟區域網 = _路。根據本發明，鼓換較佳的是根 ^目“站台STA1的知識所蚊，其包含該站台STA1目 關聯結存取點AP1與鄰近候選存取點AP2-AP5的位置 與移動方向，以及由該目標站台觀及其 近於該相同座標站台歷史量測所回報的量測。 在 > 考》亥、’同路丨〇〇描述根據本發明以站台位置為基 礎的鄰近;較佳方法。最初，該行躺台與該存取 =P1聯結° _作的方向1〇1是離開該存取點奶並在 =取點API胞几邊緣。在此位置處，需要該站台咖 的交換以轉該網路的通訊鏈結不情。為了促進交換， 存取控制器（Ac)或任何其他在該無線區域網路中控制 該存=的集中實體估計該站台STA1移動的速度與方 f㈣存取w基輯交換位置，及決定該站台 STA1接近該胞το邊界的可紐，及因此的交換需要。 關於該站台STA1移動的速度與方向矩陣較佳的是— 置不同存取點與基站信號強度量測的顯性 函數置測。有關該候選存取點與基站的位置矩陣，則是— ϊί =!:台,STA1與該目前存取點Αρι兩處所接收信號 測。該存取控制器收集關於在該無線區域網 :::二取Γ!前位置資訊。每個存取點api-ap5都 ^ I測’並回報至該存取控制11 AC或是盆 體。每個存取點AP1—AP5也實作傳輸信號與接 罝測，以決定其胞元邊界。這些量測可 f則疋糸統的協助下進行。該存取點APHP5則儲存用 制器AC或該目標站台_的網路實 t邊界1難麵是為了任何可能故意或非故音所赵 =重新定位而週期性的產生。根據該站台二 :该存取點AP1—AP5/基站Bs矩陣，該存 = =選擇從該存取點奶所進行的交換最二 替代的，_7〇邊界是以鄰近網路 定。為了簡化’⑽顯示該目標站台伽的^ :y以包含多數個位於-或多個存取點胞元”的其ί 根據本發明，在該網路之中的任-個其他站台回報在 丄 : 連、、’°上的量測，包含接收信號強度與鏈結品質（例 錯誤率（BER))。從這些回報量測，該存取控制器 庆疋在該無線區域網路中所有胞元邊界位置的估管， ^該網路中任—點相距該目標站台伽目前位^與這 邊界的距離。在該站台及/或該存取點並非固定的行 入衣，中，可以如同該移動本身所要求而定時進行。此包 3 口疋的週期性量秦χ及由該移動本 =站台的協助之下，該目標站台㈣現在具有 為AC所提供，其本身可獲得的正確位置資訊，因此改盖 2存取點API至該最健選存取_賴進行。此外，二 乂力率耗費並藉此保存電池資源、。上述存取點APHp5位 置及其各別胞το邊界的量測也可以為了周遭基站BS或任 何其他網路實體而產生。 該存取控制ϋ AG與該目標站纟STA1即在該無線區域 網路1GG中的任何其他行動或固定式站台，進行像是該存 取點AP1-AP5及該基站bs的位置及該胞元邊界資訊等的無 線=域網路議網路拓撲資訊通訊。為了接收此資訊，該 1標站台STA1在該系統存取或是該目標站台STA1所要求 日守，從该存取控制器Ac請求網路拓撲資訊。與該請求一 起’该站台STA1也提供其目前位置座標。該站台咖根 據全球位置測定緖與由該祕所提供_路地圖兩者而 知道其本纟的位置。該網路地目提供該網路拓撲的細節， 而可以藉由例如三角測量而協助計算位置。 替代的，該服務存取點AP1可以利用無線電傳播資訊 10 1324894 而使用該站台STM目前位置的估算。在此步驟由該存取點 API所利用的-種計算範例包含從該站台STA1取得全球位 置測定系統座標，並追蹤這些座標隨著時_改變，以決 定該站台STA1的方向資訊與位置。這接著絲估算該站台 STA1抵達該胞元邊界的預期時間，以及需要開始進行交二 的位置。 在遞送由贿取㈣器AC職供無__路拓撲 貧訊的初朗報域料STA1讀，進行後續資訊的更新 以與該站台STA1的移動性相符。該站台STM可以在侧 移動及信號品質跨過門糾，來自於存取控制器^ 的更新。該請求辭触的是轉得最新減的時間以及 該移動的速度與方向細。該站自可崎據全球位置測定 系統與來自其他存取點AP2_AP5與目前存取點肥的量測 而H、本;^的移動。該存取控制H或其他的網路實體可 以根據來自於舰纟STA1的量斷算該料stai的移 ^由及站σ STA1所接收的無線區域網路拓撲資訊是根據 該站台STA1的目前位置。當該站台STA1朝向該目前胞元 的外侧邊界移動時，該站台則使用該拓撲#訊與目前移 ^的速度與方向知識，決定減-特定候選胞元邊界的可 成性。該可能性有關於在—預定㈣之中，該站台STA1 將會多快抵達該存取點Αρι的胞元邊界。舉例而言，其可 以利用95%的可能性估算該站台STA將在5亳秒内抵達該 胞元邊界。這可利用特定間隔的速度與方向採樣以及相距 該胞元邊界的距離知識所計算。 (S) 11 第2圖顯示一種具備多數個存取點Αρι、Ap2、Ap3、 AP4與AP5，以及一行動站台STA1的無線區域網路2〇〇。 在此第二實施例中，無須存取控制器的協助便可達到該站 台STA1的交換〇該後續範例敘述一種根據此第二實施例所 進行以位置為基礎的交換。首先，該站台STA1與該存取點 API聯結。該站台STA1的地理位置與其移動方向則利用與 上述參考第1圖所描述的相同技術，由該存取點Αρι決定。 同時，該鄰近存取點AP2、AP3、AP4與AP5回報對於 其本身胞元邊界位置的估算。在此實施例之下，該站台 STA1在接近鄰近存取點Ap2_Ap5時，可以偵測並接收來自 該鄰近存取點AP2-AP5的信號<亥站台STA1也可以在所謂 的沈靜期間讀取此資訊。因此’該站台STA1直接地從該網 路獲得該胞7L邊界資訊，而無賴集巾式存取控制器介 t。此外，該存取點AP1可以讀取其他存取點AP2-AP5的 #號。然而該存取‘點APHP5可能不需要彼此回報，該存 取點API可以將由該存取點Αρι讀取來自該存取點 AP2-AP5的胞元邊界資訊，回報至該站台_。較佳的， 提供每個胞元的四個地理座標（例如，南、北、東、西座 標）。替代的’為了就邊界贿轉析度也可讀供其他 座標。如果該存取點AP1-AP5為可移動的，該胞元邊緣估 算便根據週期性而更新。該存取點Ap卜Ap5可以使用全球 位置測定系統技術的協助導出該座標。 該站台STA1在系統存取或需要的時候從該服務存取 點API請求無線區域網路200相撲資訊。該請求提供該站 1324894 . 台STA1的目前位置座標與從該服務存取點AP1所接收的信 .&強度|測。選擇性的’該請求也提供有關來自該存取點 • AP2_AP5所接收所產生的量測，及/或由該存取點AP1_AP5 彼此所產生的量測。 該初始服務存取點API利用以上參考第丨圖所敘述的 矩陣’決定該站台STA1抵達該鄰近存取點Ap2_Ap5胞元邊 界的交換率。該服務存取點AP1聯結用於可存取鄰近存取 點AP2-AP5的加權因子，因此該站台STA1可以選擇最佳的 ►交換候選。根據該加權因子’該交換候選Ap2_Ap5則利用 不中斷通訊鏈結的成功交換率進行排序。替代的，該存取 點API提供無線區域網路2〇〇拓撲資訊，像是存取點位置 與信號品質’而該站台STA1實作估算相距_近存取點 AP2-AP5胞το邊界的距離所需要的計算，並藉此選擇最佳 的交換候選。 除了決定最佳交換候選以外，也由該存取點Αρι或該 _站纟則計算可能發生的交換時間。此交換時間是在該站 台STA1接近每個各別的交換候選胞元邊界時，根據每個交 換候選存取點的胞元邊界接近程度’以及該移動站台伽 的方向與速度所估算。 當該服務存取點API決定該加權因子，每個因子可以 根據該鄰近麵點AP2-AP5的魏錢品f進行調整與微 調，以做為該站自STA1的量測，並由該站台伽回報至 該存取點AP卜該站台STA1可以在該站台咖並不傳輸 至該存取點API的期間，取得這些存取點勝奶的量測。 13 第3圖顯示在-站台STA1與服務存取點Αρι之間所 交換的量測信息信號圖。站台STA1包括一量測處理器3〇ι 而存取點API包括一量測處理器3〇2，以決 所使用的後續量測以及估算直到該預期交換的時間二在利 用全球位置測定系統決定其地理位置之後，站台在 後續信息303〗至303n處將該座標回報至該存取點Αρι。 根據多數位置座標，該服務存取點Αρι追蹤該站△ 的移動，以計算該站台STA1的速度與方向’並在^息3〇4 處將該結果回報至該站台STA卜站台STA1也在信息3〇5 處回報有關鄰近存取點AP2-AP5的接收信強度量測。該站 台STA1在信息306處請求網路拓撲資訊，其包含對於該 鄰，存取點AP2_AP5的胞元邊界定義。根據該接收信號強 度量測，該服務存取點API更新該網路拓撲資訊，並在信 息307處將其回報回該站纟STA1。利用該網路拓撲資訊 與該站台STA1接收的移動量測，可實作計算3〇8以決定 對於任何特鄰近存取點AP2_AP5的交換率，並估算發生交 換的時間。 本發明也適用於任何無線通訊網路，包含但不侷限為 IEEE 802技術、像是第三代合作伙伴計晝（3GF>p)或第三 代合作伙伴5十晝2 (3GPP2)的胞元標準，以及與IEEE802 無線區域網路的標準化及專有無線技術，包含802.15藍 芽、HIPERLAN/2等等。更特別的，可適用的IEEE 8〇2技 術包含： •無線區域網路基線空中介面標準： 1324894 802.11基線 8〇2.lla正交分頻多工5兆赫無線區域網路 (802.11a OFDM 5GHz WLAN) 8〇2.llb面速直接序列展頻技術2· 4兆赫無線區 域網路（802.11b HR-DSSS 2.4GHz WLAN) 8〇2.llg正交分頻多工2.4兆赫無線區域網路 (802.11g OFDM 2.4GHz WLAN) 8〇2_llj正交分頻多工l〇百萬赫可選擇無線區域 網路（802.1 lj OFDM 10MHz option WLAN ) 8〇2·11η高產量無線區域網路（802 lln High-Throughput WLAN ) 為了特定方案的無線區域網路標準增補延伸操作： 8〇2.lle服務品質擴充（包含無線相容多媒體商標 (WMM 與 WMM/2 ))( 802.11 QoS extensions ) 8〇2.lls擴充服務區段網狀網路（8〇211aESSMesh) _ 8〇2· 1 lk 無線電資源量測（8〇2.1 ik Radio Resource Measurement) _ 802.1 lv 無線網路管理（802.1 ivwireiess Network Management) _ 802.21 媒體獨立父換（802.21 Media Independent Handover ) 本發明可以在需要的任何無線通訊系統型式中實作e 藉由範例。本發明可以在任何的8〇2形式系統中實作，包 含但不侷限於802.11、802.16與802. 21，或是任何的其 15 1324894 他無線通訊系統型式。本發明也可 的軟體。本發明可適用於無線網路系 負料鏈結層、網路層與傳輸層。 二 、 施例特定結合在較佳實 件使 件以不㈣切合，或不結合岐式制。 4 1324州 【圖式簡單說明】 r例舰結合該伴賴示的方式，從後續對一較佳 _的敘述’可以得到對本發明的詳細瞭解，其中·· 定結構；1 根據本發_料位置絲礎的鄰近決 第2圖顯τ轉本發明⑽台位置資訊為基礎的交換 結構，以及 #第3圖.、'、貞不在_服務存取點_台之㈣了交換決策 計异所交_量_息信號圖。 【主要元件符號說明】 AP1-AP5存取點 BS基站

AC存取控制器 STA1目標站台 101-105動作方向 201-205動作方向 100無線區域網路 200無線區域網路 17

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 的算一站台（STA)交換率與開始時間 基於從至少-鄰近存取點之接收的 似的-動態位置，該系統資訊為該STA的一^ 決定該至少-鄰近存取點的胞元邊界； = STA傳送該系統資訊的—請求與該至少—鄰近存取 點的該胞兀邊界作為該STA位置的函數； 根據該STA的動態位置與該至少 統資訊以及該胞元邊界來決定斜料谷丨仔取點的該糸 —最高瓣：μ 傭㈣—鄰近存取點的 根據該最高交換率來估算對於該 交換的起始時間。 《存取點之 ^艮射請專利範圍第1項的方法，其中該鄰 點與異類網路聯結。 3. 根據申請專利範圍第j項的方法 供其他存取闕訊。 4. 根據申請專利範圍第3項的方法，進—步包括： 根據與該STA交換率有關的矩陣，而將加權因子與該至 少-鄰近存取點聯結，藉此該STA決定具有最高交換 該鄰近存取點。 5. 根據申請專利制第4項的方法其巾該加權因子 是根據由該STA所回報來自於鄰近存取點所取得的接收作 號品質8 ° 解蚓彡。日修正替换頁 6·根據申請專利範圍第1項的方法，更包含從一服務 存取點接收網路拓撲資訊，藉此該STA使用該資訊以估算 與該胞元邊界的距離。 7. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該系統資訊 由該STA在系統存取時請求。 8. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該STA基於 該S TA的動態位置請求系統資訊的更新，其中該動態位置 包含該STA移動的速度與方向。 9. 根據申請專利範圍第8項的方法，其中該更新是在 一信號品質低於一預定門檻時觸發。 10. 根據申請專利範圍第1項的方法，更包含從至少一 鄰近存取點接收系統資訊，其中該系統資訊包含在該存取 點及基站的量測而不是一服務存取點。 11. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該系統資訊 包含相對於該鄰近存取點的各個存取點之地理資訊與訊號 強度測量。 根據申請專利範圍第1項的方法，其中該系統資訊 使用一全球定位系統(GPS)*驅動。 。 僂種在具有複數存賴的無線網財的行動無線 傳輸接收早元（WTRU)，其包括： 一處理器，用以蚊該無線傳輸接收單元的地 決疋從鄰近存取點所接收信號的信號 二 少一鄰近存取關交換率。 料异對於至 14.根據申請專利範圍第13項的無線傳輪接收單元， 其中該處理器進一步計算發生對 預期交換時間。 ㈣存取點的一 1中1if料請專利翻第13項的無轉輸接收單元， 二接㈣—服務存取點根據該無錄 動的量Ξ單摘地理座標所決糾該無線傳輸接收單切 請專利範㈣13項的無線傳輸接收單元， 11理城行該無線傳輸接收單元地理位置的多個決 中請專利翻第13項的無線傳輸接收單元， 、μ理器進-步用以接收網路域該網路 至少一鄰近存取點的胞元邊界定義。 撲包各 匕根據申請專利範圍第13項的無線傳輸接收單元， ㈣夕個讀率是由該處理騎妓 等鄰近存取點中選擇-最佳交換候選。允^該

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