TWI483633B - 以站台位置為基礎之鄰近決定及交換率估算方法及裝置 - Google Patents

Description

以站台位置為基礎之鄰近決定及交換率估算方法及裝置

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。

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縫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管理機制可以設定交換的存取資源，以繼續由該使用者最初請求所具有相同或相似品質的服務遞送。

重要的是注意在較上層接收該通知與觸發之後，接著是一種 忙於決定作法的存取技術。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一有效性期間與作用時間，其使得較上層能夠決定何時需要進行交換。

一般來說，利用兩種主要門檻觸發交換。其為該目前鏈結不再適合或是發現一較佳的候選。遍及異類網路的交換必須決定在一區域中遍及所有可利用存取技術的最佳候選者。

目前有根據集中儲存於該存取點中的量測與資訊門檻，以滿足交換候選選擇與發現的方案。資訊是利用鄰近地圖並的形式儲存，提供該網路的快速對照並將此資訊關聯至不同區域。這引起從該存取點觀點而不是從該客戶站觀點所取得的量測問題。當該基站或該存取點常常移動時，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，卻可能在該客戶站(STA)處產生交換決定。然而，目前方案並無法考慮到該站台處的量測，即使該站台本身是位於量測交換預期候選的最佳位置中。

因此提供一種以站台位置為基礎之鄰近決定及交換率估算，而不受到先前技術所限制的方法及裝置是值得嚮往的。

本發明提供一種當該目前鏈結不再適合提供服務時，估算交換最佳鄰近的方法與系統。該方法與系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。

AP1-AP5‧‧‧存取點

AC‧‧‧存取控制器

BS‧‧‧基站

STA1‧‧‧目標站台

100‧‧‧無線區域網路

200‧‧‧無線區域網路

201-205‧‧‧動作方向

101-105‧‧‧動作方向

藉由範例並結合該伴隨圖示的方式，從後續對一較佳範例的敘述，可以得到對本發明的詳細瞭解，其中：第1圖顯示根據本發明以站台位置為基礎的鄰近決定結構；第2圖顯示根據本發明以站台位置資訊為基礎的交換結構；以及第3圖顯示在一服務存取點與站台之間為了交換決策計算所交換的量測信息信號圖。

此後，站台(STA)包含但不侷限為一使用者配備、無線傳輸/接收單元、固定式或行動的用戶單元、呼叫器，或是任何可以在無線環境中操作的其他裝置形式。當之後談到存取點(AP)時，其包含但不侷限為節點B、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AP1、AP2、AP3、AP4與AP5、一存取控制器AC、基站BS與一目標站台STA1的無線區域網路(WLAN)100。在此敘述的交換方法也同樣適用於異類網路中，因此周圍的存取點及/或在該站台STA1附近的基站是屬於不同的網路，而不是該無線區域網路100所處的相同網路。根據本發明，該交換較佳的是根據該目標站台STA1的知識所決定，其包含該站台STA1目前相關聯結存取點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STA1及其他曾經位於或靠近於該相同座標站台歷史量測所回報的量測。

現在參考該網路100描述根據本發明以站台位置為基礎的鄰近決定較佳方法。最初，該行動站台STA1與該存取點AP1聯結。該動作的方向101是離開該存取點AP1並在該存取點AP1胞元邊緣。在此位置處，需要該站台STA1的交換以維持該網路的通訊鏈結不中斷。為了促進交 換，一存取控制器(AC)或任何其他在該無線區域網路中控制該存取點的集中實體估計該站台STA1移動的速度與方向，並決定候選存取點或基站的交換位置，及決定該站台STA1接近該胞元邊界的可能性，及因此的交換需要。

關於該站台STA1移動的速度與方向度量較佳的是一種地理位置與來自不同存取點與基站信號強度量測的顯性函數量測。有關該候選存取點與基站的位置度量，則是一種在該目標站台STA1與該目前存取點AP1兩處所接收信號強度的函數量測。該存取控制器收集關於在該無線區域網路之中該存取點的目前位置資訊。每個存取點AP1-AP5都實作其目前位置的量測，並回報至該存取控制器AC或是其他的集中實體。每個存取點AP1-AP5也實作傳輸信號與接收信號的量測，以決定其胞元邊界。這些量測可以由全球位置測定系統的協助下進行。該存取點AP1-AP5則儲存用於其他像是該存取控制器AC或該目標站台STA1的網路實體所參考的資訊。由每個存取點AP1-AP5所進行的位置與胞元邊界量測較佳的是為了任何可能故意或非故意所產生的存取點重新定位而週期性的產生。根據該站台STA1度量與該存取點AP1-AP5/基站BS度量，該存取控制器AC協助該站台STA1選擇從該存取點AP1所進行的交換最佳候選。

替代的，該胞元邊界是以鄰近網路站台的協助所決定。為了簡化，第1圖只顯示該目標站台STA1。然而，該網路可以包含多數個位於一或多個存取點胞元之中的其他站台。

根據本發明，在該網路之中的任一個其他站台回報在其目前連結上的量測，包含接收信號強度與鏈結品質(例如，位元錯誤率(BER))。從這些回報量測，該存取控制器AC決定在該無線區域網路中所有胞元邊界位置的估算，以及在該網路中任一點相距該目標站台STA1目前位置與這些 胞元邊界的距離。在該站台及/或該存取點並非固定的行動環境中，可以如同該移動本身所要求而定時進行。此包含固定的週期性量測以及由該移動本身所觸發的量測。在鄰近站台的協助之下，該目標站台STA1現在具有該存取控制器AC所提供，其本身可獲得的正確位置資訊，因此改善從存取點AP1至該最佳候選存取點的交換進行。此外，減少功率耗費並藉此保存電池資源。上述存取點AP1-AP5位置及其各別胞元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。

該存取控制器AC與該目標站台STA1即在該無線區域網路100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區域網路100網路拓撲資訊通訊。為了接收此資訊，該目標站台STA1在該系統存取或是該目標站台STA1所要求時，從該存取控制器AC請求網路拓撲資訊。與該請求一起，該站台STA1也提供其目前位置座標。該站台STA1根據全球位置測定系統與由該網路所提供的網路地圖兩者而知道其本身的位置。該網路地圖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而使用該站台STA1目前位置的估算。在此步驟由該存取點AP1所利用的一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間的改變，以決定該站台STA1的方向資訊與位置。這接著用來估算該站台STA1抵達該胞元邊界的預期時間，以及需要開始進行交換的位置。

在遞送由該存取控制器AC所提供無線區域網路拓撲資訊的初始回報至該站台STA1之後，進行後續資訊的更新以與該站台STA1的移動性相符。該站台STA1可以在偵測移動及信號品質跨過門檻時，請求來自於存取控制器AC的更新。該請求頻率較佳的是跟獲得最新拓撲的時間以 及該移動的速度與方向有關。該站台可以根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AP1的量測而偵測其本身的移動。該存取控制器或其他的網路實體可以根據來自於該站台STA1的量測計算該站台STA1的移動。由該站台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側邊界移動時，該站台STA1使用該拓撲資訊與目前移動的速度與方向知識，決定抵達一特定候選胞元邊界的可能性。該可能性有關於在一預定時間之中，該站台STA1將會多快抵達該存取點AP1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毫秒內抵達該胞元邊界。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。

第2圖顯示一種具備多數個存取點AP1、AP2、AP3、AP4與AP5，以及一行動站台STA1的無線區域網路200。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。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AP1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AP1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。該站台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元邊界資訊，而無須該集中式存取控制器介入。此外，該存取點AP1可以讀取其他存取點AP2-AP5的信號。然而該存取點AP1-AP5可能不需要彼此回報，該存取點AP1可以將由該存取點AP1讀取來自該存取點AP2-AP5的胞元邊界資訊，回報至該站台STA1。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，為了胞元邊界的較佳解析度也可以提供其他座標。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AP1-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AP1請求無線區域網路200拓撲資訊。該請求提供該站台STA1的目前位置座標與從該服務存取點AP1所接收的信號強度量測。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AP1利用以上參考第1圖所敘述的度量，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AP1提供無線區域網路200拓撲資訊，像是存取點位置與信號品質，而該站台STA1實作估算相距該鄰近存取點AP2-AP5胞元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AP1或該站台STA1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STA1的方向與速度所估算。

當該服務存取點AP1決定該加權因子，每個因子可以根據該鄰近存取點AP2-AP5的接收信號品質進行調整與微調，以做為該站台STA1的量測，並由該站台STA1回報至該存取點AP1。該站台STA1可以 在該站台STA1並不傳輸至該存取點AP1的期間，取得這些存取點AP2-AP5的量測。

第3圖顯示在一站台STA1與服務存取點AP1之間所交換的量測信息信號圖。站台STA1包括一量測處理器301而存取點AP1包括一量測處理器302，以決定為了交換率所使用的後續量測以及估算直到該預期交換的時間。在利用全球位置測定系統決定其地理位置之後，站台STA1在後續信息3031至303n處將該座標回報至該存取點AP1。根據多數位置座標，該服務存取點AP1追蹤該站台STA1的移動，以計算該站台STA1的速度與方向，並在信息304處將該結果回報至該站台STA1。站台STA1也在信息305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，其包含對於該鄰近存取點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AP1更新該網路拓撲資訊，並在信息307處將其回報回該站台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308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畫(3GPP)或第三代合作伙伴計畫2(3GPP2)的胞元標準，以及與IEEE 802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 802技術包含：

●無線區域網路基線空中介面標準：

■802.11基線

■802.11a正交分頻多工5兆赫無線區域網路(802.11a OFDM 5GHz WLAN)

■802.11b高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)

■802.11g正交分頻多工2.4兆赫無線區域網路(802.11g OFDM 2.4GHz WLAN)

■802.11j正交分頻多工10百萬赫可選擇無線區域網路(802.11j OFDM 10MHz option WLAN)

■802.11n高產量無線區域網路(802.11n High-Throughput WLAN)

●為了特定方案的無線區域網路標準增補延伸操作：

■802.11e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)

■802.11s擴充服務區段網狀網路(802.11a ESS Mesh)

■802.11k無線電資源量測(802.11k Radio Resource Measurement)

■802.11v無線網路管理(802.11v Wireless Network Management)

■802.21媒體獨立交換(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。藉由範例。本發明可以在任何的802形式系統中實作，包含但不侷限於802.11、802.16與802.21，或是任何的其他無線通訊系統型式。本發明也可以實作為中介軟體或是應用基礎的軟體。本發明可適用於無線網路系統或裝置的資料鏈結層、網路層與傳輸層。

雖然本發明的特徵與元件已經利用特定結合在較佳實施例中敘述，每個特徵與元件都可以單獨而不與該較佳實施例的其他特徵與元件使用，或是與本發明其他特徵與元件以不同方式結合，或不結合的方式使用。

AP1-AP5‧‧‧存取點

AC‧‧‧存取控制器

BS‧‧‧基站

STA1‧‧‧目標站台

100‧‧‧無線區域網路

101-105‧‧‧動作方向

Claims (10)

1. 一種無線傳輸/接收單元(WTRU)，配置以執行從一當前節點B至一第一節點B或一第二節點B的一交換，該WTRU包含：一接收器，配置以從該第一節點B接收一第一信號，以及從該第二節點B接收一第二信號；一處理器，配置以：基於該WTRU之速度決定一度量；以及基於該度量決定該第一節點B及該第二節點B間之一交換候選者；基於該WTRU與該交換候選者的一胞元邊界的接近程度、該WTRU的該速度以及該WTRU正移動的一方向決定一交換時間；以及基於該決定的交換時間，交換至該交換候選者。
2. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中該度量亦基於該WTRU正移動的該方向。
3. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中該接收器更配置以從該當前節點B接收網路資訊。
4. 如申請專利範圍第3項所述的WTRU，其中該網路資訊包含以下至少一者：網路拓撲資訊、與一WTRU的當前位置相關的資訊以及鄰近節點B的一列表。
5. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中當該WTRU沒有傳輸至一當前節點B時，該第一及第二信號被接收。
6. 一種由一無線傳輸/接收單元(WTRU)執行從一當前節點B至一第一節點B或一第二節點B的一交換的方法，該方法包含：從該第一節點B接收一第一信號，以及從該第二節點B接收一第二信號； 基於該WTRU之速度決定一度量；基於該度量決定該第一節點B及該第二節點B間之一交換候選者；基於該WTRU與該交換候選者的一胞元邊界的接近程度、該WTRU的該速度以及該WTRU正移動的一方向決定一交換時間；以及基於該決定的交換時間交換至該交換候選者。
7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中該度量亦基於該WTRU正移動的一方向。
8. 如申請專利範圍第6項所述的方法，更包含：從該當前節點B接收網路資訊。
9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中該網路資訊包含以下至少一者：網路拓撲資訊、與一WTRU的當前位置相關的資訊以及鄰近節點B的一列表。
10. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中當該WTRU沒有傳輸至一當前節點B時，該第一信號及該第二信號被接收。