TWI607658B - 改善換手程序的方法 - Google Patents

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Description

改善換手程序的方法
本案關於一種換手程序的方法，尤指透過無線基地台主動請求行動裝置進行換手程序，以提升連線品質的方法。
傳統無線通訊規範IEEE 802.11中的無線區域網路並沒有說明無線端點在移動中如何進行換手程序（Handover），而後來的無線通訊規範IEEE 802.11k、IEEE 802.11r雖然有記載如何加速換手、預先認證（pre-authentication）或是選擇更好的目標基地台的機制，但前提都是無線端點需自己主動換手，否則這些機制都無法被啟動。然而，依據目前的換手程序，仍舊無法解決黏性無線端點（sticky client）的問題，所謂的黏性無線端點就是一無線端點在遍佈無線網路基地台的環境中移動，而在移動的過程中已經遠離了原先連結中的無線基地台而接近了其他的無線基地台，但所述無線端點仍舊緊咬著原先的無線基地台不換手，進而造成無線端點連線速率的低弱，並使得整體環境的連線受到影響。
在現有技術中，對於黏性無線端點並沒有任何辦法可以因應，除非無線端點自己觸發換手，否則無線端點必須移動到離原先無線基地台非常遠的地方，使得無線端點幾近收不到訊號而發生斷線後，無線端點才能夠有機會重新換手連接上其他的無線基地台。舉例來說，由於連線不穩定的問題，邊界無線端點（boundary client）會處在一個可以連上鄰近無線基地台的位置，卻又不斷的發送封包到原先的無線基地台，造成無線環境整體效能低落。
本案即在解決無線網路環境中黏性無線端點的問題，並提昇無線環境效能。
本案揭露一種改善換手程序的方法，用於一無線通訊系統中的一基地台，該方法包含有：連接該無線通訊系統中的一行動裝置；偵測與該行動裝置之間的一連線狀況；以及根據該連線狀況，判斷是否傳送一斷線訊號給該行動裝置，其中該斷線訊號用來請求該行動裝置進行一換手程序。
本案另揭露一種改善換手程序的方法，用於一無線通訊系統中的一基地台，該方法包含有：接收從該無線通訊系統中的一行動裝置發出的一封包，其中，該行動裝置連接至該無線通訊系統中的另一基地台；根據該封包來判斷該行動裝置的一連線資訊；以及根據該連線資訊，判斷是否傳送一斷線訊號給該行動裝置，用來請求該行動裝置進行一換手程序。
第1圖為本案實施例一通訊裝置10之示意圖。通訊裝置10可為行動裝置（如無線端點）或網路端(如無線基地台)，其包含處理裝置100、儲存單元110及通訊介面單元120。處理裝置100可為微處理器或特定應用積體電路(ASIC)。儲存單元110可為任一種類的資料儲存裝置，用來儲存程式碼114，並透過處理裝置100讀取及執行程式碼114。通訊介面單元120可為一無線收發器，其根據處理裝置100的處理結果與網路端或行動裝置交換無線訊號。
第2圖為本案實施例一流程20之流程圖。流程20可用於通訊裝置10，用來使無線基地台協助無線端點觸發換手程序，以提升無線環境效能。在本實施例中，通訊裝置10為無線基地台。流程20可被編譯為程式碼114，儲存於儲存單元110中，其包含以下步驟:
步驟200: 開始。
步驟210: 無線基地台與無線端點連接。
步驟220: 無線基地台偵測與無線端點之間的一連線狀況。
步驟230: 無線基地台根據連線狀況，判斷是否傳送一斷線訊號給無線端點，其中該斷線訊號用來請求無線端點進行一換手程序。
步驟240: 結束。
根據流程20，在無線端點連上無線基地台之後，無線基地台即可偵測與紀錄該無線端點的連線狀況，包括訊號強度、傳送速率、傳輸品質、封包遺失率及佔用通道時間等，藉此可以判斷無線端點與無線基地台之間的距離與傳輸品質。進一步來說，無線基地台藉由監控及統計無線端點的連線狀況，能判斷出無線端點對於無線基地台的訊號與通訊品質是否已經開始衰弱，藉此來決定是否要主動發出斷線訊息，要求無線端點去換手連上其他無線基地台。
關於觸發換手程序的運作方式，詳細說明如下。參見第3圖，第3圖為本案實施例一換手程序的示意圖。無線通訊系統包含一個無線端點STA1與三個無線基地台AP1、AP2、AP3。無線端點STA1先連接上無線基地台AP1後開始進行移動，方向由無線基地台AP1移動至無線基地台AP2，在遠離無線端點AP1的過程中，無線端點STA1的訊號會越來越差，對於無線基地台AP1來說偵測到無線端點STA1的傳輸速率降低與訊號變弱，即可啟動機制判斷無線端點STA1是否已經在一個必須換手到其他無線基地台的位置（如傳輸速率與訊號強度低於一門檻值），進而發出強迫斷線訊號要求無線端點STA1進行換手。簡單來說，本案實施例是以無線端點所連接的無線基地台（即無線端點遠離的基地台）為出發點，其藉由無線端點的連線狀況（如訊號強度、封包、傳輸速率等資料），分析無線端點的換手時機，因此能解決黏性無線端點問題。
值得注意的是，本案主要目的在於解決於無線端點在遍佈多個不同無線基地台的環境中，無線端點位置移動（roaming）而產生的持續不換手（handover）的問題，因此即使佈建的無線基地台都非同一製造商的無線網路環境中，或無線端點不支援新的無線通訊規範IEEE 802.11K或802.11R中的換手機制，透過本案的觸發機制，能協助無線端點進行換手程序，避免因黏性無線端點問題造成無線環境效能之低落（如低傳輸速率、高封包遺失率或長時間佔用傳輸通道）。
第4圖為本案實施例一流程40之流程圖。流程40可用於通訊裝置10，用來觸發換手程序，以提升無線環境效能，在本實施例中，通訊裝置10為無線基地台。流程40可被編譯為程式碼114，儲存於儲存單元110中，其包含以下步驟:
步驟400: 開始。
步驟410: 無線基地台接收從無線端點發出的一封包。
步驟420:無線基地台根據該封包來判斷無線端點的一連線資訊。
步驟430: 無線基地台根據該連線資訊，判斷是否傳送一斷線訊號給無線端點，用來請求無線端點進行一換手程序。
步驟440: 結束。
根據流程40，在無線端點連上某一無線基地台後，仍會發出廣播的連線封包與資料封包到通道中，而鄰近的無線基地台雖然沒有與無線端點連接，但可以藉由偵測接收到的封包來判斷無線端點的連線資訊（如距離與訊號強度）。換句話說，鄰近的無線基地台藉由監控及統計與無線端點的距離與訊號強度，判斷是否要主動發出斷線訊息，藉以要求無線端點去換手連上其他無線基地台，以避免無線端點持續連接原無線基地台。舉例來說，當鄰近的無線基地台分析封包中的連線資訊得知無線端點的訊號強度高於一門檻值或無線端點已經移動到附近，但卻仍連著原來的無線基地台，此時鄰近的無線基地台可以發出強迫斷線的訊號給無線端點，讓無線端點進行換手程序，以換手到訊號更好的無線基地台。
參見第3圖，當無線端點STA1連接著無線基地台AP2後又持續往無線基地台AP3移動，無線基地台AP3可以收到無線端點STA1的廣播連線封包與資料封包，藉由分析封包可以發現無線端點STA1距離無線基地台AP2很近但又沒有連上，藉此可以發出協助強迫斷線封包給無線端點STA1，要求無線端點STA1斷線並進行換手程序，如此達到強迫換手的目的。簡單來說，本案實施例是以無線端點沒有連接上的無線基地台（無線端點接近的基地台）來看，藉由偵測收集無線端點發出的封包統計分析來決定是否代替原無線基地台要求無線端點進行換手。
由上述可知，本案採用軟體開發的技術，由無線基地台觀察環境的中無線端點，分析無線端端點封包內所帶的資訊來研判無線端點已經移動到一個適宜換手的地點，並介入無線端點的換手，使其能夠即時換手到更好的無線基地台，以減少無線網路環境中黏性無線端點的個數並提昇無線環境效能。除此之外，本案藉由無線基地台協助觸發換手程序，能讓一些不支援較新換手技術的無線端點（legacy client）、黏性無線端點（sticky client）、邊界無線端點（boundary client）等，快速地在訊號衰弱時換手連上訊號較強的無線基地台，進而改善無線網路環境的效能。換句話說，無線基地台的介入能讓無線端點在適當時間點換手，而不是等到訊號衰弱到連不上才換手，不但可以讓移動的無線端點能夠快速反應換手，更可以藉此解決邊界無線端點（boundary client）連線不穩定問題。
另一方面，參見第5圖，第5圖為本案實施例一換手程序的示意圖。在本實施例中，無線通訊系統包含一無線基地台RAP、一無線中繼點R1（repeater）及一無線端點STA1。無線中繼點R1是為無線基地台RAP的訊號中繼，透過無線方式的延伸，讓無線端點STA1能夠透過無線中繼點R1連上網際網路，而無線中繼點R1不用透過有線網路連上網路，而是讓無線端點STA1可以透過無線中繼點R1 連上無線基地台RAP後連上網際網路。在此情況下，仍會遇到黏性端點的問題，也就是無線端點在連上無線基地台RAP後移動到接近無線中繼點R1的範圍卻咬住無線基地台RAP而不斷線，在此狀況下，無線中繼點R1可以透過觀察無線端點STA1發出的封包資訊（參見本案流程40）或透過無線基地台RAP與無線中繼點R1之間的協定來交換無線端點STA1的連線狀況資訊（參見本案流程30），藉此可以知道無線端點處在一個需要換手的位置，進而發出斷線訊號要求無線端點STA1跟原本無線基地台RAP斷線，並進行換手程序。因此，本案可以解決小範圍無線環境內的換手問題，例如：家庭環境中每個房間都有無線基地台，在房間之間移動時，可以順利的換手到適當的無線基地台。
綜上所述，本案在無線端點移動過程中，藉由無線基地台的協助可以主動要求無線端點斷線，以觸發無線端點進行換手程序，使無線端點有機會連上訊號較好的無線基地台。因此，本案能有效解決黏性無線端點（sticky client）移動並遠離無線基地台後維持連線而不換手連接其他無線基地台，因而造成連線品質低落進而影響整個環境的效能的問題。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> STA1 </td><td> 無線端點 </td></tr><tr><td> AP1、AP2、AP3、RAP </td><td> 無線基地台 </td></tr><tr><td> R1 </td><td> 無線中繼點 </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 通訊裝置 </td></tr><tr><td> 100 </td><td> 處理裝置 </td></tr><tr><td> 110 </td><td> 儲存單元 </td></tr><tr><td> 120 </td><td> 通訊介面單元 </td></tr><tr><td> 114 </td><td> 程式碼 </td></tr><tr><td> 20、40 </td><td> 流程 </td></tr><tr><td> 200~240、400~440 </td><td> 步驟 </td></tr></TBODY></TABLE>
第1圖為本案實施例一通訊裝置的示意圖。
第2圖為本案實施例一流程的示意圖。
第3圖為本案實施例一換手程序的示意圖。
第4圖為本案實施例一流程的示意圖。
第5圖為本案實施例一換手程序的示意圖。
20 流程 200~240 步驟

Claims (4)

  1. 一種改善換手程序的方法，用於一無線通訊系統中的一基地台，該方法包含有：接收從該無線通訊系統中的一行動裝置發出的一封包，其中，該行動裝置連接至該無線通訊系統中的另一基地台；根據該封包來判斷該行動裝置的一連線資訊；以及根據該連線資訊，判斷是否傳送一斷線訊號給該行動裝置，用來請求該行動裝置與該另一基地台強迫切斷連接，並進行一換手程序。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該封包為一連線封包或一資料封包。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該連線資訊包含有該行動裝置與該基地台之間的距離及訊號強度資訊。
  4. 如請求項3所述之方法，其中根據該連線資訊，判斷是否傳送該斷線訊號給該行動裝置的步驟包含有：當該行動裝置與該基地台之間的距離低於一第一門檻值及/或訊號強度高於一第二門檻值時，傳送該斷線訊號給該行動裝置。
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