(57)【要約】【課題】無線ＬＡＮへのコネクションが可能なときは無線ＬＡＮに接続し、無線ＬＡＮ基地局の範囲を外れるときだけ広域ネットワーク・コネクションに自動的に戻る加入者ユニットを提供する。【解決手段】本発明に係る加入者ユニットは、複数の割り当てられた物理層チャンネルを介して第１のワイヤレスネットワークと通信するように構成される第１のトランシーバと、第２のワイヤレスネットワークと通信するように構成される第２のトランシーバと、第１のトランシーバおよび第２のトランシーバに連結され、複数の割り当てられた物理層チャンネルがない場合、物理層の上で、第１のワイヤレスネットワークとの通信セッションを維持するように構成されるプロセッサ、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の割り当てられた物理層チャンネルを介して第１のワイヤレスネットワークと通信するように構成される第１のトランシーバと、
第２のワイヤレスネットワークと通信するように構成される第２のトランシーバと、
前記第１のトランシーバおよび前記第２のトランシーバに連結され、前記複数の割り当てられた物理層チャンネルがない場合、物理層の上で、前記第１のワイヤレスネットワークとの通信セッションを維持するように構成されるプロセッサと
を備えたことを特徴する加入者ユニット。
【請求項２】
前記第１のワイヤレスネットワークはセルラーワイヤレスネットワークであり、前記第２のワイヤレスネットワークはＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークであることを特徴とする請求項１記載の加入者ユニット。
【請求項３】
前記第２のワイヤレスネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１ｘワイヤレスネットワークであることを特徴とする請求項２に記載の加入者ユニット。
【請求項４】
前記第２のトランシーバは、前記物理層の上の前記通信セッションが維持される間、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）データを前記第２のワイヤレスネットワークに伝送するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の加入者ユニット。
【請求項５】
前記物理層の上の前記通信セッションは、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）層のセッション、ＩＰ（Internet Protocol）層のセッションまたはネットワーク層のセッションであることを特徴とする請求項１に記載の加入者ユニット。
【請求項６】
前記ＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークを検出するように構成される検出器と、
該検出器が該ＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークを検出することに応答して前記第２のトランシーバを選択するように構成される回路と
をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の加入者ユニット。
【請求項７】
前記プロセッサは前記複数の割り当てられた物理層チャンネルを開放するようにさらに構成されることを特徴とする請求項６に記載の加入者ユニット。
【請求項８】
前記検出器は、前記ＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークから前記第２のトランシーバによって受信されるビーコンフレームまたはプローブ応答フレームを検出するように構成されることを特徴とする請求項６に記載の加入者ユニット。
【請求項９】
前記複数の物理層チャンネルの少なくとも一つはデータチャンネルであることを特徴とする請求項１に記載の加入者ユニット。
【請求項１０】
前記第１のワイヤレスネットワークは符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）ワイヤレスネットワークであり、前記第２のワイヤレスネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１ｘワイヤレスネットワークであり、前記第１のトランシーバは符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）トランシーバであり、前記第２のトランシーバはＩＥＥＥ８０２．１１ｘトランシーバであることを特徴とする請求項２に記載の加入者ユニット。
【請求項１１】
デュアルモード加入者ユニットで用いる方法であって、
前記方法は、
第１のワイヤレスネットワークと非物理層の通信セッションを確立するステップと、
前記第１のワイヤレスネットワークに関連付けられる物理層チャンネルがない場合、前記非物理層の通信セッションを維持するステップと、
前記第１のワイヤレスネットワークとの前記非物理層の通信セッションを維持する間、第２のワイヤレスネットワークと通信するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記第１のワイヤレスネットワークはセルラーワイヤレスネットワークであり、前記第２のワイヤレスネットワークはＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２のワイヤレスネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１ｘワイヤレスネットワークであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のワイヤレスネットワークと通信するステップは、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）データを伝送するステップを備えることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記非物理層の通信セッションは、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）層のセッション、ＩＰ（Internet Protocol）層のセッションまたはネットワーク層のセッションであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークを検出するステップと、
前記ＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークを検出するステップに応答して前記ＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークと通信するステップと
をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のワイヤレスネットワークと関連付けられる割り当てられた物理層チャンネルを開放するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークを検出するステップは、前記ＩＥＥＥ８０２ワイヤレスネットワークからビーコンフレームまたはプローブ応答フレームを受信するステップを備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記物理層チャンネルの少なくとも一つはデータチャンネルであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のワイヤレスネットワークは符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）ワイヤレスネットワークであり、前記第２のワイヤレスネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１ｘワイヤレスネットワークであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭域・高速データ通信および広域・低速データ通信用のデュアル・モード加入者ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
低価格のパーソナル・コンピュータ利用の普及により、一般の人々のインターネットおよびその他のコンピュータ・ネットワークへのアクセス要求が著しく増加した。同様の要求はワイヤレス通信に対しても存在し、その場合、一般の人々はセルラー方式電話が広い受信可能範囲において低価格で利用できることを要求する。
【０００３】
これらの両方の技術に精通する結果として、今日の一般の人々の多くは、コンピュータ・ネットワークにアクセスするだけでなく、ワイヤレス方式のこのようなネットワークにも同様にアクセスすることを望むようになっている。これは、ポータブル・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、ＰＤＡ（携帯用情報端末）等のユーザには特に重大な関心事であり、これらのユーザは、セルラー方式電話の使用で慣れてきたのと同様の簡便性でこのようなネットワークにアクセスすることを希望し、また実際そのように期待している。
【０００４】
不都合な点は、セルラー電話方式をサポートするためにかなりの費用を費やして構築された既存のワイヤレス・インフラ（インフラストラクチャ）を利用してインターネットおよび他のネットワークに低価格・広い地理的範囲および高速のアクセスを提供できる、広範囲に利用可能な満足できるソリューション（解決方法）がまだ存在しないことである。実際には、現在では、既存のセルラー方式電話のネットワークを用いて動作するワイヤレス・モデムのユーザの多くは、例えば、インターネットにアクセスしてＷＥＢページを閲覧するのが困難な時間帯があることを経験している。同程度のフラストレーションは、コンピュータ間で比較的大量のデータの転送を必要とする他のタスクを実行するすべての状況で経験される。
【０００５】
これは、本来音声通信をサポートするために設計された、セルラー方式電話ネットワークのアーキテクチャに起因することの少なくとも一部である。これに対し、インターネットに使用する通信プロトコルは、本来ワイヤレス通信用に最適化されたものである。特に、ワイヤレスネットワークを介してコンピュータを接続するのに使用するプロトコルは、標準ワイヤレス・コネクションを介して効率的に送信するのにも適している。
【０００６】
例えば、セルラー・ネットワークは本来、約３ＫＨｚ帯域の情報を有する音声グレードのサービスを配信するために設計されたものである。１秒間に９６００Ｋビット（９６００ｋｂｐｓ）の速度で無線チャンネルを介してデータを通信する技術が現存するのに対し、このような低速周波数チャンネルは、２８．８ｋｂｐｓ、または、今日では廉価な有線モデム利用でも一般に普及している５６．６ｋｂｐｓの速度でのデータの直接送信にも適合しない。これらの速度は現在では、インターネット・アクセスに対する最低限の許容できるデータ転送速度であると考えられている。
【０００７】
この状況は、例えばコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）のような、最新のデジタル・ワイヤレス通信プロトコルに対してそのまま当てはまることである。このようなシステムは、入力音声情報をデジタル信号に変換するが、それらは音声グレード帯域幅の通信チャンネルを提供する用途にも設計されたものである。結果的に、それらは、マルチパス・フェイディング（multipath fading）環境において１０００ビットに１つのビット・エラー率（ＢＥＲ）を実現できる通信チャンネルを使用する。このようなビット・エラーは音声信号の送信には許容できるが、大部分のデータ送信環境では扱い難くなっている。
【０００８】
不利な点は、ワイヤレス環境では、複数加入者によるチャンネルへのアクセスはコストが増大し、それに対する競合があることである。多重アクセスが無線搬送波のグループのアナログ変調を使用する従来の周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）により提供されるか、または時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）またはコード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）を使用する新しいデジタル変調方法により変調されるかのどちらにせよ、セルラーの無線周波数スペクトルの特質は、それが共有されると予測されるメディアである。これはデータ送信の従来の環境と全く異なるものであり、従来の場合は有線メディアは相対的に低コストで得られ、したがって一般には共有を意図されない。
【０００９】
これに反し、ワイヤレスＬＡＮ（Ｗ−ＬＡＮ）は、物理コネクションを必要とせずに比較的狭い範囲のユーザ間の通信を可能にするか、またこれとは別に、有線ＬＡＮとワイヤレス・ユーザとの間の通信を可能にする。Ｗ−ＬＡＮは一般に、かなり狭い範囲と高速データ転送速度を有する。
【００１０】
新しく承認された標準ＩＥＥＥ８０２．１１では、ワイヤレスＬＡＮのメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層と物理（ＰＨＹ）層とを規定している。セルラー・システムと同様に、Ｗ−ＬＡＮコネクションを１つの受信可能領域（ＩＥＥＥ８０２．１１用語でいう“ベーシック・サービス・セット”）から隣りの領域に移すことができる。ワイヤレスＬＡＮおよび特にＩＥＥＥ８０２．１１標準の適正な説明は、非特許文献１に見ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願０９／０３０，０４９号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Geier、J., Wireless LANs(Macmillan Technical Publishing，1999)
【発明の概要】
【００１３】
ワイヤレスＬＡＮは一般に専用ネットワークであり、企業、教育機関、または住宅所有者などの民間団体により設置・所有・維持されているものである。したがって、このようなネットワークは、政府許可により認可された共有公共アクセス周波数を利用してコネクションを確立し、さらに一般に加入者料金を必要とする広域ネットワークに比べアクセス費用が安くつく。
【００１４】
さらに、Ｗ−ＬＡＮは一般に、広域ネットワークに比べかなり高速のデータ転送速度で動作する。しかし、ＬＡＮの用語の“ローカル”が意味するように、Ｗ−ＬＡＮの範囲は、広域セルラー方式電話ネットワークの数マイルに比較して、一般に数十または数百フィートに制限される。
【００１５】
したがって、可能な場合、例えばＷ−ＬＡＮの範囲内にある場合、より安いおよびより高速なＷ−ＬＡＮを自動選択できるデバイスをもつのが望ましく、またＷ−ＬＡＮへのアクセスが不可能または実用的でない場合に、広域セルラー・ネットワークを使用するのが望ましい。従来は、２つのデバイス（１つはＷ−ＬＡＮへのアクセス、１つは広域ネットワークへのアクセスに使用される）を必要としていた。最善状態でも、これら２つのデバイスを、例えばラップトップ・コンピュータの２つのスロットに組み込み、ユーザが、ソフトウェアまたはハードウェアのどちらかを介して、どのデバイス、したがってどのネットワークにアクセスするかを選択する必要がある。その後、ユーザは一般に、デバイスの一方を切離して、他方をインストールし、さらにコンピュータを手動で再構成する必要がある。
【００１６】
これに反し、本発明は単一デバイスを備え、このデバイスにより、Ｗ−ＬＡＮへのコネクションが可能なときはＩＥＥＥ８０２．１１のようなプロトコルを使用してＷ−ＬＡＮに直接接続し、さらにＷ−ＬＡＮ基地局の範囲を外れるときだけ広域ネットワーク・コネクションに自動的に戻る。
【００１７】
このように、同一装置を使用でき、再構成の必要もまたユーザ知識も必要としない。例えば、ユーザが会社内および低コスト・高速Ｗ−ＬＡＮの範囲内にいるとき、ユーザのラップトップまたはＰＤＡがＷ−ＬＡＮを利用して自動的に通信する。ユーザが社外に出る場合、例えば昼食または就業後に家に向かっている場合、Ｗ−ＬＡＮの範囲外にある同一のラップトップまたはＰＤＡは、代わりに、広範囲・高コストのセルラー・ネットワークを利用して自動的に通信する。
【００１８】
したがって、本発明はまた、第１ワイヤレス・デジタル通信経路および第２ワイヤレス・デジタル通信経路を使用して、データ通信信号を第１サイトのローカル・ワイヤレス・トランシーバに接続する方法を提供する。第２デジタル通信経路は、第１デジタル通信経路に比較して広い通信範囲と低速通信速度とを提供する。ローカル・ワイヤレス・トランシーバは、第２サイトにあるリモート・ワイヤレス・トランシーバとのワイヤレス通信を実行する。
【００１９】
ワイヤレス通信経路の１つは、第１ワイヤレス・デジタル通信経路が利用可能かどうかの第１決定により、第１と第２サイトとの間の通信セッションを確立する要求が出された時点で選択される。
【００２０】
１つの実施形態では、第１ワイヤレス通信経路はワイヤレスＬＡＮコネクションを備え、前記コネクションは、好ましくはＣＳＭＡ／ＣＡ（キャリア検出多重アクセス／衝突検出）を使用し、好ましくはＩＥＥＥ８０２．１１仕様に準拠する。第２ワイヤレス通信経路はセルラー・コネクションを備える。第１ワイヤレス通信経路に関連するアクセス・コストは、第２ワイヤレス通信経路に関連するアクセス・コストに比べ安い。好ましくは、第１ワイヤレス通信経路ヘのアクセスは、セットアップおよびメンテナンス・コストを除き基本的に無料であるが、一方、第２ワイヤレス通信経路ヘのアクセスは加入ベース（subscription-based）にできる。
【００２１】
ローカル・ワイヤレス・トランシーバは、両方のワイヤレス通信経路上の第２サイトまたは宛先と通信可能な単一トランシーバにできる。代替方法では、ローカル・ワイヤレス・トランシーバは２つのトランシーバを（各通信経路に１つ）を備えることができる。
【００２２】
１つの実施形態では、第１ワイヤレス通信経路は専用ネットワークである。これに反し、第２ワイヤレス通信経路は公共ネットワークにでき、そのネットワーク中に各チャンネルが中央に配置されている（are allocated centrally）。
【００２３】
１つの実施形態では、第１ワイヤレス通信モードが利用可能かどうかの決定のステップは、ビーコン信号の検出のような受動走査により実行される。別の実施形態では能動走査が使用される、これは例えば、プローブ要求メッセージを送信し、第１ワイヤレス通信経路の存在を示して前記プローブ要求に応答するプローブ応答メッセージを検出することによりなされる。さらに別の実施形態では、第１ワイヤレス通信経路が利用可能かどうかの決定については、第１ワイヤレス通信経路上のアクティビティを検出するステップを単に備えるだけである。
【００２４】
第１ワイヤレス・デジタル通信モードが利用可能な場合、第１ワイヤレス・デジタル通信経路を使用する第１と第２サイト間の通信セッションが確立される。
【００２５】
これに反して、第１ワイヤレス・デジタル通信モードが利用不可能な場合、第２ワイヤレス・デジタル通信経路を使用する第１と第２サイト間の通信セッションが確立される。この場合、ローカル・ワイヤレス・トランシーバを制御することにより、前記第１と第２サイト間でデータ通信信号を転送する実際の必要性に関係なく、通信セッション中に、第２ワイヤレス・デジタル通信経路において帯域幅が連続的に利用可能であるようにする。前記第１と第２サイト間でデータ通信信号を転送するこのような必要性のない場合、帯域幅を、他のワイヤレス・トランシーバによるワイヤレス通信のために利用可能にする。
【００２６】
１つの好ましい実施形態では、第２ワイヤレス・デジタル通信経路は、例えばポータブル・コンピュータ・ノードに接続された加入者ユニットから、例えば別のコンピュータのような相手先のピア・ノードまで、ネットワーク層プロトコルのような上位層プロトコルを使用して論理コネクションを確立することにより実現できる。ネットワーク層論理コネクションは、ポータブル・コンピュータ・ノードと相手先のピア・ノードとの間の物理層コネクションを基地局を通して提供するワイヤレス・チャンネルにより実現される。ワイヤレス・チャンネルの相対的に低い利用率に応じて、物理層チャンネルが開放され、その間、上位レベルのプロトコルに対しネットワーク層コネクションの出現を維持する。
【００２７】
これにより２つの結果がもたらされる。第１の結果は、データを転送する必要があるたびに端末装置間のコネクションをセットアップする必要に関連するオーバヘッドなしに、ワイヤレス・チャンネル帯域幅が他の加入者ユニットで自由に使用できることである。さらに、おそらくより重要と思われるが、必要なときだけワイヤレス・チャンネルを割り当てることにより、一次的にだが高速コネクションを提供するのに必要な帯域幅が、重要なときに利用できる。これらは、例えば、特定の加入者ユニットが、インターネットからｗｅｂページ・ファイルをダウンロードすることを要求するときに発生する。
【００２８】
具体的には、ここではスプーフィング（spoofing）と呼ばれる技術が、プロトコルの下位層を取り外し、その一方で、上位層メッセージを再フォーマットして効率的なＣＤＭＡベースの密閉プロトコルを使用して送信する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ラップトップ・コンピュータのようなポータブル・デバイスが、本発明によるプロトコル・コンバータを使用してワイヤレス・セルラー・リンクを介してコンピュータ・ネットワークに接続されているシステムのブロック図である。
【図２】ネットワーク層データ・フレームを複数の物理リンクまたはチャンネルに分割する方法を示す図である。
【図３】送信側のプロトコル・コンバータにより、ネットワーク層データ・フレームをサブフレームに分割する方法を詳細に示す図である。
【図４】図３の続きである。
【図５】狭域・高速ワイヤレスＬＡＮと広域・低速ワイヤレス通信ネットワークを重ねている概略図である。
【図６】本発明の加入者ユニットの上位レベルのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の前述およびその他の目的、特徴、および利点は、添付図面に示す本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。図面では、同一参照符号は異なる図面においても同一部品を指す。図面は必ずしも縮尺通りでなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
【００３１】
図により具体的な説明をする。図１は、本発明によるセルラー・リンクにより高速データ通信を実行するシステム１０のブロック図である。システム１０はリモートまたは加入者ユニット２０、多重双方向通信リンク３０、およびローカルまたはサービス・プロバイダ・ユニット４０から構成されている。
【００３２】
加入者ユニット２０は、モデムのようなコンピュータ・インタフェース２４を介して、例えばポータブル・コンピュータまたはラップトップ・コンピュータ、ＰＤＡ（携帯用情報端末）その他などの端末装置２２に接続されている。また、インタフェース２４はデータをプロトコル・コンバータ２５に提供し、次に前記コンバータがデータをマルチチャンネル・デジタル・トランシーバ２６とアンテナ２７に提供する。
【００３３】
インタフェース２４はコンピュータ２０からデータを受け取り、適正なハードウェアおよび／またはソフトウェアとともに、既知の通信標準に準拠してそのデータを送信に適するフォーマットに変換する。例えば、インタフェース２４は端末装置２２からのデータ信号を、１２８ｋｂｐｓのＩＳＤＮ（総合サービス・デジタル・ネットワーク）標準、または５６．６ｋｂｐｓのＫｆｌｅｘ標準で規定されたフォーマットのような、ワイヤレス物理層プロトコル・フォーマットに変換できる。ネットワーク層では、好ましくはインタフェース２４から提供されたデータを、ＴＣＰ／ＩＰのような適正なネットワーク通信プロトコルに従ってフォーマットして、端末装置２２をインターネットのようなネットワークを介して他のコンピュータに接続可能にする。インタフェース２４とプロトコルのこの説明は例示として示しただけであり、他のプロトコルを使用することも可能である。
【００３４】
プロトコル・コンバータ２５は、インタフェース２４により提供されたデータを、本発明によるマルチチャンネル・トランシーバ２６に適するフォーマットに変換するのに適合する中間プロトコル層を実行する。これに関しては、以下に詳細を述べる。
【００３５】
マルチチャンネル・デジタル・トランシーバ２６は、図示された無線チャンネル３０のような１つまたは複数の物理通信リンクへのアクセスを備える。好ましくは物理リンクは、ＩＳ−９５で規定されたＣＤＭＡ（コード分割多重アクセス）標準のようなデジタル変調を使用する既知のワイヤレス通信無線インタフェースである。他のワイヤレス通信プロトコルおよび他のタイプのリンク３０を使用して、本発明に有利にできる。
【００３６】
チャンネル３０は、音声グレード通信に一般的な９．６ｋｂｐｓで動作する１つまたは複数の比較的低速の通信チャンネルを表わす。これらの通信チャンネルは、１．２５ＭＨｚ帯域幅を有し、さらに固有の直交ＣＤＭＡコードを有する個別チャンネルを備える単一広帯域幅ＣＤＭＡキャリアにより実現できる。代替方法では、複数のチャンネル３０は、他のワイヤレス通信プロトコルにより提供されるような、単一チャンネル通信メディアにより実現できる。しかし、重要なことは、最終的な効果として、チャンネル３０が、各リンク３０に固有の大きいビット・エラー率により悪影響を受けるおそれのある多重通信チャンネルとなることである。
【００３７】
ここで述べる“エラー”とは、ネットワーク層のような上位レベルで受けるビット・エラーである。本発明では、システム・レベルのビット・エラー率の改良だけを目的とし、絶対的データ完全性を保証するものではない。
【００３８】
ローカル・プロバイダ・ユニットでは、サービス・プロバイダ装置４０は、例えば、ワイヤレス・インターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）４０−１において実現される。この場合、前記装置は、アンテナ４２−１、マルチチャンネル・トランシーバ４４−１、プロトコル・コンバータ４６−１、およびＩＳＰがインターネット４９−１へのコネクションを提供するのに必要な、モデム、インタフェース、ルータ等のようなその他の装置を含む。
【００３９】
ＩＳＰ４０−１では、マルチチャンネル・トランシーバ４４−１は、加入者ユニットのマルチチャンネル・トランシーバ２６と類似ではあるが、逆作用の機能を提供する。プロトコル・コンバータ４６−１でも同じことが言える、すなわち、加入者ユニット２０のプロトコル・コンバータ２５の逆機能を提供する。ＩＳＰ４０−１は、ＴＣＰ／ＩＰフレーム・フォーマットのプロトコル・コンバータ４６−１からデータを受け取り、次に、そのデータをインタフェース４９−１に通信する。残りのＩＳＰ装置４８−１の構成は、ＬＡＮ、多重ダイヤルアップ・コネクション、Ｔ１キャリヤ・コネクション装置、またはインターネット４９−１への高速通信リンクなどの任意の数の形態を取ることができる。
【００４０】
代替方法では、プロバイダ４０は、セルラー方式電話の無線基地局として機能して、端末装置２２とサーバ４９−２との間のダイヤルアップ・コネクションを可能にする。この場合、基地局４０−２は、アンテナ４２−２、マルチチャンネル・トランシーバ４４−２、および公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）４８−２、最終的にはサーバ４９−２に至るまで１つまたは複数のコネクションを提供するプロトコル・コンバータ４６−２を含む。
【００４１】
図示された具体例４０−１、４０−２に加えて、プロバイダ４０を実現して端末装置２２からデータ処理装置へのコネクションを実現する各種の方法が存在する。
【００４２】
次に、プロトコル・コンバータ２５と４６の機能を説明する。これらは、通信の開放形システム相互接続（ＯＳＩ）モデル内の中間層と考えることができる。詳細には、プロトコル・コンバータは、マルチチャンネル・トランシーバ２６で使用するＣＤＭＡプロトコルにより提供される物理層と、端末装置２２およびインターネット４９−１またはサーバ４９−２間のコネクションを提供するＴＣＰ／ＩＰのようなネットワーク層プロトコルとの間の帯域幅管理機能２９を備える。
【００４３】
好ましくは、帯域幅管理機能２９は、複数の機能を提供して、多重通信リンク３０により適正に保持される物理層とネットワーク層コネクションの両方を維持する。例えば、どちらの末端の端末装置が実際に送信するデータを有するかに関係なく、特定の物理層コネクションが同期データ・ビットの連続ストリームを受け取ると予測できる。また、このような機能は、速度適合、リンク上で複数のチャンネルの結合、スプーフィング、無線チャンネル・セットアップおよび分解を含む。
【００４４】
詳細には、本発明は、プロトコル・コンバータ２５と４６で使用される技術に関するものであり、複数リンク３０のそれぞれにより使用される個々のチャンネルのフレーム・サイズを調整して、ビット・エラー率発生環境における送信側と受信側の間の実効スループット速度を向上させる。ここで述べるコネクションが双方向であり、送信側が加入者ユニット２２またはプロバイダ・ユニットのどちらでも良いことは、以下の説明で理解されるであろう。
【００４５】
具体的には、図２に本発明で対処する問題を示す。受信側で受け取られるフレーム６０は、送信側で送出されたフレーム５０に一致する必要がある。これは、複数のチャンネルが高いビット・エラー率で使用されたとしても、ＴＣＰ／ＩＰまたは他のネットワーク層プロトコルに必要な１０-6またはそれより優れたビット・エラー率で高信頼性で送信された受信フレームを有する。本発明は実効データ・スループットを最適化して、受信されたフレーム６０が、使用するネットワーク層コネクションのもつビット・エラー率性能によって影響されないようにする。
【００４６】
別の仮定としては、個々のチャンネル３０−１、３０−２...３０−Ｎが、時間と平均の両方に渡り異なるビット・エラー率レベルを受けるものである。チャンネル３０のそれぞれは全く同じように動作できるが、エラーの統計的特性から、チャンネル３０のすべてが同一動作するとは仮定できない。例えば、特定のチャンネル３０−３が隣接セルの別のコネクションから大きな干渉を受け、わずか１０-3を備える可能性があるが、他のチャンネル３０は干渉をほとんど受けない。
【００４７】
全体に渡るシステム１０のスループットを最適化するために、本発明ではまた、各チャンネル３０のパラメータを個々に最適化するのが望ましい。そうしない場合は、相対的に良好なチャンネル３０−１において、性能の劣るチャンネル３０−３に適合するために必要な速度低下処置が困難になることがある。
【００４８】
所定の時点において１２８ｋｂｐｓの速度で単一データ・ストリームを送るのに必要なチャンネル３０の数は相対的に多いと理解されるべきである。例えば、希望するデータ転送速度に適合するために、最大２０のチャンネル３０が特定時間において割り当てられる。したがって、チャンネル３０のどれかの所定の１つが著しく異なる特性をもつ確率は高くなる。
【００４９】
次に、図３により詳細に説明する。送信側におけるプロトコル・コンバータ２５または４６の動作を具体的に説明する。図に示すように、ネットワーク層から受け取る入力フレーム５０は相対的にサイズが大きく、例えば、ＴＣＰ／ＩＰフレームでは１４８０ビット長さである。
【００５０】
入力フレーム５０は、最初に、小さい部分５４−１、５４−２のセットに分割される。前記個々の部分５４のサイズは、利用可能なチャンネルのそれぞれに対する最適サブフレーム・サイズに基づいて選択される。例えば、帯域幅管理機能は、随時利用可能な一定数のチャンネル３０だけに実行できる。利用可能チャンネル３０のサブセットが選択され、その後、チャンネルのそれぞれ１つを介して送信しようとする各サブフレームに対するビットの最適数が選択される。このようにして、図に示すように、所定フレーム５４−１が、４つのチャンネルに関して各部分に分割される。その後、部分５４−２に対し異なる最適サブフレーム・サイズを有する、１つのフレームに利用可能な９つのチャンネル３０が存在する。
【００５１】
サブフレーム５６のそれぞれは、位置識別子５８ａと、データ部分５８ｂと、一般には周期（巡回）冗長検査（ＣＲＣ）５８ｃのような完全性チェックサムの形式のトレーラとから構成される。各サブフレームの位置識別子５８ａは、関連する大きいフレーム５０内の位置を示す。
【００５２】
次に、サブフレーム５６は、各チャンネル３０での送信に対し比較される。この比較は、各サブフレーム５６の最初に各チャンネルに関連するシーケンス番号を加えることにより実行できる。その後、サブフレーム５６は、関連チャンネル３０により送信される。
【００５３】
図４は、受信側で実行される動作を示す。サブフレーム５６は、最初に、個々のチャンネル３０で受け取られる。サブフレーム５６は、ＣＲＣ部分５８ｃが正確でない場合は、受け取ると同時に廃棄される。
【００５４】
次に、残りのフレーム５６のシーケンス番号５８ｄを取り外し、その番号を使用してどのサブフレームが紛失したかを決定する。紛失したサブフレーム５６は、受け取るシーケンス番号５８ｄを比較して検出できる。シーケンス番号を紛失した場合、関連サブフレーム５６を正しく受け取らなかったと仮定される。サブフレーム５６を正しく受け取り、送信速度、チャンネル番号３０および実効伝播遅れに依存する紛失シーケンス番号が存在するか否かを決定するには、一般にデータおよびサブフレームの適正なバッファリングが必要であることは理解されるべきである。
【００５５】
紛失サブフレーム５６を検出すると、受信側から紛失したサブフレームの再送信が要求される。この時点で、送信側が紛失サブフレームの送信を再実行する。
【００５６】
すべてのサブフレーム５６を受け取ると、位置番号５８ａが使用されてサブフレーム５６からのデータが正しい順番に配列され、フレーム６０を受けた出力が構成される。
【００５７】
この時点で、フレーム命令の終了が発生する時のように、大きい出力フレーム６０のどれかの部分がなお紛失中である場合、紛失部分の長さを指定して、対応するサブフレームの再送信を指定された位置で再度要求できる。
【００５８】
位置番号とシーケンス番号の両方を使用するため、送信機と受信機はエラーなく受け取ったフレームの数と、エラーを含んで受け取ったサブフレームの数の比を認識する。また、送信機と受信機は各チャンネルの平均サブフレーム長さを認識する。したがって、最適サブフレーム・サイズをこれらパラメータから各チャンネルに対し決定できる。これに関しては、特許文献１（１９９８年２月２４日出願）、発明の名称“実効スループットおよびビット・エラー率を改良するための、マルチ−リンク・チャンネルにおける動的フレーム・サイズ調整および選択的除去”に詳細に記載されている。前記出願は、その全文が本願明細書の一部をなすものとしてここに引用され、本出願の譲渡人、Tantivy Communications Corp.,に譲渡されている。
【００５９】
図５では、狭域・高速ワイヤレスＬＡＮ（Ｗ−ＬＡＮ）に広域・低速ワイヤレス・セルラー通信ネットワーク（“広域ネットワーク”）を重ねている。特に広域・低速システム内には、デジタル・セルラー移動電話システムを有し、複数の広域領域または“セル”６０１と６０３とがあり、それらが所定の物理的領域全体に受信可能範囲を提供している。各セル６０１と６０３の範囲すなわち受信可能範囲は、例えば半径１マイル以上のオーダーである。
【００６０】
セルラー基地局６０５は、そのアンテナ１７１を通して、関連セル６０１内に配置されたモービル・ユニットに対しデータを送信および受信する。基地局６０５は、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）のような公衆ネットワーク６１９、または好ましくはインターネットへのＰＯＰ（point of presence）または他のデータ・コネクション６２１に接続される。
【００６１】
ワイヤレスＬＡＮ（Ｗ−ＬＡＮ）６０７が、基地局６０５に関連するセル６０１内に示されている。いくつかの端末装置またはコンピュータ６０９がＷ−ＬＡＮ６０７に直接接続されており、これらには任意の既知手段６２１を介して公衆ネットワーク６１９にも接続されているゲートウェイ６０９Ａを含む。さらに、２つのワイヤレスＬＡＮハブ６１１Ａ、６１１Ｂが、ＬＡＮ６０７に接続されている。各ワイヤレスＬＡＮ６１１は受信可能範囲６１３Ａ、６１３Ｂを有し、２つのハブ６１１Ａ、６１１Ｂの受信可能領域は、図５に示されるように重なっている。受信可能範囲６１３Ａ、６１３Ｂの領域は、一般に数十または数百フィートのオーダーであり、広域ネットワークに関連するセル６０１、６０３に比べてはるかに狭い。この点で、図５は規模を示していないことに注意することが特に重要である。
【００６２】
本発明を使用している、ポータブル・コンピュータのような加入者ユニットまたは端末装置の２つも示している。第１端末装置６１５はワイヤレスＬＡＮ基地局６１１の範囲６１３Ａ内にあり、一方、第２端末装置６１７はワイヤレスＬＡＮ基地局６１１Ａ、６１１Ｂのどちらの範囲からも外れているが、広域ネットワーク基地局６０５の範囲６０１内にはある。
【００６３】
狭域ワイヤレスＬＡＮ６１３Ａまたは６１３Ｂ内の通信は、広域ネットワークに比べて高速かつ低コストであり、ユーザのコンピュータ端末装置６１５がＷ−ＬＡＮ基地局６１１の範囲内、すなわち受信可能範囲６１３Ａ、６１３Ｂに領域内にあるときは、高コストの広域ネットワークでなく、狭域経路、すなわちＷ−ＬＡＮプロトコルを使用して通信するのが望ましい。
【００６４】
これに反し、ワイヤレスＬＡＮ基地局６１１の範囲内に存在しない、端末装置６１７のような端末は、自動的に広域ネットワーク基地局６０５を介して通信する。
【００６５】
このように、６１５または６１７のような端末装置が、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠のＷ−ＬＡＮのようなワイヤレスＬＡＮハブ６１１Ａまたは６１１Ｂの存在または利用可能性を検出することが、本発明の主要形態である。これはいくつかの方法で実現できる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１はビーコン・フレームを正規の時間間隔で送信する必要があることを規定している。端末装置６１５，６１７は、ビーコン時間間隔に等しい最小時間長さ待機することにより、ビーコン・フレームを検出できる。例えば、非特許文献１のp.137と149を参照すると、Ｗ−ＬＡＮビーコン信号をフォーマットする方法を記載している。前記内容は本明細書に引用している。
【００６６】
代替方法では、６１５のような端末装置はプローブ要求フレームを能動的に送信できる。このようなプローブ要求フレームを受け取るワイヤレスＬＡＮ基地局６１１は、プローブ応答フレームで応答する。端末装置６１５によりプローブ応答フレームが受け取られることは、ワイヤレスＬＡＮのアクセス可能性を示し、端末装置６１５がワイヤレスＬＡＮを使用し、広域ネットワークをバイパスする。
【００６７】
これに対し、端末装置６１７を用いる場合のように、特定時間長さ内にビーコンを受け取らないか、またはプローブ応答フレームが基地フレームから戻されない場合、端末装置はワイヤレスＬＡＮ基地局６１１がアクセス不可能であると判断し、代わりに、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルでなく広域ネットワーク・プロトコルを使用して広域基地局と通信する。
【００６８】
さらに別の代替方法では、ワイヤレスＬＡＮ６１１上のアクティビティを単に聞き取る。アクティビティが聞き取れない場合、端末装置６１５、６１７は、ＬＡＮがアクセス不可能と判断し、広域通信システムを使用する。
【００６９】
図６は、本発明の形態を組み込んだ加入者ユニット１０１を含む端末装置６１５を示す。この端末装置６１５のユーザは、ポータブル・コンピュータ１１０、ＰＤＡまたは他の同様のデバイスを使用して第２サイトとの通信を望んでいる。コンピュータ１１０は、加入者ユニット１０１に接続されている。例えば、加入者ユニット１０１はＰＣＭＣＩＡスロットに差し込むＰＣＭＣＩＡカードであっても良く、また、前記ユニットはモデム・ケーブルを用いてコンピュータ１１０に接続しても良い。
【００７０】
好ましくは、加入者ユニット１０１は、インタフェース１２０、前述のスプーフィング１３２と帯域幅管理１３４とを含む各種の機能を実行するＣＤＭＡプロトコル・コンバータ１３０、ＣＤＭＡトランシーバ１４０、Ｗ−ＬＡＮプロトコル・コンバータ２３０、Ｗ−ＬＡＮトランシーバ２４０、Ｗ−ＬＡＮ検出回路２０１、経路選択スイッチ２１１Ａ、２１１Ｂ，および加入者ユニット・アンテナ１５０から構成される。加入者ユニット１０１の各種コンポーネントは、ディスクリート・デバイスまたは集積回路で実現できる。例えば、ＰＣＭＣＩＡ、ＩＳＡバス、ＰＣＩバス、またはすベての他のコンピュータ・インタフェースなどの既存の従来のコンピュータ・インタフェース１２０を、既存のトランシーバ１４０、２４０と一緒に使用できる。この場合、固有機能が、個別デバイス、Ｗ−ＬＡＮ検出回路２０１およびモード選択スイッチ２１１Ａ，２１１Ｂとして販売されているプロトコル・コンバータ１３０、２３０によって全体に提供される。
【００７１】
代替方法では、インタフェース１２０、プロトコル・コンバータ１３０、２３０、およびトランシーバ１４０、２４０を、完成ユニットとして集積化し、単一加入者ユニット・デバイス１０１として販売できる。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標）、ＩＳＤＮ、または他のデータ・コネクションなどの他のタイプのインタフェース・コネクションを使用して、コンピュータ・デバイス１１０をプロトコル・コンバータ１３０に接続可能である。
【００７２】
ＣＤＭＡプロトコル・コンバータ１３０は、スプーフィング１３２と基本帯域幅管理１３４機能を実行する。一般に、スプーフィング１３２は、加入者ユニット１０１が常に基地局６０５とは別の側で公衆ネットワーク６１９（図５）に接続されるように、端末装置１１０に対し保証している。
【００７３】
帯域幅管理機能１３４は、必要に応じて、ＣＤＭＡ無線チャンネル１６０の割当ておよび割当て解除を実行する。また、帯域幅管理機能１３４は、前述のようなプロトコルを使用する方法でＣＤＭＡ無線チャンネル１６０のサブ−部分を動的に割り当てることにより、所定のセッションに割り当てられた帯域幅の動的管理を含む。
【００７４】
ＣＤＭＡトランシーバ１４０は、プロトコル・コンバータ１３０からデータを受け取り、このデータを、無線リンク１６０により加入者ユニット・アンテナ１５０を介して送信するのに適する形式に再フォーマットする。ＣＤＭＡトランシーバ１４０は、単一の１．２５ＭＨｚ無線周波数チャンネルだけにより動作でき、また代替方法では、多重割当て無線周波数チャンネルにより調整できる。
【００７５】
次に、ＣＤＭＡ信号送信が、基地局装置６０５（図５）で受け取られて処理される。次に、基地局６０５は、復調された無線信号を、例えば、当技術分野では既知の方法により公衆ネットワーク６１９に結合する。例えば、基地局６０５は任意の数の異なる効率的通信プロトコル（基本速度、ＩＳＤＮ、またはＩＳ−６３４もしくはＶ５．２のような他のＬＡＰＤベースのプロトコル）を介して公衆ネットワーク６１９と通信できる。
【００７６】
データ信号は、ＣＤＭＡ無線チャンネル１６０全体に渡って双方向に移動する。言いかえると、公衆ネットワーク６１９から受け取られたデータ信号は、ポータブル・コンピュータ１１０をフォワード・リンク方向に結合し、ポータブル・コンピュータ１１０から送出されたデータ信号は、いわゆるリバース・リンク方向に公衆ネットワーク６１９に結合される。
【００７７】
簡単のために図６を引用して説明を続ける。広域・低速データ転送率モードでは、スプーフィング機能１３２は、ＣＤＭＡトランシーバ１４０に同期データ・ビットをループバックさせることを含み、端末装置１１０をスプーフして（欺いて）、非常に広いワイヤレス通信リンク１６０が連続して利用可能であるように信じさせる。しかし、端末装置からＣＤＭＡトランシーバ１４０までに実際データが存在するときだけ、ワイヤレス帯域幅が割り当てされる。したがって、ネットワーク層は、割り当てられたワイヤレス帯域幅を通信セッションの全体に対して割り当てる必要がない。つまり、データがネットワーク装置への端末装置上に表われないときは、帯域幅管理機能１３４は最初に割り当てされた無線チャンネル帯域幅１６０の割り当てを解除し、それを別のトランシーバおよび別の加入者ユニット１０１で利用可能にする。
【００７８】
Ｗ−ＬＡＮ検出回路２０１は、例えば前に説明した技術の１つを使用して、Ｗ−ＬＡＮ基地局６１１の存在または利用可能性を検出する。Ｗ−ＬＡＮ基地局が検出されない場合、検出回路２０１によりスイッチ２１１Ａおよび２１１Ｂを制御して、ＣＤＭＡプロトコル・コンバータ１３０をＣＤＭＡトランシーバ１４０とともに切り換えるようにする。
【００７９】
これと逆に、Ｗ−ＬＡＮ基地局が検出される場合、スイッチ２１１Ａおよび２１１Ｂは図示された位置に切り換えられ、好ましくはＩＥＥＥ８０２．１１に準拠するＷ−ＬＡＮプロトコル・コンバータ２３０とトランシーバ２４０を利用する。経路スイッチ２１１Ａ，２１１Ｂは、ソフトウェアまたはハードウェア、または両者の組合せで実現できる。また、他の機能もハードウェアおよび／またはソフトウェアで実現可能であり、それらは、適正な場合、Ｗ−ＬＡＮおよびＣＤＭＡセクションで共有できる。
【００８０】
さらに、どのような理由（例えば特定の予め定めた時間長さ後に通信を完了できない）で狭域・高速経路を介しての通信に失敗しても、広域・低速ＣＤＭＡ経路を選択できる。
【００８１】
本発明を好ましい実施形態により詳細に図示し、説明してきたが、当業者には、添付の特許請求項に含まれる本発明の精神と範囲から逸脱することなく、形状または細部の各種の変更が実行可能であることは理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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