(57)【要約】本発明は、無線ＬＡＮ内の少なくとも第１の無線アクセス・ポイントと第２の無線アクセス・ポイントとの間でモバイル・ステーションのシームレスなハンドオーバを行う通信システムを提供する。モバイル・ステーションは、少なくとも第１の無線アクセス・ポイントの通信エリア内に存在し、この第１の無線アクセス・ポイントとの間でデータの送受信を行う。このシステムは、データ・ソースからのデータを記憶する第１のサーバと、第１のサーバと第１および第２の無線アクセス・ポイントとの間でデータ交換を行うスイッチと、スイッチに結合され、モバイル・ステーションが第１のアクセス・ポイントから第２のアクセス・ポイントにローミングするときに、スイッチを介して第１のサーバからデータを受信し、ローミングの後、モバイル・ステーションに記憶されたデータをスイッチを介して転送する第２のサーバとを含む。
2009528737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ＬＡＮ内の少なくとも第１の無線アクセス・ポイント（２０６）と第２の無線アクセス・ポイント（２０８）との間でモバイル・ステーション（２１０）のシームレスなハンドオーバを行う通信システム（２００）であって、
前記モバイル・ステーション（２１０）は、少なくとも前記第１の無線アクセス・ポイント（２０６）の通信エリア内に存在し、当該第１の無線アクセス・ポイント（２０６）との間でデータの送受信を行い、
前記通信システム（２００）は、
データ・ソースからのデータを記憶する第１のサーバ（２０２）と、
前記第１のサーバ（２０２）と前記第１および第２の無線アクセス・ポイント（２０６，２０８）との間でデータ交換を行うスイッチ（２０４）と、
前記スイッチ（２０４）に結合され、前記モバイル・ステーション（２１０）が前記第１のアクセス・ポイント（２０６）から前記第２のアクセス・ポイント（２０８）にローミングするときに、前記スイッチ（２０４）を介して前記第１のサーバ（２０２）からデータを受信し、前記ローミングの後、前記モバイル・ステーション（２１０）に記憶されたデータを前記スイッチ（２０４）を介して転送する第２のサーバ（２１２）と、
を含む、前記通信システム（２００）。
【請求項２】
前記第１のサーバ（２０２）は、前記モバイル・ステーション（２１０）用のストリーミング・メディア・データを記憶するストリーミング・サーバである、請求項１に記載の通信システム（２００）。
【請求項３】
前記第２のサーバ（２１２）は、前記モバイル・ステーション（２１０）が前記第１のアクセス・ポイント（２０６）から前記第２のアクセス・ポイント（２０８）にローミングするときに前記第１のサーバ（２０２）からのデータをキャッシュし、キャッシュしたデータを前記スイッチ（２０４）を介して前記モバイル・ステーション（２１０）に転送するキャッシュ・サーバである、請求項１または２に記載の通信システム（２００）。
【請求項４】
前記通信システム（２００）は無線ＬＡＮビデオ・ストリーム放送システムであり、前記スイッチ（２０４）はイーサネット（登録商標）スイッチである、請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システム（２００）。
【請求項５】
前記モバイル・ステーション（２１０）は、前記ローミングの間に前記第２のサーバ（２１２）に送信されるデータ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージを備え、
前記第２のサーバ（２１２）は、第１のサーバ（２０２）からの前記モバイル・ステーション（２１０）用のデータの受信およびキャッシュを開始するために、前記データ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージに応答して前記モバイル・ステーション（２１０）に送信される受信確認メッセージを備え、
前記モバイル・ステーション（２１０）は、ハンドオーバ・プロセスまたはスキャン・プロセスの後に、前記モバイル・ステーション（２１０）用のデータのキャッシュを停止し、キャッシュされたデータを前記モバイル・ステーション（２１０）に転送するために、前記第２のサーバ（２１２）に送信されるデータ・キャッシュ停止リクエスト・メッセージを備えている、請求項１から４のいずれか１項に記載の通信システム（２００）。
【請求項６】
前記第１のサーバ（２０２）からのマルチキャスト・データを取得するために前記第２のサーバ（２１２）が参加するマルチキャスト・グループをさらに含む、請求項５に記載の通信システム（２００）。
【請求項７】
前記第２のサーバ（２１２）は、ユニキャスト・データ用の疑似のイーサネット（登録商標）フレームを備え、当該疑似のイーサネット（登録商標）フレームは、モバイル・ステーション（２１０）のＭＡＣアドレスと組み合わされ、当該組み合わされたフレームが前記スイッチに一回、または、数回送信されることにより前記スイッチ（２０４）を欺き、当該スイッチ（２０４）に前記モバイル・ステーション（２１０）のＭＡＣポート・マップ・エントリを変更させた後、前記第１のサーバ（２０２）から前記モバイル・ステーション（２１０）に送られることになっていたデータを受信する、請求項５に記載の通信システム（２００）。
【請求項８】
前記データ・ソースは、ストリーム・ビデオ・データを前記第１のサーバに送信するライブ・ビデオ・ソース（２１４）である、請求項１から７のいずれか１項に記載の通信システム（２００）。
【請求項９】
前記第２のサーバ（２１２）はピアツーピア・モードで動作可能であり、前記第２のサーバ（２１２）は前記モバイル・ステーション（２１０）に統合可能である、請求項１から８のいずれか１項に記載の通信システム（２００）。
【請求項１０】
無線ＬＡＮ内の少なくとも第１の無線アクセス・ポイントと第２の無線アクセス・ポイントとの間でモバイル・ステーションのシームレスなハンドオーバを行う通信方法であって、
第１のサーバによって、データ・ソースからのデータを記憶するステップと、
スイッチを介して、第１のサーバと前記第１および第２の無線アクセス・ポイントとの間でデータ交換を行うステップと、
前記モバイル・ステーションが少なくとも前記第１の無線アクセス・ポイントの通信エリア内に存在する間に、前記モバイル・ステーションによって前記第１の無線アクセス・ポイントとの間でデータの送受信を行うステップと、
前記モバイル・ステーションが前記第１のアクセス・ポイントから前記第２のアクセス・ポイントにローミングするときに、前記スイッチを介して前記第２のサーバによって前記第１のサーバからデータを受信し、前記ローミングの後、前記モバイル・ステーションに記憶されたデータを前記スイッチを介して転送するステップと、
を含む、前記通信方法。
【請求項１１】
前記第１のサーバは、前記モバイル・ステーション用のストリーミング・メディア・データを記憶するストリーミング・サーバである、請求項１０に記載の通信方法。
【請求項１２】
前記第２のサーバは、前記モバイル・ステーションが前記第１のアクセス・ポイントから前記第２のアクセス・ポイントにローミングするときに前記第１のサーバからのデータをキャッシュし、キャッシュしたデータを前記スイッチを介して前記モバイル・ステーションに転送するキャッシュ・サーバである、請求項１０または１１に記載の通信方法。
【請求項１３】
前記通信システムは無線ＬＡＮビデオ・ストリーミング通信システムであり、前記スイッチはイーサネット（登録商標）スイッチである、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１４】
前記第１のアクセス・ポイントから前記第２のアクセス・ポイントへのローミングを行い、さらに、利用可能な無線アクセス・ポイントを見つけるためにスキャンを行っている間に、
前記モバイル・ステーションは、データ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージを前記第２のサーバに送信し、
前記第２のサーバは、前記データ・キャッシュ開始リクエストに応答して受信確認メッセージを前記モバイル・ステーションに送信し、前記第１のサーバから前記モバイル・ステーション用のデータの受信およびキャッシュを開始し、
ハンドオーバ・プロセスまたはスキャン・プロセスの後、前記モバイル・ステーションは、データ・キャッシュ停止リクエストを前記第２のサーバに送信し、
前記第２のサーバは、前記データ・キャッシュ停止リクエストに応答して前記モバイル・ステーション用の前記データのキャッシュを停止し、前記データを前記モバイル・ステーションに転送する、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１５】
前記第２のサーバは、マルチキャスト・データを受信すると、マルチキャスト・グループに参加して前記第１のサーバから前記マルチキャスト・データを取得する、請求項１６に記載の通信方法。
【請求項１６】
前記第２のサーバは、ユニキャスト・データを受信すると、疑似のイーサネット（登録商標）フレームを生成し、当該疑似のイーサネット（登録商標）フレームを前記モバイル・ステーションのＭＡＣアドレスと組み合わせ、組み合わされたフレームを前記スイッチに一回、または数回送信することにより、前記スイッチを欺き、当該スイッチに前記モバイル・ステーションのＭＡＣポート・マップ・エントリを変更させた後、前記第１のサーバから前記モバイル・ステーションに送られることになっていたデータを受信する、請求項１５に記載の通信方法。
【請求項１７】
前記データ・ソースは前記第１のサーバに送信するライブ・ビデオ・ソースである、請求項１０から１６のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１８】
前記第２のサーバはピアツーピア・モードで動作可能であり、前記第２のサーバは前記モバイル・ステーションに統合可能である、請求項１０から１７のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項１９】
前記データ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージは、
前記第２のサーバおよび前記モバイル・ステーションに対し、受信したＵＤＰパケットがキャッシュ制御メッセージであるかどうかを示す制御メッセージ・フラグ・フィールドと、
第１の値を有し、メッセージがデータ・キャッシュ開始リクエストであることを示すメッセージ・タイプ・フィールドと、
メッセージの前記モバイル・ステーションにおける唯一のシーケンス番号である、リクエストのシーケンス番号と、
キャッシュされるストリームのＩＰアドレスであるストリーム送信先アドレスと、
キャッシュされるストリームのＵＤＰポートであるストリーム送信先ポートと、
メッセージ・ワードのアライメントを行うことに使用されるパディング・フィールドと、
を含む、請求項１４に記載のシームレスなハンドオーバ方法。
【請求項２０】
前記データ・キャッシュ停止リクエスト・メッセージは、
前記第２のサーバおよび前記モバイル・ステーションに対し、受信したＵＤＰパケットがキャッシュ制御メッセージであるかどうかを示す制御メッセージ・フラグ・フィールドと、
前記第１の値以外の第２の値を有し、メッセージがデータ・キャッシュ停止リクエストであることを示すメッセージ・タイプ・フィールドと、
メッセージの前記モバイル・ステーションにおける唯一のシーケンス番号であるリクエストのシーケンス番号と、
キャッシュされるストリームのＩＰアドレスであるストリーム送信先アドレスと、
キャッシュされるストリームのＵＤＰポートであるストリーム送信先ポートと、
メッセージ・ワードのアライメントを行うことに使用されるパディング・フィールドと、
を含む、請求項１９に記載のシームレスなハンドオーバ方法。
【請求項２１】
前記受信確認メッセージは、
前記第２のサーバおよび前記モバイル・ステーションに対し、受信したＵＤＰパケットがキャッシュ制御メッセージであるかどうかを示す制御メッセージ・フラグ・フィールドと、
前記第１の値および前記第２の値以外の第３の値を有し、メッセージがデータ・キャッシュ開始リクエストであることを示すメッセージ・タイプ・フィールドと、
メッセージの前記モバイル・ステーションにおける唯一のシーケンス番号であるリクエストのシーケンス番号と、
キャッシュ・リクエストを開始する前記モバイル・ステーションのＩＰアドレスであるリクエスト者のアドレスと、
キャッシュ・リクエストを開始する前記モバイル・ステーションのＵＤＰポートであるリクエスト者のポートと、
メッセージ・ワードのアライメントを行うことに使用されるパディング・フィールドと、
を含む、請求項１９または２０に記載のシームレスなハンドオーバ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね通信技術に関し、特に、無線ＬＡＮ内の少なくとも第１の無線アクセス・ポイントと第２の無線アクセス・ポイントとの間でモバイル・ステーションのシームレスなハンドオーバを行う、シームレスなハンドオーバ方法、通信システムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この２、３年にわたって、インターネットを介して配信されるビデオ・コンテンツの量が次第に増加しており、ブロードバンド・インターネット接続の普及の進展によってある程度の刺激を受けてきている。インターネットの使用パターンが変化を続ける一方、アクセス技術も発展し続けている。無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）や３Ｇなどの鍵となる無線技術は成熟期を迎えており、近い将来には、多数のユーザがインターネット・アクセスのために無線技術を使用するようになると断言することができるほどになった。これらのユーザは、有線媒体を介して配信されるものと同様に動作するものが自己の無線インターネット・アクセスから享受できることを望むであろう。
【０００３】
無線アクセス技術がいかにストリーム・ビデオ・コンテンツに適したものであるかを考慮する価値がある。なぜならば、非常に多くのユーザがこのような技術を使用して自己の機器でビデオ・コンテンツのストリーミングをすることを望むであろうことが当然に想定されるからである。信号強度やアクセス・ネットワークにおける混雑などの技術的に懸念される要因により、ユーザの視聴するビデオの品質に影響を受けることが望ましくないことは明らかである。
【０００４】
シームレスなネットワーク接続は、ユーザが感受する品質に対するネットワーク上の諸問題による影響をある程度低減できるものであるが、必ずしも、それ自体で、エンド・ユーザが実感する品質を最適にすることを保証するものではない。ユーザが多くの無線アクセス・ネットワークを利用可能である場合には、最高の品質をユーザに提供するために、任意の時点で、どの無線アクセス・ネットワークを使用すべきかを考慮する価値がある。
【０００５】
無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）において、１つの無線ＬＡＮアクセス・ポイントがモバイル・ステーションのために提供できる通信エリアは非常に限定されている。会社のワーク・エリアまたはホット・スポットに対して完全な通信エリアを提供するために、一般的には、複数のアクセス・ポイント（ＡＰ）が適用される。このような場合、無線ＬＡＮネットワーク内でライブ・ビデオをストリーミングする際には、チャネル・スキャン時間やハンドオーバ間隔をどのように短縮した場合であっても、或るアクセス・ポイントから別のアクセス・ポイントへのモバイル・ステーションのハンドオーバによって、パケット損失が発生し、ビデオ品質が低下する場合がある。従って、これらの移動するモバイル・ステーションのための通信を維持するために、システムは、シームレスなハンドオーバをサポートしなければならない。即ち、モバイル・ステーションがあるアクセス・ポイントの通信エリアから別のアクセス・ポイントの通信エリアに移動する際、ユーザに分からないようにハンドオーバが行われなければならない。このことは、ＶｏＩＰ（ボイスオーバー・インターネット・プロトコル）、ビデオ・ストリーミングなどのようなリアルタイム・アプリケーションの場合には、非常に重要である。このような場合には、ハンドオーバ処理の間に発生したパケット損失の問題が解決されなければならない。
【０００６】
図１は、従来の無線ＬＡＮビデオ・ストリーム放送システム１００を示している。図１に示すように、放送システム１００は、ライブ・ビデオ・ソース１１４に結合され、このライブ・ビデオ・ソース１１４からビデオ・ストリームを受信して保存するストリーミング・サーバ１０２と、ストリーミング・サーバ１０２と少なくとも２つの無線アクセス・ポイント１０６，１０８との間でデータ交換を行うイーサネット（登録商標）スイッチ１０４と、スイッチ１０４に結合され、当該スイッチ１０４との間でデータを送受信する無線アクセス・ポイント１０６，１０８と、無線アクセス・ポイント１０６，１０８の少なくとも１つに結合され、無線アクセス・ポイント１０６，１０８との間でデータを送受信するモバイル・ステーション１１０とを含んでいる。或るアクセス・ポイント１０６から別のアクセス・ポイント１０８へのモバイル・ステーション１１０のローミングの間にパケット損失が発生する可能性がある。
【０００７】
インテリジェント・ハンドオーバ・アルゴリズムの中には、何らかの方法を用いてチャネル・スキャンに費やされる時間を短縮させるものもあるが、全てのハンドオーバ・アルゴリズムは、以下の手順を踏む。
候補となるアクセス・ポイントを検出するためにチャネル・スキャンを行う。
認証または事前認証を行う（事前認証はハンドオーバを速やかに行うために使用される）。
従前のアクセス・ポイントとの関連付けを解除し、新たなアクセス・ポイントとの再関連付けを行う。
【０００８】
上記のハンドオーバ・プロセスの間、スキャンおよびハンドオーバ・プロセスにおいて費やされる時間間隔をどのように最小限にした場合であっても、２つの状況でパケット損失が発生する。
【０００９】
１．チャネル・スキャン
無線ＬＡＮカードは、１つのチャネルに同調した１個の無線モジュールのみを備えてデータの送受信を行うため、無線が或る周波数から別の周波数に切り替えられてチャネル・スキャンを実行するときに、関連付けられたアクセス・ポイントからデータを受信することができない。ブロードキャスト・データ、または、マルチキャスト・データでは、さらに悪い状況となる。なぜならば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮにおいては、これらのパケットのデータ再送信は行われないからである。アルゴリズムの中には選択的にチャネル・スキャンを行うものや、他のトリッキーな方法を採用してチャネル・スキャンに費やされる時間を短縮させるものもあるが、この処理自体は、依然として回避することができない。
【００１０】
２．再関連付け期間
再関連付け期間は、モバイル・ステーションの従前のアクセス・ポイントとの関連付けが解除されているが、新たなアクセス・ポイントにはまだ関連付けられていない期間として定義される。この期間の間、イーサネット（登録商標）スイッチおよびアクセス・ポイントのフレーム・バッファにおけるパケットが全て失われる。
【００１１】
ハンドオーバ・プロセスの間のパケット損失は、ビデオ品質を低下させ、特に、失われたパケットがビデオ・ストリームの重要なデータ（例えば、Ｉフレームのデータ）である場合には、ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ  ｏｆ  Ｐｉｃｔｕｒｅ）全体が損なわれる。
【００１２】
ビデオ配信システムのスケーラビリティを拡大するためにデータ・キャッシュ技術が広く使用されているが、今日まで、これは、無線ネットワークのハンドオーバを支援するためにはほとんど使用されていない。
【００１３】
論文／特許を調査すると、非常に沢山の先行技術文献がビデオ・キャッシュ・システムのためのハンドオーバの問題に対する解決策について開示しているが（ドコモ・コミュニケーションズ・ラボラトリーズ社の欧州特許出願公開第１３３１７９２１号明細書、特開２００３−２８９３２７号公報、米国特許第６９０７５０１号明細書、米国特許出願公開第２００３０１４５０３８号明細書を参照）、無線ネットワーク・ハンドオーバを支援するキャッシュの使用を開示しているのは１つの先行技術文献のみである（そしてこれは、無線ＬＡＮネットワーク・ハンドオーバのためのものでなく、３Ｇネットワークのためのものである）。この先行技術文献は、「Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ  Ｃａｃｈｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  ＴＣＰ  Ｏｖｅｒ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  Ｗｉｔｈ  Ｗｉｒｅｄ  ａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｌｉｎｋｓ」と題された、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．２，Ｍａｒｃｈ  ２００３に掲載された論文である。この論文は、ハンドオーバ期間中のＴＣＰ再送信レイテンシを最小限にするためにＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｗｉｔｃｈ  Ｃｅｎｔｅｒ）でキャッシュ・サービスを使用する方法を提案しているが、この方法は、ＴＣＰに基づくアプリケーションにしか適用されない。
【００１４】
さらに、米国特許出願第２００５０２４１４５５号明細書は、無線／有線統合型ＩＰネットワークにおけるパケット損失および転送遅延を低減するためにＴＣＰプロキシを設定する方法およびシステムを開示している。しかしながら、これは、ＴＣＰストリームをキャッシュしてパケット損失および転送遅延を低減することを、無線ネットワーク・コントローラを使用してサーバとモバイル・ステーションとの間のパケットを保存することによって行うものであり、ＵＤＰパケットはキャッシュされず、データ転送遅延を発生させる。
【００１５】
上述した問題のうちのいずれかを解決するため、本発明は、無線ＬＡＮビデオ・ストリーミングのアプリケーションのための、キャッシュに基づいたシームレスなハンドオーバ・スキームを提案している。
【発明の開示】
【００１６】
本発明によれば、無線ＬＡＮ内の少なくとも第１の無線アクセス・ポイントと第２の無線アクセス・ポイントとの間でモバイル・ステーションのシームレスなハンドオーバを行う通信システムが提供される。
【００１７】
本発明に係る通信システムは、無線ＬＡＮ内の少なくとも第１の無線アクセス・ポイントと第２の無線アクセス・ポイントとの間でモバイル・ステーションのシームレスなハンドオーバを行うことができる。モバイル・ステーションは、少なくとも第１の無線アクセス・ポイントの通信エリア内に存在し、この第１の無線アクセス・ポイントとの間でデータの送受信を行う。通信システムは、データ・ソースからのデータを記憶する第１のサーバと、第１のサーバと第１および第２の無線アクセス・ポイントとの間でデータ交換を行うスイッチと、スイッチに結合され、モバイル・ステーションが第１のアクセス・ポイントから第２のアクセス・ポイントにローミングするときに、スイッチ（２０４）を介して第１のサーバからデータを受信し、ローミングの後、モバイル・ステーションに記憶されたデータをスイッチを介して転送する第２のサーバとを含む。
【００１８】
本発明によれば、第１のサーバは、モバイル・ステーション用のストリーミング・メディア・データを記憶するストリーミング・サーバである。第２のサーバは、モバイル・ステーションが第１のアクセス・ポイントから第２のアクセス・ポイントにローミングするときに第１のサーバからのデータをキャッシュし、キャッシュしたデータをスイッチを介してモバイル・ステーションに転送するキャッシュ・サーバである。通信システムは無線ＬＡＮビデオ・ストリーム放送システムであり、スイッチはイーサネット（登録商標）スイッチである。
【００１９】
本発明によれば、モバイル・ステーションは、ローミングの間に第２のサーバに送信されるデータ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージを備え、第２のサーバは、第１のサーバからのモバイル・ステーション用のデータの受信およびキャッシュを開始するために、データ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージに応答してモバイル・ステーションに送信される受信確認メッセージを備え、モバイル・ステーションは、ハンドオーバ・プロセスまたはスキャン・プロセスの後に、モバイル・ステーション用のデータのキャッシュを停止し、キャッシュされたデータをモバイル・ステーションに転送するために、第２のサーバに送信されるデータ・キャッシュ停止リクエスト・メッセージを備えている。
【００２０】
本発明によれば、第１のサーバからのマルチキャスト・データを取得するために第２サーバが参加するマルチキャスト・グループをさらに含み、第２のサーバは、ユニキャスト・データ用の疑似のイーサネット（登録商標）フレームを備え、この疑似のイーサネット（登録商標）フレームは、モバイル・ステーションのＭＡＣアドレスと組み合わされ、組み合わされたフレームがスイッチに一回、または、数回送信されることにより、スイッチを欺き、このスイッチにモバイル・ステーションのＭＡＣポート・マップ・エントリを変更させた後、第１のサーバからモバイル・ステーションに送られることになっていたデータを受信する。
【００２１】
本発明によれば、データ・ソースは、ストリーム・ビデオ・データを第１のサーバに送信するライブ・ビデオ・ソースである。
【００２２】
さらに、本発明は、無線ＬＡＮ内の少なくとも第１の無線アクセス・ポイントと第２の無線アクセス・ポイントとの間でモバイル・ステーションのシームレスなハンドオーバを行う通信方法であって、
第１のサーバによって、データ・ソースからのデータを記憶するステップと、
スイッチを介して、第１のサーバと第１および第２の無線アクセス・ポイントとの間でデータ交換を行うステップと、
モバイル・ステーションが少なくとも第１の無線アクセス・ポイントの通信エリア内に存在する間に、モバイル・ステーションによって第１の無線アクセス・ポイントとの間でデータの送受信を行うステップと、
モバイル・ステーションが第１のアクセス・ポイントから第２のアクセス・ポイントにローミングするときに、スイッチを介して第２のサーバによって第１のサーバからデータを受信し、ローミングの後、モバイル・ステーションに記憶されたデータをスイッチを介して転送するステップと、を含む通信方法を提供する。
【００２３】
本発明によれば、第１のサーバは、モバイル・ステーション用のストリーミング・メディア・データを記憶するストリーミング・サーバである。第２のサーバは、モバイル・ステーションが第１のアクセス・ポイントから第２のアクセス・ポイントにローミングするときに第１のサーバからのデータをキャッシュし、キャッシュしたデータをスイッチを介してモバイル・ステーションに転送するキャッシュ・サーバである。通信システムは無線ＬＡＮビデオ・ストリーミング通信システムであり、スイッチはイーサネット（登録商標）スイッチである。
【００２４】
本発明によれば、第１のアクセス・ポイントから第２のアクセス・ポイントへのローミングを行い、さらに、利用可能な無線アクセス・ポイントを見つけるためにスキャンを行っている間に、モバイル・ステーションは、データ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージを第２のサーバに送信し、第２のサーバは、データ・キャッシュ開始リクエストに応答して受信確認メッセージをモバイル・ステーションに送信し、第１のサーバからモバイル・ステーション用のデータの受信およびキャッシュを開始し、ハンドオーバ・プロセスまたはスキャン・プロセスの後、モバイル・ステーションは、データ・キャッシュ停止リクエストを第２のサーバに送信し、第２のサーバは、データ・キャッシュ停止リクエストに応答してモバイル・ステーション用のデータのキャッシュを停止し、データを前記モバイル・ステーションに転送する。
【００２５】
本発明によれば、第２のサーバは、マルチキャスト・データを受信すると、マルチキャスト・グループに参加して第１のサーバからマルチキャスト・データを取得する。さらに、第２のサーバは、ユニキャスト・データを受信すると、疑似のイーサネット（登録商標）フレームを生成し、この疑似のイーサネット（登録商標）フレームをモバイル・ステーションのＭＡＣアドレスと組み合わせ、組み合わされたフレームをスイッチに一回、または数回送信することにより、スイッチを欺き、このスイッチにモバイル・ステーションのＭＡＣポート・マップ・エントリを変更させた後、第１のサーバからモバイル・ステーションに送られることになっていたデータを受信する。
【００２６】
本発明によれば、通信方法は、第１のサーバに結合されてこの第１のサーバにストリーム・ビデオ・データを送信するライブ・ビデオ・ソースを提供する。
【００２７】
さらに、本発明は、無線ＬＡＮ内の少なくとも第１の無線アクセス・ポイントと第２の無線アクセス・ポイントとの間でのモバイル・ステーションのシームレスなハンドオーバ方法を提供する。この方法は、モバイル・ステーションによって、第２のサーバにデータ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージを送信し、第２のサーバによって、データ・キャッシュ開始リクエストに応答してモバイル・ステーションに受信確認メッセージを送信し、第１のサーバからのモバイル・ステーション用のデータの受信およびキャッシュを開始し、ハンドオーバ・プロセスまたはスキャン・プロセスの後、モバイル・ステーションによって、第２のサーバにデータ・キャッシュ停止リクエストを送信し、第２のサーバによって、データ・キャッシュ停止リクエストに応答してモバイル・ステーション用のデータのキャッシュを停止し、データをモバイル・ステーションに転送する。
【００２８】
本発明によれば、データ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージは、第２のサーバおよびモバイル・ステーションに対し、受信したＵＤＰパケットがキャッシュ制御メッセージであるかどうかを示す制御メッセージ・フラグ・フィールドと、第１の値を有し、メッセージがデータ・キャッシュ開始リクエストであることを示すメッセージ・タイプ・フィールドと、メッセージのモバイル・ステーションにおける唯一のシーケンス番号であるリクエストのシーケンス番号と、キャッシュされるストリームのＩＰアドレスであるストリーム送信先アドレスと、キャッシュされるストリームのＵＤＰポートであるストリーム送信先ポートと、メッセージ・ワードのアライメントを行うことに使用されるパディング・フィールドとを含む。
【００２９】
データ・キャッシュ停止リクエスト・メッセージは、第２のサーバおよびモバイル・ステーションに対し、受信したＵＤＰパケットがキャッシュ制御メッセージであるかどうかを示す制御メッセージ・フラグ・フィールドと、第１の値以外の第２の値を有し、メッセージがデータ・キャッシュ停止リクエストであることを示すメッセージ・タイプ・フィールドと、メッセージのモバイル・ステーションにおける唯一のシーケンス番号であるリクエストのシーケンス番号と、キャッシュされるストリームのＩＰアドレスであるストリーム送信先アドレスと、キャッシュされるストリームのＵＤＰポートであるストリーム送信先ポートと、メッセージ・ワードのアライメントを行うことに使用されるパディング・フィールドとを含む。
【００３０】
受信確認メッセージは、第２のサーバおよびモバイル・ステーションに対し、受信したＵＤＰパケットがキャッシュ制御メッセージであるかどうかを示す制御メッセージ・フラグ・フィールドと、第１の値および第２の値以外の第３の値を有し、メッセージがデータ・キャッシュ開始リクエストであることを示すメッセージ・タイプ・フィールドと、メッセージのモバイル・ステーションにおける唯一のシーケンス番号であるリクエストのシーケンス番号と、キャッシュ・リクエストを開始するモバイル・ステーションのＩＰアドレスであるリクエスト者のアドレスと、キャッシュ・リクエストを開始するモバイル・ステーションのＵＤＰポートであるリクエスト者のポートと、メッセージ・ワードのアライメントを行うことに使用されるパディング・フィールドとを含む。
【００３１】
本発明のその他の目的、利点、および新規な特徴は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより、さらに明確になるであろう。
【００３２】
本発明の上述した一般的な説明と後述する詳細な説明の双方とも、例示的な説明のためのものであり、特許請求の範囲に記載した発明をさらに説明することを意図している。
【００３３】
添付図面は、本発明のさらなる理解のためのものであり、本願の一部を構成するものとして組み込まれている。本添付図面、本発明の例示的な実施形態、さらに、明細書の内容により、本発明の原理が説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の技術的な特徴を実施形態を参照してさらに説明する。各実施形態は、好ましい例に過ぎず、本発明を限定するものではない。このことは、当業者であれば、以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照することによって理解できるであろう。
【００３５】
図２に示すように、通信システム２００が設けられており、この通信システムは、第２のサーバ２１２を追加することによって、図１に示す従来の無線ＬＡＮビデオ・ストリーム放送システム１００とは異なるものとなっている。第２のサーバ２１２は、スイッチ２０４に結合され、モバイル・ステーション２１０がアクセス・ポイント２０６からアクセス・ポイント２０８にローミングする際、ストリーミング・サーバ２０２からのデータを記憶し、記憶したデータをスイッチ２０４を介してモバイル・ステーション２１０に転送することにより、ハンドオーバ中のモバイル・ステーション２１０のパケット損失を回避する。
【００３６】
好ましくは、第１のサーバ２０２は、モバイル・ステーション２１０用のストリーミング・メディア・データを記憶するストリーミング・サーバであり、第２のサーバ２１２は、モバイル・ステーション２１０がアクセス・ポイント２０６からアクセス・ポイント２０８にローミングしているときに第１のサーバ２０２からのデータをキャッシュし、キャッシュしたデータをモバイル・ステーション２１０にスイッチ２０４を介して転送するキャッシュ・サーバである。当業者であれば、キャッシュ・モジュールを有するものであればどのような種類のサーバでも第２のサーバ２１２として使用できることが理解できるであろう。キャッシュ・モジュールは、別のモバイル・ステーションに統合され、別のモバイル・ステーションがキャッシュ・サーバとして機能できるようなものでもよい。
【００３７】
本実施形態においては、通信システム２００は無線ＬＡＮビデオ・ストリーム放送システムであり、スイッチ２０４はイーサネット（登録商標）スイッチである。
【００３８】
図３は、本発明による通信方法のフロー・チャートを示している。
【００３９】
図３を参照すると、この方法のステップＳ３０２において、第１のサーバ２０２がデータを記憶するために設けられる。ステップＳ３０４において、スイッチ２０４が、第１のサーバ２０２と第１および第２のアクセス・ポイント２０６，２０８との間のデータ交換を行うために設けられる。ステップＳ３０６において、無線アクセス・ポイント２０６および２０８がスイッチ２０４に結合され、このスイッチ２０４との間のデータの送受信を行う。ステップＳ３０８において、モバイル・ステーション２１０が２つの無線アクセス・ポイント２０６および２０８のうちの少なくとも１つに結合され、これらの無線アクセス・ポイント２０６および２０８との間のデータの送受信を行う。ステップＳ３１０において、第２のサーバ２１２がスイッチ２０４に結合され、モバイル・ステーション２１０が或るアクセス・ポイントから別のアクセス・ポイントにローミングする際、第２のサーバ２１２は、第１のサーバ２０２からのデータを記憶し、記憶したデータをモバイル・ステーション２１０にスイッチ２０４を介して転送することにより、ハンドオーバ中のモバイル・ステーションのパケット損失を回避する。
【００４０】
或るアクセス・ポイントから別のアクセス・ポイントにローミングをしており、かつ、利用可能な無線アクセス・ポイントを検出するためにチャネル・スキャンを実行している間、モバイル・ステーション２１０は、データ・キャッシュ開始リクエストを第２のサーバ２１２に送信し、次に、第２のサーバは、データ・キャッシュ開始リクエストに応答して、モバイル・ステーション２１０に受信確認メッセージを返送し、第１のサーバ２０２からのモバイル・ステーション２１０用のデータの受信およびキャッシュを開始する。ハンドオーバ・プロセスまたはスキャン・プロセスの終了後、モバイル・ステーション２１０は、データ・キャッシュ停止リクエストを第２のサーバ２１２に送信し、第２のサーバは、データ・キャッシュ停止リクエストに応答して、モバイル・ステーション２１０用のデータのキャッシュを停止し、データをモバイル・ステーション２１０に転送する。
【００４１】
この方法においては、マルチキャスト・データを受信すると、第２のサーバ２１２は、このマルチキャスト・グループに参加し、第１のサーバ２０２からマルチキャスト・データを取得するが、ユニキャスト・データを受信すると、第２のサーバ２１２は、疑似のイーサネット（登録商標）フレームを作成し、この疑似のイーサネット（登録商標）アドレスとモバイル・ステーション２１０のＭＡＣアドレスとを組み合わせ、組み合わせられたフレームをスイッチ２０４に一回、または、数回送信することにより、スイッチ２０４を欺き、スイッチ２０４にモバイル・ステーション２１０のＭＡＣポート・エントリを変更させ、第１のサーバ２０２からモバイル・ステーション２１０に送られることになっていたデータを受信する。
【００４２】
本発明は、スキャンまたはハンドオーバを実行しているときにモバイル・ステーションに対して送信されるデータを保存するキャッシュ・メカニズムを提供する。本発明の大きな利点は、ストリーミング・サーバ、アクセス・ポイント、および再生装置から独立したものであること、さらに、ＬＡＮにキャッシュ・サーバを追加し、モバイル・ステーションのハンドオーバ・アルゴリズムの軽微な変更を必要とするだけで本方法を展開できることにある。
【００４３】
図４は、本発明によるシームレスなハンドオーバ方法のフロー・チャートを示している。
【００４４】
図４を参照して、本発明のシームレスなハンドオーバを説明する。ステップＳ４０２から、モバイル・ステーション２１０は、データ・キャッシュ開始リクエストを第２のサーバ２１２に送信し、ステップＳ４０４において、第２のサーバ２１２は、データ・キャッシュ開始リクエストに応答して、受信確認メッセージをモバイル・ステーション２１０に返送し、第１のサーバ２０２からモバイル・ステーション２１０用のデータの受信およびキャッシュを開始する。ハンドオーバ・プロセスまたはスキャン・プロセスの終了後、モバイル・ステーション２１０は、ステップＳ４０６において、データ・キャッシュ停止リクエストを第２のサーバ２１２に送信し、ステップＳ４０８において、第２のサーバ２１２は、データ・キャッシュ停止リクエストに応答して、モバイル・ステーション２１０用のデータのキャッシュを停止し、データをモバイル・ステーション２１０に転送する。
【００４５】
図５は、図４に示されたシームレスなハンドオーバ方法のワーク・フローを示している。
【００４６】
図５に示すように、キャッシュ・サーバは、ＩＰマルチキャスト・グループ内に配信される信頼性のあるメッセージを介して、ハンドオーバ・アルゴリズムが備わっているモバイル・ステーションと通信する（この利点は、モバイル・ステーションにおいてキャッシュ・サーバＩＰアドレスのユーザ・コンフィグレーションを行うことを回避できることにある）。他のモバイル・ステーションに送信されたデータを受信するために、このコンピュータのネットワーク・カードは、プロミキャス・モードで動作するとよい。
【００４７】
モバイル・ステーションがチャネル・スキャン・プロセスまたはハンドオーバ・プロセスを開始すると、モバイル・ステーションは、まず、「データ・キャッシュ開始リクエスト」制御メッセージをマルチキャスト・グループ内のキャッシュ・サーバに送信する。キャッシュ・サーバから受信確認を受信した後、ハンドオーバ・アルゴリズムによって、実際のチャネル・スキャン・プロセスまたはハンドオーバ・プロセスが開始することができる。
【００４８】
同時に、キャッシュ・サーバは、このモバイル・ステーション用のデータの受信およびキャッシュを開始する。
【００４９】
キャッシュするコンテンツがマルチキャスト・データである（即ち、モバイル・ステーションがマルチキャスト・ストリームを受信する）場合には、キャッシュ・サーバは、データを取得するためにこのマルチキャスト・グループに参加する。
【００５０】
キャッシュするコンテンツがユニキャスト・データである場合には、キャッシュ・サーバは、疑似のイーサネット（登録商標）フレームをモバイル・ステーションのＭＡＣアドレスに組み合わせなければならず、これをイーサネット（登録商標）スイッチに一回、または数回送信してスイッチを欺き、このスイッチにモバイル・ステーションのＭＡＣポート・エントリを変更させ、モバイル・ステーションへの送信が失敗したその後のパケットは、全て、キャッシュ・サーバに送られる。
【００５１】
スキャン・プロセスまたはハンドオーバ・プロセスが終了すると、モバイル・ステーションは、「データ・キャッシュ停止リクエスト」制御メッセージを、当該マルチキャスト・グループに送信する。キャッシュ・サーバがこのメッセージを受信すると、キャッシュ・サーバは、このモバイル・ステーション用のデータ・キャッシュを停止して、キャッシュされたデータをネットワークを介してモバイル・ステーションに対して再生し、これらの再生された各パケットがモバイル・ステーションによって受信できるようになる。
【００５２】
キャッシュ・サーバの目的は、スキャンまたはハンドオーバの期間、さらに、オンデマンドでのキャッシュの開始処理、キャッシュの停止処理の間にモバイル・ステーションに送信されるべきデータをキャッシュすることにある。キャッシュ・サーバは、ＬＡＮに接続された専用のデバイスでもよいし、他のモバイル・ステーション内のプログラム・モジュールであってもよい（このように、各モバイル・ステーションは、互いにピアツーピア・モードで協力し合うことができる）。キャッシュ・サーバは、ＩＰマルチキャスト・グループをリスンし、各モバイル・ステーションからの制御メッセージを受信する。
【００５３】
キャッシュ・サーバは、スキャンおよびハンドオーバの間のデータ・パケット損失を阻止することができるため、（単にスキャンを行って、次にハンドオーバを行うもののような）簡単なアルゴリズムを本オンデマンド・キャッシュ・メカニズムと組み合わせることによってシームレスなハンドオーバを実現することができる。
【００５４】
キャッシュ・サーバと協働するために、以下の処理をハンドオーバ・アルゴリズムに追加するとよい。
１．ハンドオーバ・アルゴリズムが、キャッシュ制御メッセージを送受信するために制御メッセージ・マルチキャスト・グループに参加する。
２．「データ・キャッシュ開始リクエスト」制御メッセージが、ハンドオーバの前に制御メッセージ・マルチキャスト・グループに送信される。
３．「データ・キャッシュ停止リクエスト」制御メッセージが、ハンドオーバの後に制御メッセージ・マルチキャスト・グループに送信される。
【００５５】
制御メッセージを確実に配信するために、これらのメッセージには、受信確認が付けられている。
【００５６】
図６、図７および図８を参照して、「データ・キャッシュ開始リクエスト」メッセージ、「データ・キャッシュ停止リクエスト」メッセージ、および、受信確認メッセージを詳細に説明する。当業者であれば、「データ・キャッシュ開始リクエスト」メッセージ、「データ・キャッシュ停止リクエスト」メッセージ、および受信確認メッセージが単なる特定の例であり、本発明を限定するものではないことが理解できよう。
【００５７】
１．データ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージ
図６は、以下のものを含むデータ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージのメッセージ・フォーマットを示している。
ａ．制御メッセージ・フラグ
制御メッセージ・フラグは、「ＣＭ」をコンテンツとして有する２バイト・フラグであり、キャッシュ・サーバおよびモバイル・ステーションに対し、受信されたＵＤＰパケットがキャッシュ制御メッセージであるかどうかを示す。
ｂ．メッセージ・タイプ
０の値を有する１バイト・フィールドであり、当該メッセージがデータ・キャッシュ開始リクエストであることを示す。
ｃ．リクエストのシーケンス番号
１バイト・フィールドであり、キャッシュ・メッセージ用のローカル・モバイル・ステーションにおける唯一のシーケンス番号である。
ｄ．ストリーム送信先アドレス
キャッシュされるようにリクエストされる、ストリームの４バイトＩＰアドレスである。
ｅ．ストリーム送信先ポート
キャッシュされるストリームの２バイトＵＤＰポートである。
ｆ．パディング
メッセージ・ワードのアライメントを行う、２バイトのパディング・フィールドである。
【００５８】
２．データ・キャッシュ停止リクエスト・メッセージ
図７は、データ・キャッシュ停止リクエスト・メッセージのメッセージ・フォーマットを示している。図７に示すように、このメッセージのフォーマットは、メッセージ・タイプ・フィールドの値が１であることを除き、データ・キャッシュ開始リクエストと概ね同一である。
【００５９】
３．受信確認メッセージ
図８は、以下のものを含むメッセージ・フォーマットを示している。
ａ．制御メッセージ・フラグ
データ・キャッシュ開始リクエストと同じである。
ｂ．メッセージ・タイプ
２の値を有する１バイト・フィールドであり、当該メッセージがデータ・キャッシュ開始リクエストであることを示す。
ｃ．リクエストのシーケンス番号
データ・キャッシュ開始リクエストと同じである。
ｄ．リクエスト者のアドレス
キャッシュ・リクエストを開始するモバイル・ステーションの４バイトＩＰアドレスである。
ｅ．リクエスト者のポート
キャッシュ・リクエストを開始するモバイル・ステーションの２バイトＵＤＰポートである。
ｆ．パディング
データ・キャッシュ開始リクエストと同じである。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態、さらに、各態様について説明したが、当業者であれば、本発明から逸脱することなく、設計や構成の詳細に多くの変更を施すことができることが理解できるであろう。例えば、本発明による技術的な解決法は、遅延に敏感でない他のアプリケーションに適用することができる。本発明は、開示された全ての特徴事項に、個々に、さらに、想定可能な全ての代替および組み合わせにおいて、拡張可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来の無線ＬＡＮビデオ・ストリーム放送システム１００を示す図である。
【図２】本発明による通信システム２００を示す図である。
【図３】本発明による通信方法のフロー・チャートを示す図である。
【図４】本発明によるシームレスなハンドオーバ方法のフロー・チャートを示す図である。
【図５】図４に示すシームレスなハンドオーバ方法のワーク・フローを示す図である。
【図６】データ・キャッシュ開始リクエスト・メッセージのメッセージ・フォーマットを示す図である。
【図７】データ・キャッシュ停止リクエスト・メッセージのメッセージ・フォーマットを示す図である。
【図８】受領確認メッセージのメッセージ・フォーマットを示す図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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