(57)【要約】  複数の接続ノードがセル内の少なくとも１つの移動端末に接続サービスを提供する無線近距離ネットワークにおけるアクティブモードとアイドルモードとの間を遷移する移動端末の節電方法を提供する。上記接続ノードをページンググループ境界を有する少なくとも１つのページンググループにグループ化するステップと、上記移動端末が所定の時間間隔毎にアウェイク状態とドーズ状態との間をスイッチするアイドルモードで動作するか、またはアウェイク状態にあるアクティブモードで動作するかを判定するステップと、上記移動端末がアイドルモードで動作する場合に、上記移動端末が上記ページンググループ境界を横断する場合にのみ発生するアイドルハンドオフを活性化させるステップと、を含む。上記ハンドオフは、上記移動端末が上記アイドルモードでセル境界ではないページンググループ境界を横断する場合にのみ発生することで電力消費を減少させることができる。
2009515416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接続ノードを含み、各接続ノードがセル内の少なくとも１つの移動端末に接続サービスを提供する無線近距離ネットワークにおけるアクティブモードとアイドルモードとの間を遷移する移動端末の節電方法であって、
前記接続ノードを、ページンググループ境界を有する少なくとも１つのページンググループにグループ化するステップと、
前記移動端末が予め定められた時間間隔毎にアウェイク状態とドーズ状態との間をスイッチするアイドルモードで動作するか、またはアウェイク状態にあるアクティブモードで動作するかを判定するステップと、
前記移動端末がアイドルモードで動作する場合に、前記移動端末が前記ページンググループ境界を横断する場合にのみ発生するアイドルハンドオフを活性化させるステップと、
を含むことを特徴とする節電方法。
【請求項２】
前記ページンググループ境界は、前記接続ノードのセルにより定義されることを特徴とする請求項１に記載の節電方法。
【請求項３】
前記アイドルハンドオフは、メディアアクセス制御レベルで遂行されることを特徴とする請求項１に記載の節電方法。
【請求項４】
前記移動端末が前記アクティブモードで動作する場合に、前記移動端末がセル境界を横断する度に発生する一般ハンドオフを活性化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の節電方法。
【請求項５】
前記一般ハンドオフは、メディアアクセス制御レベル動作を含むことを特徴とする請求項４に記載の節電方法。
【請求項６】
前記一般ハンドオフは、インターネットプロトコルレベル動作を含むことを特徴とする請求項５に記載の節電方法。
【請求項７】
前記一般ハンドオフを活性化させるステップは、
前記移動端末が前記アイドルモードのアウェイク状態でページングされるか否かを判定するステップと、
前記移動端末がページングされる場合に、前記アクティブモードに遷移するステップと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の節電方法。
【請求項８】
前記一般ハンドオフを活性化させるステップは、
前記アイドルモードで送信されるデータが生成されたか否かを判定するステップと、
前記データが生成された場合には、前記アクティブモードに遷移するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の節電方法。
【請求項９】
複数の固定局を含み、各固定局がセル内の少なくとも１つの移動端末に接続サービスを提供する無線近距離ネットワークにおけるアウェイク状態とドーズ状態との間を遷移する移動端末の節電方法であって、
前記固定局を、ページンググループ境界を有する少なくとも１つのページンググループにグループ化するステップと、
前記移動端末が前記ドーズ状態にあるか否かを判定するステップと、
前記移動端末が前記ドーズ状態にある場合に、前記ページンググループ境界を横断するときだけハンドオフを遂行するステップと、
を含むことを特徴とする節電方法。
【請求項１０】
前記ページンググループ境界は、前記固定局のセルにより定義されることを特徴とする請求項９に記載の節電方法。
【請求項１１】
前記移動端末がアウェイク状態にある場合に、前記移動端末がページンググループ境界だけではなく固定局のセル境界を横断する際にハンドオフを遂行するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の節電方法。
【請求項１２】
前記ハンドオフは、メディアアクセス制御レベルハンドオフであることを特徴とする請求項１０に記載の節電方法。
【請求項１３】
前記ハンドオフは、メディアアクセス制御レベルハンドオフであることを特徴とする請求項１１に記載の節電方法。
【請求項１４】
前記ハンドオフを遂行するステップは、
前記移動端末が前記固定局によりページングされるか否かを判定し、
前記移動端末がページングされる場合に、インターネットプロトコルレベルハンドオフを遂行することを特徴とする請求項１０に記載の節電方法。
【請求項１５】
複数の固定局を含み、各固定局がセル内の少なくとも１つの移動端末に接続サービスを提供する無線近距離ネットワークにおけるアウェイク状態とドーズ状態との間を遷移する移動端末の節電方法であって、
前記固定局を、ページグループ境界を有する少なくとも１つのページンググループにグループ化するステップと、
前記移動端末が前記ドーズ状態にあるか、または前記アウェイク状態にあるかを判定するステップと、
前記移動端末が前記ドーズ状態にある場合には、前記セル境界ではない前記ページンググループ境界でのハンドオフを許容するステップと、
を含むことを特徴とする節電方法。
【請求項１６】
前記ページンググループ境界は、前記固定局のセルにより定義されることを特徴とする請求項１５に記載の節電方法。
【請求項１７】
前記移動端末が前記アウェイク状態にある場合に、前記セル境界及び前記ページンググループ境界でのハンドオフを許容するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の節電方法。
【請求項１８】
前記セル境界ではない前記ページンググループ境界でハンドオフを遂行するステップは、
前記移動端末が前記固定局によりページングされるか否かを判定し、
前記移動端末がページングされる場合に、前記ドーズ状態から前記アウェイク状態に遷移することを特徴とする請求項１７に記載の節電方法。
【請求項１９】
前記セル境界ではない前記ページンググループ境界でハンドオフを遂行するステップは、
前記移動端末が送信するデータを有しているか否かを判定するステップと、
前記移動端末が送信するデータを有している場合には、前記ドーズ状態から前記アウェイク状態に遷移するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の節電方法。
【請求項２０】
前記ドーズ状態でのハンドオフは、メディアアクセス制御レベルハンドオフであることを特徴とする請求項１９に記載の節電方法。
【請求項２１】
前記アウェイク状態でのハンドオフは、インターネットプロトコルレベルハンドオフであることを特徴とする請求項１９に記載の節電方法。
【請求項２２】
前記ドーズ状態でのハンドオフは、メディアアクセス制御レベルハンドオフであり、前記アウェイク状態でのハンドオフは、インターネットプロトコルレベルハンドオフであることを特徴とする請求項１９に記載の節電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近距離無線ネットワーク（wireless local area network：以下、“ＷＬＡＮ”と称する。）に関し、特に、新たなアイドルモード動作を用いるＷＬＡＮのための節電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ標準技術が広帯域無線インターネット接続のための有望な技術となっている。これと共に、インターネットプロトコル（Internet Protocol：以下、“ＩＰ”と称する。）電話のような新たな形態のアプリケーションが急速に普及している。ＩＰ電話は、移動端末（mobile host：以下、“ＭＨ”と称する。）を持っているユーザーが移動する場合にも、間歇的にかかってくる呼をユーザーに通知する機能を必要とする。バッテリー電源に依存するＩＰ端末装置の場合に、待機時間の延長は、市場での需要のための重要な関心要素である。現在のＩＥＥＥ８０２．１１標準基盤システムは、バッテリー電源を減少させることができるように最適化されていない。その理由は、移動端末が動作することができる２種類の動作モード、すなわち、アクティブモード（Active Mode：以下、“ＡＭ”と称する。）及び節電モード（Power Saving Mode：以下、“ＰＳＭ”と称する。）だけをサポートするＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ標準に起因する。上記２種類のモードにおいて、ＭＨは、送信又は受信トラフィックがない場合にも、常に接続ノード（Access Point：以下、“ＡＰ”と称する。）との連結を維持しなければならないために、ＭＨは、全てのＡＰセル境界でハンドオフを遂行しなければならない。言い換えれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＷＬＡＮは、ＭＨに対してサービスされるトラフィックがない場合に、ＭＨの移動性をサポートするのに根本的に脆弱である。
【０００３】
このようなアイドルモード（Idle Mode：以下、“ＩＭ”と称する。）動作の不在のため、ＩＰページング及びＰＳＭのような代案が考慮されてきた。ＩＰページング技術は、“B. Sarikaya and T. Ozugur, "Tracking Agent Based Paging for Wireless Lans," in Proc. IEEE CCNC’04, 2004. ”で提案された。このような技術において、ＩＰページングは、ＭＨがＰＳＭで動作する場合にＩＰレベルでの移動性をサポートする。しかしながら、上記提案されたＩＰページングは、ＩＰレベルでのページング及びＰＳＭの全てが相互関連なしに、ＩＰページング及びＰＳＭが独立して動作するので、ＭＨに対する効率的な電力消費をサポートしない。ＩＰページングを適用する場合に待機時間をさらに延長するために、ＰＳＭよりさらに適切な節電方式が考慮されなければならない。
【０００４】
もう１つのＩＰページング方式は、“X. Zhan, J. Gomez, G. Castellanos, and A. T. Campbell, "P-MIP: Paging Extensions for Mobile IP," ACM Mobile Networks and Applications, July 2002”と、“R. Ramjee, L. Li, T. La Porta, and Sneha Kasera,"IP Paging Service for Mobile Hosts,"in Proc. ACM MobiCom’01, 2001”で提案された。メディアアクセス制御（Media Access Control：以下、“ＭＡＣ”と称する。）レベルページング方式が適用されないと、ＩＰページングは、その代案として使用されることができる。他方、ＩＰページングの初期概念がＭＡＣレイヤーに関係なく、ＩＰレイヤーのための移動性をサポートするために開発されたため、これらのＩＰページング方式は、アイドルモードのＭＡＣが効率的な節電方式で動作するという仮定の下で、ＭＡＣ動作を無視したＩＰページングアルゴリズムのみを取り扱う。ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ標準の場合に、ＭＡＣは、ＩＰページングを使用する際にＰＳＭで動作する。ＰＳＭにあるＭＨは、ＩＰページングが動作する間に、ＡＰとの連結を維持するために必要な動作を遂行し、ＩＰページング関連動作を遂行しなければならないため、適切にアイドル状態に遷移することができない。“"Wake On Wireless: An Event Driven Energy Saving Strategy for Battery Operated Devices", E. Shih, P. Bahl, and M. J. Sinclair, in Proc. ACM MobiCom’02, 2002”は、ページング概念を適用した節電のよい例を開示する。このような節電技術において、ページング信号を受信することができる実用的装置が使用され、この装置は、端末に向かうパケットが存在する場合に、アイドルモードにあるＭＨを目覚めさせる。ページングのための装置を介してＭＨの待機時間の延長が可能である。一方、このような節電技術は、標準と互換しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような背景に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＷＬＡＮのためな新たなアイドルモード動作に基づく節電方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、電力消費の効率を改善することによりバッテリー寿命を延長することができる節電方法を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらなる他の目的は、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮに対する互換性を維持しつつ、ハンドオフ関連動作を最小にすることにより節電性能を向上させることができる節電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、複数の接続ノードを含み、各接続ノードがセル内の少なくとも１つの移動端末に接続サービスを提供する無線近距離ネットワークにおけるアクティブモードとアイドルモードとの間を遷移する移動端末の節電方法は、上記接続ノードを、ページンググループ境界を有する少なくとも１つのページンググループにグループ化するステップと、上記移動端末が予め定められた時間間隔毎にアウェイク状態とドーズ状態との間をスイッチするアイドルモードで動作するか、またはアウェイク状態にあるアクティブモードで動作するかを判定するステップと、上記移動端末がアイドルモードで動作する場合に、上記移動端末が上記ページンググループ境界を横断する場合にのみ発生するアイドルハンドオフを活性化させるステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、複数の固定局を含み、各固定局がセル内の少なくとも１つの移動端末に接続サービスを提供する無線近距離ネットワークにおけるアウェイク状態とドーズ状態との間を遷移する移動端末の節電方法は、上記固定局を、ページンググループ境界を有する少なくとも１つのページンググループにグループ化するステップと、上記移動端末が上記ドーズ状態にあるか否かを判定するステップと、上記移動端末が上記ドーズ状態にある場合に、上記ページンググループ境界を横断するときだけハンドオフを遂行するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明のさらなる他の態様によれば、複数の固定局を含み、各固定局がセル内の少なくとも１つの移動端末に接続サービスを提供する無線近距離ネットワークにおけるアウェイク状態とドーズ状態との間を遷移する移動端末の節電方法は、上記固定局を、ページグループ境界を有する少なくとも１つのページンググループにグループ化するステップと、上記移動端末が上記ドーズ状態にあるか、または上記アウェイク状態にあるかを判定するステップと、上記移動端末が上記ドーズ状態にある場合には、上記セル境界ではない上記ページンググループ境界でのハンドオフを許容するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の節電方法は、移動端末のハンドオフに必要な動作を最小にすることで、電力消費の効率を向上させることができる。また、本発明の節電方法は、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮにおけるアイドルモード動作をサポートし、標準と互換するので、現在展開されているネットワーク装置のファームウェア又は装置ドライバーを更新するだけで容易に適用されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明は、省略する。
【００１３】
本発明の節電方法は、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮに適合するように、ページング、アイドルハンドオフ、及び遅延ハンドオフを構成する新たなＩＭ動作で実現される。このようなアイドルモード（Idle Mode：以下、“ＩＭ”と称する。）動作を介して、移動端末（mobile host：以下、“ＭＨ”と称する。）は、ドーズ状態を保持し、節電モード（Power Saving Mode：以下、“ＰＳＭ”と称する。）でより少ない動作を遂行する。本発明の節電方法は、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ標準と互換する。本発明の節電方法において、ＭＨは、予め定義されたページング領域（Paging Area：以下、“ＰＡ”と称する。）内で何のハンドオフも遂行しない。アイドルハンドオフ（Idle handoff）と呼ばれる最小の動作を有するハンドオフは、ＭＨがＰＡを離れるときだけ遂行される。上記ページングは、ＩＭのＭＨに新たなパケット到着を知らせ、効率的な節電管理を可能にする。インターネットプロトコル（Internet Protocol：以下、“ＩＰ”と称する。）レベルハンドオフは、ページングが成功するまで遅延し、従って、遅延ハンドオフと呼ばれる。
【００１４】
本発明では、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮのための新たなモード、すなわち、ＩＭが導入される。節電効率を最大にするために、ＩＭに要求される動作を最小にしなければならない。無線ネットワークインターフェースカード（wireless network interface card：以下、“ＷＮＩＣ”と称する。）がＩＭで動作する場合に、将来的に目覚めるための必須の動作だけを遂行する。ＩＭモードに必要とされる動作は、次の通りである。
【００１５】
１．ハンドオフは、ＰＳＭで動作するＷＮＩＣとは異なり、全てのセル境界で発生しない。アイドルハンドオフと呼ばれるハンドオフは、ＭＨがＰＡを離れて他のＰＡに進入する場合にのみ遂行される。
【００１６】
２．ＷＮＩＣがＩＭで動作する場合に、ＷＮＩＣは、何のＡＰとも連結されていない。ＩＭで動作するＷＮＩＣがすべきことは、アクティブモード（Active Mode：以下、“ＡＭ”と称する。）に切り替えるために予め定められた時間間隔毎にビーコンを周期的に聴取することである。一般的に、ＡＰが１００分の１秒毎にビーコンを送信する一方で、ＭＨが目覚めるためにビーコンを受信するビーコン聴取間隔は、一般的に１秒に設定される。
【００１７】
３．ページングが成功するときだけＩＭで動作するＷＮＩＣがＡＭに転換する。
【００１８】
「アイドルモードのプロトコル」
図１は、本発明の一実施形態による節電方法のためのＰＡ構成を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、隣接ＡＰセルは、各ＰＡ１１０及び１２０にグループ化される。第１のＰＡ１１０は、複数のＡＰ１１１、１１２、１１３、１１４、及び１１５を含む。第１のＰＡ１１０の第１のＡＰ１１１、第２のＡＰ１１２、及び第３のＡＰ１１３は、第１のルータ１３０に連結されており、第４のＡＰ１１４及び第５のＡＰ１１５は、第２のルータ１４０に連結されている。一方、第２のＰＡは、第３のルータ１５０に連結されているＡＰ１２１、１２２、１２３、及び１２４を含む。
【００２０】
同一のＰＡにあるＡＰは、同一の識別子を有しており、この識別子は、新たに定義されたページング領域識別子（Paging area Identifier：ＰＡＩＤ）フィールドを有するビーコンを介してブロードキャストされる。ＩＭで動作する各ＷＮＩＣは、ＰＡＩＤを介してＰＡを区別することができる。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態による節電方法のためのアイドルモード動作を示すメッセージフロー図である。
【００２２】
図２に示すように、１つのセッション（例えば、ＶｏＩＰセッション）完了の後に、移動端末（ＭＴ）に備えられるＷＮＩＣは、ＩＭに進入するために、連結分離要請（Disassociation-Request）メッセージをフレーム制御フィールド内の‘１’に設定された節電モード（Power-saving Mode：以下、“ＰＭ”と称する。）ビットとともに送信する。現在接続されているＡＰから連結分離応答（Dissociation-Response）メッセージを受信すると、ＩＭで動作するＷＮＩＣは、連結分離応答メッセージを送信したＡＰが将来的にハンドオフ手続きを遂行するためのＷＮＩＣのコンテキスト（context）を保持する限りは、同一のＰＡ内で移動することができる。このようなＡＰは、ホームＡＰ（Home-AP）又はホームノード（Home-Node）と呼ばれる。ＩＭに進入した後に、ＷＮＩＣは、例えば、１秒毎に、ビーコンを周期的に聴取し始める。ＷＮＩＣがビーコン情報を介してＡＰセルの変化を認識する場合にも、ＷＮＩＣは、ＷＮＩＣが同一のＰＡに滞在している限りビーコン聴取を持続する。このような持続的なビーコン聴取動作は、ＡＰ再選択（AP-Reselection）と呼ばれる。効率的なＡＰ再選択のために、多くの最適化問題が存在することができる。他方、ＡＰ再選択問題は、本発明の範囲を外れるので、考慮されない。便宜上、ＡＰ再選択は、最適化を介してオーバーヘッド、例えば、スキャニングなしに遂行されると仮定する。
【００２３】
ＩＭで動作する特定のＷＮＩＣに向かうパケットがホームＡＰに到達すると、ホームＡＰは、ページ通知（Page-Notify）メッセージを同一のＰＡに属している全てのＡＰにブロードキャストし、順に、上記ＡＰは、宛先ＷＮＩＣに対するページングを開始する。すなわち、上記ＡＰは、ビーコンフレームを介してページング情報を伝達する。ＷＮＩＣがそのようなビーコンをＡＰから受信することによりページングされていることを認識する場合には、対応するＷＮＩＣは、再連結要請（Reassociation-Request）フレームを送信することにより、新ＡＰとの接続を試みる。新ＡＰがページングされたＷＮＩＣを成功裡に探した後に、新ＡＰは、ＷＮＩＣのための遅延ハンドオフ動作を遂行し始める。上記ＷＮＩＣに対するサービスのための全ての準備が完了すると、新ＡＰは、再連結応答（Reassociation-Response）フレームでＷＮＩＣに応答し、同一のＰＡ内の他のＡＰにページング成功メッセージ（Paging-Success message）をブロードキャストして、他のＡＰのページング動作を終了させる。
【００２４】
「アイドル及び遅延ハンドオフ」
アイドルハンドオフは、ＩＭで動作するＷＮＩＣがＰＡ境界を越える度に遂行される。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態による節電方法のためのアイドルハンドオフを示すメッセージフロー図である。
【００２６】
ＷＮＩＣが新たに受信されたビーコンで識別されることができる新ＰＡに進入した後に、ＷＮＩＣは、ホームＡＰの基本サービスセット識別子（Basic Service Set Identifier：ＢＳＳI）とともに再連結要請フレームを送信する。再連結要請メッセージを受信すると、新ＡＰは、再連結応答フレームで応答する。その後、上記ＷＮＩＣは、初期ＩＭ進入の際と同一の方法で、すなわち、１に設定されたＰＭとともに、連結分離要請フレームを送信する。３ウェイ管理フレーム交換が成功裡に完了した後に、上記ＷＮＩＣは、ページング情報を受信するために周期的なビーコン聴取を再開する。上記３ウェイフレームの交換に参加したＡＰは、最近接続ＡＰ（Most Recently Associated AP：ＭＲＡ-ＡＰ）又はＭＲＡ-Ｎｏｄｅと呼ばれる。
【００２７】
ＭＲＡ-ＡＰは、ホームＡＰとＷＮＩＣのコンテキストの交換を初期化する。このような動作を介して、ＭＲＡ-ＡＰは、ＷＮＩＣのメディアアクセス制御（Media Access Control：以下、“ＭＡＣ”と称する。）アドレスを用いるユーザー認証確認（user validation check）を遂行する。上記ユーザー認証確認は、電力消費だけではなく、ＷＮＩＣのアウェイク時間を減少させるために、ＷＮＩＣとのフレーム交換が完了した後に遂行される。上記ユーザー認証確認が成功裡に完了すると、ホームＡＰは、コンテキスト除去（Remove-Context）メッセージを送信することにより、ＷＮＩＣの新ＭＲＡ-ＡＰへの移動を、ＷＮＩＣが新ＰＡに進入する直前に既に訪問したＰＡ内の旧ＭＲＡ-ＡＰに通知する。上記コンテキスト除去メッセージを受信した後に、旧ＭＲＡ-ＡＰは、ＷＮＩＣのコンテキストを除去する。本発明で提案された方式についての様々な保安問題があるかもしれないが、詳細な保安問題は、本発明の範囲を外れるので、説明されない。
【００２８】
少なくとも１つのアイドルハンドオフが発生する場合に、ホームＡＰは、実際にページ通知メッセージをＭＲＡ-ＡＰに送信し、ＭＲＡ-ＡＰは、順に、上記ページ通知メッセージを同一のＰＡにある全てのＡＰに伝達する。本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮがＩＭで動作するＭＨの位置を追跡できるようにするので、ＩＰページングを含むＩＰレイヤー関連ハンドオフ動作は、必須的でない。すなわち、本発明は、ＩＰページングに代わる。したがって、本発明において、ＩＰレイヤーに関連したハンドオフ動作は、成功的なページング完了の後に延期される。このような理由で、ＩＰレイヤーの活性化を遅延させるこのようなハンドオフ動作は、遅延ハンドオフと呼ばれる。上記遅延ハンドオフを遂行する間に、ユーザー認証を確認するための動作も遂行される。
【００２９】
本発明において、ＶｏＩＰは、分析のためのターゲットアプリケーションとして見なされる。ユーザーがＶｏＩＰ電話を使用する場合に、受信（incoming）又は発信（outgoing）呼によりセッションが初期化される。ＶｏＩＰセッションが進行されている間にＰＳＭが使用されないと、すなわち、全進行セッション時間の間には、アウェイク状態（awake state）からドーズ状態（doze state）への状態遷移が発生しないと仮定する。また、ＭＨは、呼を受信するために、電源を常にオンの状態にすると仮定する。
【００３０】
図４は 本発明の一実施形態によるマルコフ連鎖モデリングのためのＭＨの状態図である。
【００３１】
図４に示すように、２種類の動作状態、すなわち、アクティブモード（ＡＭ）のための状態１とアイドルモード（ＩＭ）又は節電モード（ＰＳＭ）のための状態２とを定義する。
【００３２】
１．状態１（ＡＭ）：ＭＨがこのような状態にある場合に、ＷＮＩＣは、アウェイク状態にあり、携帯装置（handheld device：ＨＤ）は、電源がオン状態である。ＭＨは、トラフィックのための進行中のセッションを有している。ＭＨは、ＡＰセル間を移動する度にハンドオフを遂行する。ドーズ状態への遷移は、上記セッションが終了する際に発生する。
【００３３】
２．状態２（ＩＭ又はＰＳＭ）：ＭＨがこのような状態にある場合に、ＷＮＩＣは、ページング情報を含むビーコンを受信するために、予め定められた時間間隔毎にアウェイク状態とドーズ状態との間をスイッチする。ＩＭが使用される場合に、ＷＮＩＣは、各ＰＡを離れる度にアイドルハンドオフを遂行する。ＭＨは、ページングに成功するか、または呼を送り出す場合にのみ、状態１に進入する。
【００３４】
上述したように、ＩＭで動作するＷＮＩＣを有するＭＨがＩＰ動作を遂行する必要がないので、ＨＤは、電力モード（power-mode）を待機モード（standby-mode）に転換する。一方、ＩＰページング及びＰＳＭを用いる従来の方式では、ＭＨは、ＩＰページングが適用される場合にも、ＡＰ間ハンドオフ、又はＡＰ間ハンドオフ及びＩＰ関連ハンドオフを遂行しなければならない。この場合、このような理由で、ＨＤの電源は、オン状態でなければならない。
【００３５】
「数値的分析」
本発明において、数値的分析を介して、ＩＭを適用したＷＮＩＣを有するＭＨにより消費される電力が計算される。固定状態分析（steady state analysis）は、状態変化がマルコフ連鎖とともに発生するが、変化の間に任意の時間がかかるため、セミマルコフプロセス（semi-Markov process）に基づいている。本発明では、新たなエネルギー消費モデルが導入される。
【００３６】
各状態、すなわち、状態１及び状態２でのＭＨの固定状態確率及び平均エネルギー消費を決定するために、次のように仮定する。
【００３７】
１．ＭＨの受信及び発信呼は、それぞれ変化率ｌｉｎ及びｌｏｕｔを有するポアソンプロセス（Poisson process）に従って発生する。
【００３８】
２．セッション維持時間は、一般的に、平均１／ｌｏｕｔを有する密度関数ｆｓ（ｔ）で分布される。
【００３９】
３．セル滞在時間及びＰＡ滞在時間は、平均的に同一に分散され（ｉ：ｉ：ｄ）、それぞれ平均１／ｌＣＳ及び１／ｌＰＡを有する指数的分散に従う。
【００４０】
さらに、
【数１】
2009515416.tif 000003
であり、ここで、Ｎａｐは、ＰＡを構成する平均ＡＰの数である。
【００４１】
分析のために使用されたパラメータは、＜表１＞に示されている。
【００４２】
【表１】
2009515416.tif 000004
【００４３】
図４において、Ｐ１２及びＰ２１は、それぞれ状態１でのセッション完了及び状態２でのセッション到着を示す状態遷移確率である。Ｐ１２及びＰ２１が１であり、したがって、このような隠れマルコフ連鎖 (Embedded Markov chain：ＥＭＣ) の固定確率をそれぞれｐ１＝１／２及びｐ２＝１／２として容易に得ることができる。
【００４４】
また、ＭＨが各状態で滞在する平均時間を
【数２】
2009515416.tif 000005
及び
【数３】
2009515416.tif 000006
として分析することができる。
【００４５】
ここで、
【数４】
2009515416.tif 000007
である。セミマルコフプロセスの固定状態確率は、下記式（１）により得られる。
【００４６】
【数５】
2009515416.tif 000008
【００４７】
まず、状態１で任意の時間ｔの間に消費されたエネルギー
【数６】
2009515416.tif 000009
は、下記式（２）のように決定される。
【００４８】
【数７】
2009515416.tif 000010
【００４９】
ここで、それぞれ
【数８】
2009515416.tif 000011
であり、
【数９】
2009515416.tif 000012
である。
【００５０】
一方、任意の時間ｔの間に、状態２で消費されたエネルギー
【数１０】
2009515416.tif 000013
は、ＩＭが適用されるか否かによって決まる。
【００５１】
ＩＭが適用される場合には、
【数１１】
2009515416.tif 000014
であり、ＩＭのエネルギーは、下記式（３）のように定義される。
【００５２】
【数１２】
2009515416.tif 000015
【００５３】
ここで、１番目の２つの項は、ＷＮＩＣ及びＨＤがそれぞれドーズ状態及びアイドル状態にある場合に消費されたエネルギーを示し、下記式（４）のように定義される。
【００５４】
【数１３】
2009515416.tif 000016
【００５５】
ここで、
【数１４】
2009515416.tif 000017
と仮定し、これは、合理的である。
【００５６】
２番目に、ページングのために要求されるエネルギー
【数１５】
2009515416.tif 000018
及びｌｉｎ／（ｌｉｎ＋ｌｏｕｔ）は、受信呼に対するものである。
【００５７】
３番目に、時間ｔの間にＩＭでのビーコン聴取の回数が
【数１６】
2009515416.tif 000019
である周期的ビーコン聴取のためのエネルギーは、
【数１７】
2009515416.tif 000020
である。
【００５８】
４番目に、各アイドルハンドオフのために消費されたエネルギーは、
【数１８】
2009515416.tif 000021
であり、アイドルハンドオフは、
【数１９】
2009515416.tif 000022
回発生する。
【００５９】
ここで、
【数２０】
2009515416.tif 000023
である。
【００６０】
最後に、ＭＨが確率
【数２１】
2009515416.tif 000024
で少なくとも１回ＰＡ境界を越える場合に、遅延ハンドオフが初期化され、
【数２２】
2009515416.tif 000025
である。
【００６１】
ＰＡ滞在時間が指数的分散
【数２３】
2009515416.tif 000026
に従うと仮定する。
【００６２】
一方、ＩＭが適用されない場合に、
【数２４】
2009515416.tif 000027
であり、節電モードのエネルギーは、下記式（５）のように表現される。
【００６３】
【数２５】
2009515416.tif 000028
【００６４】
ここで、
【数２６】
2009515416.tif 000029
であり、
【数２７】
2009515416.tif 000030
であり、
【数２８】
2009515416.tif 000031
は、ＩＰハンドオフ動作のために要求される電力である。
【００６５】
【数２９】
2009515416.tif 000032
及び
【数３０】
2009515416.tif 000033
は、それぞれｌＣＳＰ２ｔ及びｌＰＡＰ２ｔである。
【００６６】
その結果、ＭＨの平均電力消費は、
【数３１】
2009515416.tif 000034
のように定義される。
【００６７】
＜表２＞は、数値的評価のために使用された全てのパラメータの値、すなわち、（ａ）測定値（シスコ（Cisco）ＡＰ及びＷＮＩＣからの）、（ｂ）従来技術に従うデータシートからの値（電力消費に関連する）、最後に、（ｃ）幾つかの仮定値を示している。説明を簡単にするために、ＷＮＩＣの状態遷移の過負荷は、無視された。
【００６８】
【表２】
2009515416.tif 000035
【００６９】
図５は、状態２でのセル滞在時間の変化に従うＷＮＩＣの平均電力消費曲線を示すグラフである。
【００７０】
図５から、本発明の節電方法が異なるビーコン聴取間隔Ｔｂｌｉを有する従来の方式に比べて少ない電力消費を示していることを分かる。従来の方式及び本発明の節電方法が同一の値Ｔｂｌｉを使用する場合にも、本発明は、全てのセル境界でハンドオフを遂行しなくてもよいために、従来の方式より良い性能を示す。従来の方式で要求される電力消費に関連して、セル滞在時間が増加するので、ハンドオフのための電力消費が減少し、結局、定数値に収束する。
【００７１】
図６は、標準滞在時間が２０秒に設定される場合における待機時間の増加に従って残存するエネルギーの曲線を示すグラフである。
【００７２】
さらに公正な比較のために、実際に実現され難い理想的な従来方式を考慮した。このような方式では、ＨＤは、ブロードキャストパケットが到着するときだけ対応するブロードキャスト／マルチキャストパケットを処理するために目覚める。そうではない場合に、ＨＤは、待機モードを維持する。目覚めるために、ＨＤは、遷移時間を必要とし、その時間は、０．４３ｍｓから１１４３ｍｓまでである。
【００７３】
このような理想的な方式の電力消費は、
【数３２】
2009515416.tif 000036
を調節することにより上述した式（５）から容易に求められることができる。
【００７４】
上述したように、ＩＰページング方式の性能は、Ｔｂｌｉ（＝１ｓ）毎に数多くのパケットが期待される間に、ブロードキャスト／マルチキャストパケットにより多くの影響を受ける。他方、便宜上、そのようなパケットを受信して処理する時間を０と仮定する。このような仮定で、理想的な方式の分析結果が実際の性能の上限値となるのであろう。
【００７５】
図６に示すように、ＭＨのエネルギーを使い果たすためには、１００ｍｓに設定されたＴｂｌｉと常に活性状態であるＨＤの場合に９．０４時間がかかる。理想的な方式の場合には、３つの異なる遷移時間値、すなわち、最小（０．４３ｍｓ）、平均、及び最大（１１４３ｍｓ）が考慮される。本発明は、全ての形態の相互に異なる従来の方式（すなわち、たとえ０．４３ｍｓの遷移時間を適用した理想的な従来の方式でも）より性能が優れていることが分かる。上記観察から、本発明を適用する場合には、従来の方式に比べて、少ないエネルギー消費により、ＭＨは、さらに長い時間の間、待機モードを維持することができる。
【００７６】
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態による節電方法のためのＰＡ構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による節電方法のためのアイドルモード動作を示すメッセージフロー図である。
【図３】本発明の一実施形態による節電方法のためのアイドルハンドオフを示すメッセージフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態によるマルコフ連鎖モデリングのためのＭＨの状態図である。
【図５】状態２でのセル滞在時間の変化に従うＷＮＩＣの平均電力消費曲線を示すグラフである。
【図６】標準滞在時間が２０秒に設定される場合における待機時間の増加に従って残存するエネルギーの曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
１１０    第１のＰＡ（ページング領域）
１１１    第１のＡＰ（接続ノード）
１１２    第２のＡＰ
１１３    第３のＡＰ
１１４    第４のＡＰ
１１５    第５のＡＰ
１２０    第２のＰＡ
１２１、１２２、１２３、１２４    ＡＰ
１３０    第１のルータ
１４０    第２のルータ
１５０    第３のルータ
【図１】
2009515416.tif 000037
【図２】
2009515416.tif 000038
【図３】
2009515416.tif 000039
【図４】
2009515416.tif 000040
【図５】
2009515416.tif 000041
【図６】
2009515416.tif 000042
【国際調査報告】
2009515416.tif 000043
2009515416.tif 000044