(57)【要約】  本発明によれば、無線ネットワークにおいてハンドオフレイテンシを低減するためのコンピュータ実行方法及びシステムが提供される（図１）。ハンドオフが必要である検出に応じて、本発明は、チャンネルマスクの使用を含む選択的スキャニングアルゴリズム及び／又は１つ又はそれ以上の新しいアクセスポイントを検出するためのキャッシングアルゴリズムを使用する。【選択図】図１
2007527187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおける移動局のハンドオフレイテンシを低減するための方法であって、
前記移動局に位置するキャッシュ内に記憶されるキー情報によって識別される第１アクセスポイントに関連付けを行う段階と、
ハンドオフが必要かどうかを判定する段階と、
前記ハンドオフが必要であると判定されたことに応じて、前記キャッシュに問い合わせを行い、別のアクセスポイントが前記キー情報に関連付けられているかどうかを判定する段階と、
別のアクセスポイントが前記キー情報に関連付けられていないと判定されたときに、前記移動局でチャンネルの選択的スキャンを実行する段階と、
を含み、
前記選択的スキャンが、
前記移動局に関連付けられたチャンネルマスクにアクセスする段階と、
前記チャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出し、前記移動局が前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントから１つ又はそれ以上の応答を受信する段階と、
前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントからの前記応答に少なくとも部分的に基づいた前記移動局による関連付けのための第２アクセスポイントを決定する段階と、
を含み、
前記方法が更に、
前記キー情報に関連付けられ且つ前記第２アクセスポイントを識別するための前記第２アクセスポイントに関する情報を前記移動局に位置する前記キャッシュ内に記憶する段階と、
前記第２アクセスポイントとの関連付けのために１つ又はそれ以上のメッセージを前記第２アクセスポイントに送信する段階と、
前記第２アクセスポイントからのインジケーションの受信に応じて前記第２アクセスポイントに関連付けを行う段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記ハンドオフが必要かどうかを判定する段階は、前記第１アクセスポイントの信号強度が所与のスレショルド値よりも低下したことを判定する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハンドオフが必要かどうかを判定する前記段階は、前記第１アクセスポイントの信号対雑音比が所与のスレショルド値よりも低下したことを判定する段階を更に含請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記選択的スキャンは、
前記移動局が前記チャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出しない場合に前記チャンネルマスクを反転させる段階と、
前記反転されたチャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出する段階と、
を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記選択的スキャンは、
前記チャンネルマスクが前記移動局に関連付けられているかどうかを判定する段階と、
前記チャンネルマスクが前記移動局に関連付けられていないと判定されたときに前記移動局で全チャンネルのスキャンを実行する段階と、
を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
近傍のアクセスポイントに関する情報について前記第１アクセスポイントに１つ又はそれ以上の要求を送信する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記無線ネットワークは、８０２．１１ｂ無線ネットワークであり、前記方法は、チャンネル１、チャンネル６、及びチャンネル１１を前記チャンネルマスクに追加する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２アクセスポイントに接続するために現在使用されているチャンネルを前記チャンネルマスクから除去する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントからの前記応答に少なくとも部分的に基づいて前記第２アクセスポイントを決定する前記段階は、信号強度、信号対雑音比、前記第１アクセスポイントからの距離、及び利用可能な帯域幅のうちのいずれか１つに基づいて前記第２アクセスポイントを決定する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記キー情報は、ＳＳＩＤ、ＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス、ＧＰＳ位置情報、ＷｉＦｉ情報、及びロケーション情報のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２アクセスポイントにアクセスするためのタイマーを設定するように前記移動局を構成する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
無線ネットワークにおいて移動局のハンドオフレイテンシを低減するための方法であって、
前記移動局に位置するキャッシュ内に記憶されるキー情報によって識別される第１アクセスポイントに関連付けを行う段階と、
ハンドオフが必要かどうかを判定する段階と、
前記ハンドオフが必要であると判定されたことに応じて、前記移動局でチャンネルの選択的スキャンを実行する段階と、
を含み、
前記選択的スキャンが、
前記移動局に関連付けられたチャンネルマスクにアクセスする段階と、
前記チャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出し、前記移動局が前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントから１つ又はそれ以上の応答を受信する段階と、
前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントからの前記応答に少なくとも部分的に基づいた前記移動局による関連付けのための第２アクセスポイントを決定する段階と、
を含み、
前記方法が更に、
前記第２アクセスポイントからのインジケーションの受信に応じて前記第２アクセスポイントに関連付けを行う段階と、
前記第２アクセスポイントに接続するのに使用されるチャンネルを除去するために前記チャンネルマスクを更新する段階と、
を含む方法。
【請求項１３】
無線ネットワークにおける移動局のハンドオフレイテンシを低減するためのシステムであって、
前記移動局に位置するキャッシュ内に記憶されるキー情報によって識別される第１アクセスポイントに関連付けを行う手段と、
ハンドオフが必要かどうかを判定する手段と、
前記ハンドオフが必要であると判定されたことに応じて、前記キャッシュに問い合わせを行い、別のアクセスポイントが前記キー情報に関連付けられているかどうかを判定する手段と、
別のアクセスポイントが前記キー情報に関連付けられていないと判定されたときに、前記移動局でチャンネルの選択的スキャンを実行する手段と、
を含み、
前記選択的スキャンが、
前記移動局に関連付けられたチャンネルマスクにアクセスする手段と、
前記チャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出し、前記移動局が前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントから１つ又はそれ以上の応答を受信する手段と、
前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントからの前記応答に少なくとも部分的に基づいた前記移動局による関連付けのための第２アクセスポイントを決定する手段と、
を含み、
前記システムが更に、
前記キー情報に関連付けられ且つ前記第２アクセスポイントを識別するための前記第２アクセスポイントに関する情報を前記移動局に位置する前記キャッシュ内に記憶する手段と、
前記第２アクセスポイントとの関連付けのために１つ又はそれ以上のメッセージを前記第２アクセスポイントに送信する手段と、
前記第２アクセスポイントからのインジケーションの受信に応じて前記第２アクセスポイントに関連付けを行う手段と、
を含むシステム。
【請求項１４】
無線ネットワークにおける移動局のハンドオフレイテンシを低減するためのシステムであって、
前記移動局に位置するキャッシュ内に記憶されるキー情報によって識別される第１アクセスポイントに関連付けを行う手段と、
ハンドオフが必要かどうかを判定する手段と、
前記ハンドオフが必要であると判定されたことに応じて、前記移動局でチャンネルの選択的スキャンを実行する手段と、
を含み、
前記選択的スキャンが、
前記移動局に関連付けられたチャンネルマスクにアクセスする手段と、
前記チャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出し、前記移動局が前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントから１つ又はそれ以上の応答を受信する手段と、
前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントからの前記応答に少なくとも部分的に基づいた前記移動局による関連付けのための第２アクセスポイントを決定する手段と、
を含み、
前記システムが更に、
前記第２アクセスポイントからのインジケーションの受信に応じて前記第２アクセスポイントに関連付けを行う手段と、
前記第２アクセスポイントに接続するのに使用されるチャンネルを除去するために前記チャンネルマスクを更新する手段と、
を含むシステム。
【請求項１５】
無線ネットワークにおけるハンドオフレイテンシを低減するためのシステムであって、
前記システムが、
メモリとハンドオフアプリケーションプログラムを少なくとも部分的に実行するプロセッサとを含む、第１アクセスポイントに関連付けられた移動局を備え、
前記プロセッサが、
前記移動局に位置するキャッシュ内に前記第１アクセスポイントを識別するキー情報を記憶し、
ハンドオフが必要かどうかを判定し、
前記ハンドオフが必要であると判定されたことに応じて、別のアクセスポイントが前記キー情報に関連付けられているかどうかを判定するために前記キャッシュに問い合わせを行い、
別のアクセスポイントが前記キー情報に関連付けられていないと判定されたときに前記移動局でチャンネルの選択的スキャンを実行する、
ように構成され、
前記プロセッサが更に、
前記移動局に関連付けられたチャンネルマスクにアクセスし、
前記チャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出し、前記移動局が前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントから１つ又はそれ以上の応答を受信し、
前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントからの前記応答に少なくとも部分的に基づいて前記移動局による関連付けのための第２アクセスポイントを決定し、
前記キー情報に関連付けられ且つ前記第２アクセスポイントを識別するための前記第２アクセスポイントに関する情報を前記移動局に位置する前記キャッシュ内に記憶し、
前記第２アクセスポイントとの関連付けのために１つ又はそれ以上のメッセージを前記第２アクセスポイントに送信し、
前記第２アクセスポイントからのインジケーションの受信に応じて前記第２アクセスポイントに関連付けを行う、
ように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
前記プロセッサは、前記第１アクセスポイントの信号強度が所与のスレショルド値よりも低下したことを決定するように更に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記プロセッサは、前記第１アクセスポイントの信号対雑音比が所与のスレショルド値よりも低下したことを決定するように更に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プロセッサは、
前記移動局が前記チャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出しない場合に前記チャンネルマスクを反転させ、
前記反転されたチャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出する、
ように更に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記プロセッサは、
前記チャンネルマスクが前記移動局に関連付けられているかどうかを判定し、
前記チャンネルマスクが前記移動局に関連付けられていないと判定されたときに前記移動局で全チャンネルのスキャンを実行する、
ように更に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記プロセッサは、近傍のアクセスポイントに関する情報について１つ又はそれ以上の要求を前記第１アクセスポイントに送信するように更に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記プロセッサは、前記第２アクセスポイントに接続するために現在使用されているチャンネルを前記チャンネルマスクから除去するように更に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
前記プロセッサは、前記第２アクセスポイントにアクセスするためのタイマーを設定するように前記移動局を構成するよう更に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項２３】
無線ネットワークにおけるハンドオフレイテンシを低減するためのシステムであって、
前記システムが、
メモリとハンドオフアプリケーションプログラムを少なくとも部分的に実行するプロセッサとを含む、第１アクセスポイントに関連付けられた移動局を備え、
前記プロセッサが、
前記移動局に位置するキャッシュ内に前記第１アクセスポイントを識別するキー情報を記憶し、
ハンドオフが必要かどうかを判定し、
前記ハンドオフが必要であると判定されたことに応じて前記移動局でチャンネルの選択的スキャンを実行する、
ように構成され、
前記プロセッサが更に、
前記移動局に関連付けられたチャンネルマスクにアクセスし、
前記チャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出し、前記移動局が前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントから１つ又はそれ以上の応答を受信し、
前記１つ又はそれ以上のアクセスポイントからの前記応答に少なくとも部分的に基づいて前記移動局による関連付けのための第２アクセスポイントを決定し、
前記第２アクセスポイントからのインジケーションの受信に応じて前記第２アクセスポイントに関連付けを行い、
前記第２アクセスポイントに接続するのに使用されるチャンネルを除去するために前記チャンネルマスクを更新する、
ように構成されていることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００４年３月３日出願の米国暫定特許出願第６０／５４９，７８２号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）による利益を主張し、該暫定特許出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本発明は一般に、無線ネットワークに関する。更に詳細には、本発明は、無線ネットワークにおけるハンドオフレイテンシの短縮に関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯情報端末、携帯電話、及びラップトップコンピュータなどの無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びモバイルデバイスの出現によって、ユーザーは、実質的にあらゆる場所からインターネット、電子メール、ファイル、及びアプリケーションにアクセスすることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づく無線ＬＡＮは、低コストで且つ規制の無い帯域幅であるといった理由から、インターネットへの無線アクセスの主要な選択肢になりつつある。
【０００４】
近年、ボイスオーバーインターネットプロトコル（本明細書では「ボイスオーバーＩＰ」又は「ＶｏＩＰ」と呼ぶこともある）の機能及びＩＥＥＥ８０２．１１ベースの無線ＬＡＮを介して使用される類似のアプリケーションを備えたモバイルデバイスを有することの見通しに関して大きな期待が高まっている。ＶｏＩＰによって、音声及び可能性として他のマルチメディアデータタイプは、２つ又はそれ以上の相手間で従来の電話回線ではなくインターネットなどのネットワークを介して配信することができるようになる。コンピュータ情報又は音声データのいずれであれ、データは、インターネットプロトコルを使用してパックでデジタル処理により送信される。共通のインフラストラクチャを使用するモバイルデバイスにこれらのタイプのデータを処理させるというこの概念に多大な社会の関心が集まっている。例えばユーザーは既に、無線ＬＡＮ電話を使用してインターネットを介した安価な長距離電話通話を行おうとしている。
【０００５】
しかしながら、ＶｏＩＰ及び他のアプリケーションには、モバイルデバイスがあるアクセスポイント（ＡＰ）から別のアクセスポイントに移動するときに生じるハンドオフプロセスのレイテンシに起因する問題がある。ハンドオフプロセスは、一般に、２つの論理フェーズすなわちハンドオフ開始及びスキャニングを含む発見フェーズと、新しいアクセスポイントによる認証及び関連付け（アソシエーション）を含む再認証フェーズとを伴う。このハンドオフプロセスを完了するには、ＶｏＩＰ通信中の途切れた会話、静止、及び／又は通話断を発生させるのに十分な時間が必要である。
【０００６】
ハンドオフレイテンシを低減する幾つかの試みが行われてきた。アクセスポイントに位置付けられたキャッシングメカニズムを使用することによって、再関連付け遅延を低減することに的を絞った１つの解決策が提案されてきた。（例えば、Ｍｉｓｈｒａらによる「Ｃｏｎｔｅｘｔ  ｃａｃｈｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｎｅｉｇｈｂｏｒ  ｇｒａｐｈｓ  ｆｏｒ  ｆａｓｔ  ｈａｎｄｏｆｆｓ  ｉｎ  ａ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋ（無線ネットワークにおける高速ハンドオフのための近傍グラフを用いたコンテキストキャッシング）」２００４年２月、メリーランド大学  コンピュータサイエンステクニカルレポートＣＳ−ＴＲ−４４７７を参照のこと。）このキャッシングメカニズムは、インターアクセスポイントプロトコル（ＩＡＰＰ）に基づいており、近傍のアクセスポイント間でクライアントコンテキスト情報を交換するのに使用される。アクセスポイントのキャッシュは、モバイルデバイスによってアクセスポイントに送られたＩＡＰＰ  Ｍｏｖｅ−Ｎｏｔｉｆｙメッセージ又は再関連付け要求に含まれる情報を使用して満たされる。クライアントコンテキスト情報を古いアクセスポイントと交換することによって、新しいアクセスポイントが、再関連付けのためにクライアントにそのコンテキスト情報を送信する必要がなく、これによって再関連付け遅延が低減される。
【０００７】
８０２．１１認証プロセスに的を絞った別の解決策が提案されている。（例えば、Ｓ．Ｐａｃｋらによる「Ｆａｓｔ  ｉｎｔｅｒ−ＡＰ  ｈａｎｄｏｆｆ  ｕｓｉｎｇ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ  ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ  ｉｎ  ａ  ｐｕｂｌｉｃ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ（公衆無線ＬＡＮにおける予測認証方式を使用した高速ＡＰ間ハンドオフ）」Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ２００２（ＩＣＮ２００２及びＩＣＷＬＨＮ２００２のジョイント）２００２年８月を参照のこと。）認証プロセスは、一般に、モバイルデバイスが新しいアクセスポイントとの関連付けが完了した後で実行される。ＩＥＥＥ８０２．１１認証遅延は、ユーザーのモビリティパターン、サービスクラス、その他を考慮に入れる周波数ハンドオフ領域（ＦＨＲ）選択アルゴリズムを使用することによって低減される。
【０００８】
しかしながら、これらの解決策は、再認証フェーズでの遅延を低減するが、発見フェーズ、特に発見フェーズのスキャニング部分がハンドオフプロセスの最も時間を要する部分である。総ハンドオフレイテンシの９０％を超える時間がスキャニング部分によるものであり、再関連付け時間は、一般にわずか数ミリ秒である。
【０００９】
選択的スキャニングアルゴリズムの使用などの他の解決策も提案されている。（例えば、Ｓ．Ｋｉｍ等による「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｆｏｒ  ｆａｓｔ  ｈａｎｄｏｆｆ  ｉｎ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  ｕｓｉｎｇ  ｎｅｉｇｈｂｏｒ  ｇｒａｐｈ（近傍グラフを使用した無線ＬＡＮにおける高速ハンドオフのための選択的チャンネルスキャニング）」２００４回路／システム、コンピュータ及びコミュニケーション国際技術会議（ＩＴＣ−ＣＳＣＣ２００４）、日本、２００４年７月６−８日を参照のこと。）しかしながら、この方法は、近傍グラフの使用を必要とし、ネットワークインフラストラクチャに対し複数の変更を行わねばならず、更にＩＡＰＰを使用しなければならない。更に、この方法は、スキャニング遅延を第１プローブ要求メッセージから最後のプローブ要求メッセージまでに必要な持続時間として定義する。この定義は、受け取ったプローブ応答を処理するためにクライアント又はモバイルデバイスによって必要とされる時間を考慮に入れていない。クライアントによって実行される処理は、スキャニング遅延の大部分に相当し、モバイルデバイスによって受け取られたプローブ応答の数と共に大幅に増大する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、スキャニング時間を短縮することによって無線ネットワークにおけるハンドオフレイテンシを低減するためのシステム及び方法に関する当該技術分野における必要性がある。これに伴い、従来技術のこれら及び他の欠点を克服するシステム及び方法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、無線ネットワークにおけるハンドオフレイテンシを低減するためのコンピュータ実装の方法及びシステムが提供される。一般的に、プローブ遅延は、選択的スキャニングアルゴリズム及び／又はキャッシングアルゴリズムを使用することによってかなり低減される。
【００１２】
本発明の幾つかの実施形態によれば、無線ネットワークにおける移動局のためのハンドオフレイテンシを低減するためのシステム及び方法が提供される。第１アクセスポイントに関連付けることに応じて、移動局は、第１アクセスポイントを識別するキー情報を移動局に位置するキャッシュ内に記憶する。ハンドオフが必要であると判定されたことに応じて、移動局は、別のアクセスポイントがキー情報に関連付けられているかどうかを判定するようキャッシュに問い合わせる。
【００１３】
移動局は、別のアクセスポイントがキー情報に関連付けられていないと判定されたときに、移動局でチャンネルの選択的スキャンを実行する。選択的スキャンは、移動局に関連付けられたチャンネルマスクにアクセスする段階、チャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出する段階、及び１つ又はそれ以上のアクセスポイントからの応答に少なくとも部分的に基づいた移動局による関連付けのための第２アクセスポイントを決定する段階を含む。幾つかの実施形態において、移動局は、信号強度、信号対雑音比、第１アクセスポイントからの距離、利用可能な帯域幅、及び／又は他のいずれかの適切なパラメータに少なくとも部分的に基づいて第２アクセスポイントを決定することができる。
【００１４】
第２アクセスポイントの決定に応じて、移動局は、第２アクセスポイントを識別する情報をキャッシュに記憶し、該キャッシュでその情報が第１アクセスポイントのキー情報に関連付けられる。移動局は、１つ又はそれ以上のメッセージを第２アクセスポイントに送信し、第２アクセスポイントから許可を受けて第２アクセスポイントに関連付けることができる。
【００１５】
本発明の幾つかの実施形態によれば、移動局は、第１アクセスポイントの信号強度が所与のスレショルド値より低下したかどうかを判定することができる。
【００１６】
本発明の幾つかの実施形態によれば、移動局は、第１アクセスポイントの信号対雑音比が所与のスレショルド値より低下したかどうかを判定することができる。
【００１７】
本発明の幾つかの実施形態によれば、移動局は、該移動局がチャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出しない場合にチャンネルマスクを反転し、該反転されたチャンネルマスクを使用して１つ又はそれ以上のアクセスポイントを検出することができる。
【００１８】
本発明の幾つかの実施形態によれば、移動局は、チャンネルマスクが移動局に関連付けられているかどうかを判定し、チャンネルマスクが移動局に関連付けられていないと判定されたときに移動局で全チャンネルのスキャンを実行することができる。
【００１９】
本発明の幾つかの実施形態によれば、移動局は、１つ又はそれ以上の要求を近傍のアクセスポイントに関する情報について第１アクセスポイントに送信することができる。
【００２０】
本発明の幾つかの実施形態によれば、無線ネットワークが８０２．１１ｂ無線ネットワークである場合、移動局は、チャンネル１、チャンネル６、及びチャンネル１１をチャンネルマスクに追加できる。移動局はまた、チャンネルマスクから第２アクセスポイントに接続するのに現在使用されているチャンネルを除去することもできる。
【００２１】
本発明の幾つかの実施形態によれば、移動局は、第２アクセスポイントにアクセスするためのタイマーを構成することができる。幾つかの実施形態において、タイマーは、６ミリ秒に設定できる。
【００２２】
従って、以下の詳細な説明をより良く理解できるように、及び当該技術分野への本発明の貢献がより正しく評価できるように、本発明のより重要な特徴をかなり広範に概説してきた。勿論、以下に説明され、本明細書に添付される請求項の主題を形成する本発明の追加の特徴もある。
【００２３】
この点において、本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に示され或いは図面において例証される構成の詳細及び構成要素の配置に対する適用に限定されるものではない点を理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、種々の方法で実施及び実行することができる。また、本明細書で用いられる専門語及び用語は、説明の目的のものであり、限定とみなすべきではない。
【００２４】
従って、当業者であれば、本開示が基づく概念が本発明の幾つかの目的を果たすための他の構造、方法、及びシステムの設計のための基礎として容易に利用することができる点は理解されるであろう。その結果、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、請求項はこのような均等の構成を含むものとみなされることは重要である。
【００２５】
本発明のこれら及び他の目的、並びに本発明を特徴付ける新規の種々の特徴は、本開示に添付され且つその一部を形成する請求項の特徴と共に指摘される。本発明、その動作の利点、及びその使用によって達成される特定の目的をより理解するために、本発明の好ましい実施形態が示されている添付の図面及び明細書を参照する必要がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の種々の目的、特徴、及び利点は、同じ参照符号が同じ要素を示す以下の図面と共に本発明の以下の詳細な説明に関して検討するとより十分に理解されるであろう。
【００２７】
以下の説明は、多くの特定の詳細を含む。このような詳細を含めることは、例証の目的に過ぎず、本発明を限定するものと理解すべきではない。更に、当該技術分野で公知の幾つかの特徴は、本発明の主題を複雑にするのを回避するために詳細には説明しない。更に、１つの実施形態における特徴は、本発明の他の実施形態における特徴と組み合わせることができる点は理解されるであろう。
【００２８】
本発明によれば、スキャニング時間を大幅に短縮することにより、無線ネットワークにおける総ハンドオフレイテンシを低減するためのコンピュータに実装される方法及びシステムが提供される。
【００２９】
図１は、本発明の幾つかの実施形態に従ってハンドオフレイテンシを低減するアプリケーションの実装に好適な例示的システム１００の概略図である。図示のように、システム１００は、１つ又はそれ以上の無線局（ＳＴＡ）１０２を含むことができる。幾つかの実施形態において、局１０２は、無線媒体へのＩＥＥＥ８０２．１１コンフォーマント媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理レイヤ（ＰＨＹ）インターフェースを含むデバイスとすることができる。例えば、８０２．１１機能は、無線局１０２に接続されているネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）のハードウェア及びソフトウェアで実装することができる。
【００３０】
或いは、局１０２は、無線ネットワークにアクセスできる何らかのデバイスとすることができる。例えば局１０２は、いずれかの適切なプラットフォーム（例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、双方向ページャ、無線端末、ポータブル電話、ポータブルコンピュータ、パームトップコンピュータ、自動車用ＰＣ、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話とＰＤＡを組み合わせたもの、その他）とすることができる。局１０２は、互いにローカルであるか、又は互いにリモートにあるものとすることができ、通信リンクを介して供給ネットワークにリンクされたアクセスポイント（ＡＰ）１０４に１つ又はそれ以上の通信リンクによって接続されている。アクセスポイント１０４は、一般に、関連局１０２の無線媒体を介して配信サービスにアクセスする。
【００３１】
幾つかの実施形態において、ハンドオフ手順は、ファームウェア又はホストＡＰドライバによって実行される。ホストＡＰドライバは、Ｉｎｔｅｒｓｉｌ’ｓ  Ｐｒｉｓｍ２／２．５／３  ８０２．１１チップセットに基づいた無線ＬＡＮカード用のＬｉｎｕｘドライバである。これらのチップセットを使用する無線カードは、例えばＬｉｎｋｓｙｓ  ＷＰＣ１１  ＰＣＭＣＩＡカード、Ｌｉｎｋｓｙｓ  ＷＭＰ１１  ＰＣＩカード、ＺｏｏｍＡｉｒ４１０５  ＰＣＭＣＩＡカード、及びＤ−Ｌｉｎｋ  ＤＷＬ−６５０  ＰＣＭＣＩＡカードを含む。ホストＡＰドライバは、アクセスポイントをスキャニングするためのコマンドをサポートし、スキャニング結果を処理し、更に特定のアクセスポイントにつなぐためのコマンドをサポートする。マニュアルモードに切り換えて、選択的なスキャニングアルゴリズムをイネーブルにすることによって、ファームウェアハンドオフをディスエーブルにすることも可能である。
【００３２】
特に図１は、インフラストラクチャモードを示しており、ここでアクセスポイント１０４は、その関連する局１０２への接続を提供し、基本サービスセット（ＢＳＳ）１０６を形成する。基本サービスセット１０６は、８０２．１１無線ＬＡＮの基本的構成要素であり、コーディネーション機能によって制御される１つ又はそれ以上の局１０２からなる。各無線ＬＡＮは、サービスセット識別子（ＳＳＩＤ）によって他と区別される。従って、所与の無線ＬＡＮの一部分になろうとする局１０２及びアクセスポイント１０４は、所与の無線ＬＡＮの同じＳＳＩＤを使用することができる。無線局１０２は、一般に、ＳＳＩＤを使用してアクセスポイント１０４との接続を確立し維持する。
【００３３】
図１及び本発明の以下の実施形態は、一般にＩＥＥＥ８０２．１１  ＭＡＣ仕様のインフラストラクチャモードに関連するが、これらの実施形態は、インフラストラクチャモードだけに限定されない。逆に本発明は、例えばアドホックモードにも適用することができ、ここでは、互いの相互通信範囲内の２つ又はそれ以上の局がピア・ツー・ピア関係を確立する。別の好適な実施形態において、本発明は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈその他などの他の通信技術に適用してもよい。
【００３４】
米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）は、８０２．１１規格と呼ばれる無線ＬＡＮの仕様を作成した。近年、ＩＥＥＥは、当初の規格に対して少なくとも３つのＩＥＥＥ８０２．１１規格、すなわち８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、及び８０２．１１ｇ（本明細書では総称して「ＩＥＥＥ８０２．１１」又は「ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ」と呼ぶ）を含めるよう拡張した。ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。ＩＥＥＥ８０２．１１仕様により、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づく無線ＬＡＮがインターネットへの無線アクセスの有力な選択肢になっている。
【００３５】
現在、３つのＩＥＥＥ８０２．１１規格、すなわち８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、及び８０２．１１ｇが存在する。８０２．１１ａ規格は、５ＧＨｚの工業・科学・医療（ＩＳＭ）帯域で動作し、合計で３２チャンネルを使用し、そのうちの８つだけがオーバーラップしない。８０２．１１ｂ及び８０２．１１ｇ規格は両方とも、２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域で動作し、米国で１４の利用可能なチャンネルのうち１１を使用する。これらの１１チャンネルの中で、３つだけがオーバーラップしない。８０２．１１ｂは、１１Ｍビット／秒の最大速度で動作することができ、８０２．１１ｇ及び８０２．１１ａ規格は、５４Ｍビット／秒の最大速度で動作できる。８０２．１１ｇ規格は、８０２．１１ｂ規格と下位互換性があるが、８０２．１１ａ規格はＩＳＭ帯域が異なることにより、他の２つとは互換性がない。
【００３６】
米国で使用されるチャンネル数は１１であるが、これらの実施形態は、米国のＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格にのみ限定されるものではない点に留意されたい。例えば、ヨーロッパのほとんどは、８０２．１１ｂ規格に１３チャンネルを使用している。どのような好適な数のチャンネルを用いてもよい。
【００３７】
本発明の以下の実施形態は一般にＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格に関連するが、これらの実施形態はＩＥＥＥ規格８０２．１１ｂ規格にのみ限定されるものではない点に留意されたい。逆に本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、他のいずれかの適切なＩＥＥＥ８０２．１１規格、又は他のいずれかの適切な無線通信プロトコルにも適用することができる。
【００３８】
図２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格のチャンネル周波数分布の簡略図を示す。図２に示されるように、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂは一般に、種々の無線帯域定義によって種々のロケーションで該規格を使用できるようにするチャンネル番号付け方式を定めている。これらの差に対応するために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂは、２．４ＧＨｚＩＳＭ帯域の始めよりも上の占有チャンネルの帯域幅の１／２で始まる５ＭＨｚ毎に存在するチャンネルを定義する。各帯域幅は、２２ＭＨｚ、すなわちチャンネル中心より上の１１ＭＨｚからチャンネル中心より下の１１ＭＨｚを占める。２．４ＧＨｚより下の帯域外放射についての規制に準拠するために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂは、帯域の底部に１ＭＨｚのガード帯域を含む。従って、２．４ＧＨｚから始まって、チャンネル１は、２．４１２ＧＨｚ（すなわち、２．４ＧＨｚ＋ガード帯域のための１ＭＨｚ＋占有信号帯域幅の半分の１１ＭＨｚ）に位置する。チャンネル１に設定されたＩＥＥＥ８０２．１１ｂ送信器は、２．４０１ＧＨｚから２．４２３ＧＨｚまでの信号を送信する。
【００３９】
チャンネル１で信号のいずれかの部分にオーバーラップする他のいずれかの信号は、ある程度の干渉を生じる可能性がある点に留意されたい。このオーバーラップを完全に回避するためには、次のＩＥＥＥ８０２．１１ｂ信号のより低側端が２．４２３ＧＨｚを下回ることのないようにする必要がある。各ＩＥＥＥ８０２．１１ｂチャンネルが２．４１２ＧＨｚより上で５ＭＨｚ毎に位置付けられるので、チャンネル１とオーバーラップしない次のチャンネルは、２．４２６ＧＨｚから２．４４８ＧＨｚの帯域を占める２．４３７ＧＨｚにあるチャンネル５である。続いて、チャンネル９が、オーバーラップしないチャンネル５の上の次のチャンネルである。しかしながら、チャンネル１、５、及び９の使用は、１０ＭＨｚの未使用帯域を残すので、チャンネルは、利用可能な帯域を完全に利用するためにチャンネル１、６、及び１１に分散される。従って、良好に構成された無線ネットワークでは、アクセスポイントの一部又は全ては、これらのオーバーラッピングしていないチャンネル（すなわち、チャンネル１、６、及び１１）上で動作することになる。
【００４０】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、例えばインフラストラクチャで動作するときのアクセスポイント又はアドホックネットワークで動作するときの局との通信を局に可能し維持させる管理フレームを含む。ＩＥＥＥ８０２．１１管理フレームサブタイプは、少なくとも、例えば認証フレーム、関連付け要求フレーム、関連付け応答フレーム、再関連付け要求フレーム、再関連付け応答フレーム、分離フレーム、ビーコンフレーム、許可フレーム、プローブ要求フレーム、及びプローブ応答フレームを含む。
【００４１】
ＩＥＥＥ８０２．１１認証は、アクセスポイントが局のアイデンティティを受け入れ、又は拒否するプロセスである。更に具体的には、認証プロセスは、別の局に関連付けることを許可された局のセットのメンバーとして局のアイデンティティを設定するかどうかを決定する。一般に、局は、そのアイデンティティを含む認証フレームをアクセスポイントに送信することによって認証プロセスを開始する。オープンシステム認証（デフォルト設定とすることができる）では、局は認証フレームを１つだけ送信し、アクセスポイントは、局の受諾又は拒絶を示す応答として認証フレームに応答する。
【００４２】
ＩＥＥＥ８０２．１１の関連付けは、アクセスポイントが局に対してリソースを割り当て、局と同期するプロセスである。詳細には、関連付けプロセスは、アクセスポイント／局マッピングを確立し、配信システムサービスの局呼出しを可能にすることができる。一般に、局は、関連付け要求をアクセスポイントに送信することによって関連付けプロセスを開始する。この要求は、局についての情報（例えば、サポートされるデータ速度）及び局が関連付けを意図するネットワークのＳＳＩＤを送信する。関連付け要求を受け取ると、アクセスポイントは、局に関連付けるかどうかを決定する。アクセスポイントが局と関連付ける場合、アクセスポイントはメモリ内のスペースを確保し、局の関連付け識別を生成する。
【００４３】
次いで、アクセスポイントは、関連付けを要求している局に受諾又は拒絶通知を含む関連付け応答フレームを送信する。アクセスポイントが局を受諾する場合、関連付け応答フレームは、関連付け識別及びサポートされるデータ速度などの関連付けに関する情報を含む。関連付けの結果がポジティブである場合、局は、アクセスポイントを利用して、ネットワーク上の他の局及びアクセスポイントの配信（例えば、イーサネット（登録商標））側のシステムと通信することができる。
【００４４】
幾つかの実施形態において、局が現在関連付けられているアクセスポイントから離れて移動する（例えば、現在関連付けられているアクセスポイントのビーコン信号が所与のスレショルド又は所与の信号強度を下回るような）場合、局は、より強いビーコン信号を有する別のアクセスポイントを見つけようと試みる。新しいアクセスポイントを見つけようとするこれらの試みの間、局は、再関連付けフレームを新しいアクセスポイントに送信することができる。次いで、新しいアクセスポイントは、局への送信を待機している前のアクセスポイントのバッファ内にまだ存在している可能性のあるデータフレームの転送を調整する。
【００４５】
新しいアクセスポイントは、再関連付けを要求している局に受諾又は拒絶通知を含む再関連付け応答フレームを送信する。関連付けプロセスと同様に、フレームは、関連付け識別及びサポートされるデータ速度などの関連付けに関する情報を含む。
【００４６】
幾つかの実施形態において、局は、既存の関連付けを終了しようと意図する場合、分離フレームを別の局に送信することができる。例えば、適切に遮断された局は、局が電源遮断中であることをアクセスポイントに警報する分離フレームを送信することができる。次いで、アクセスポイントは、メモリ割当てを放棄することができ、関連付けテーブルからその局を削除することができる。
【００４７】
幾つかの実施形態において、アクセスポイントは、タイムスタンプ、ＳＳＩＤ、及びアクセスポイントに関する他のパラメータなどの存在及び中継情報を範囲内の局に知らせるためにビーコンフレームを送信することができる。ビーコンフレームは、周期的、事前に決められた時間、或いは他のいずれかの好適な時間に送信することができる。
【００４８】
幾つかの実施形態において、局は、別の局からの情報の取得を必要とするときにプローブ要求フレームを送信することができる。例えば局は、１つ又はそれ以上の局にプローブ要求を送信し、どのアクセスポイントが範囲内にあるかを判定することができる。プローブ要求フレームの受信に応じて、別の局は、プローブ応答フレームを送信することによって応答することができる。プローブ応答フレームは、例えば、機能情報、サポートされるデータ速度、又は範囲内のアクセスポイントに関する他のいずれかの適切な情報を含むことができる。
【００４９】
上述のように、これらのＩＥＥＥ８０２．１１管理フレームは、例えば局（例えばモバイルデバイス）が１つのアクセスポイントの受信可能エリアから別のアクセスポイントの受信可能エリアに移動する（すなわち、ハンドオフする）場合に使用することができる。ハンドオフプロセスは、一般に、局と局の範囲内にある１つ又はそれ以上のアクセスポイントとの間でメッセージのシーケンスを交換する段階を包含する。ハンドオフプロセスは、２つの論理段階、すなわち発見と再認証とに分けられる。
【００５０】
発見プロセスは、ハンドオフ開始フェーズとスキャニングフェーズとを含む。局が現在関連付けられているアクセスポイントから離れて移動するにつれて、アクセスポイントからの信号の信号強度及び信号対雑音比が低下する。アクセスポイントからの信号のこれらのプロパティが所与のスレショルド（例えば、所与の信号強度、所与の信号対雑音比、又は他のいずれかの適切なスレショルド値）よりも低下すると、局はハンドオフを開始し、これによって接続できる他のアクセスポイントを局に見つけさせようと試みる。他のアクセスポイントを見つけるために、局（例えばモバイルデバイス）は、ＭＡＣレイヤスキャニング機能を実行する。
【００５１】
スキャニングフェーズは、パッシブモード又はアクティブモードで実行することができる。パッシブモードでは、局はビーコンフレームについて無線媒体をリッスンする。ビーコンフレームは、タイミング及び広告情報の組み合わせを局に供給する。ビーコンフレームから取得された情報を使用して、局は、アクセスポイントにつなぐことを選ぶことができる。このスキャニングモード中、局は、物理媒体の各チャンネルをリッスンし、アクセスポイントを位置付けようと試みる。
【００５２】
アクティブモードでは、局は、無線媒体でプローブ要求フレームを送信し、アクセスポイントから受信されたプローブ応答を処理する。アクティブスキャンモードは一般に、以下の段階を含む。
１．無線媒体の制御を獲得するために、標準チャンネルアクセス手順、キャリア検知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を使用する段階
２．宛先としてブロードキャストアドレスを含むプローブ要求フレームを送信する段階
３．プローブタイマーを開始する段階
４．プローブ応答をリッスンする段階
５．ｍｉｎＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅによってどのような応答も受信されなかった場合、次のチャンネルをスキャンする段階
６．１つ又はそれ以上の応答がｍｉｎＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅによって受信された場合、ｍａｘＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅでのプローブ応答の受付を停止し、受信された応答を処理する段階
７．次のチャンネルに移り、上記の段階１−６を繰り返す段階
チャンネルの全てがスキャンされた後、局は、プローブ応答から受信された情報に少なくとも部分的に基づいてどのアクセスポイントが次に関連付けられているかを求めることができる。
【００５３】
再認証プロセスは、新しいアクセスポイントの再認証及び再関連付け、並びに古いアクセスポイントから新しいアクセスポイントへの局の資格証明書及び他の情報の転送を含む。認証は、アクセスポイントが局のアイデンティティを受諾又は拒絶するプロセスである。局は、認証フレーム、認証要求、及び情報をそのアイデンティティのアクセスポイントに送信することによってプロセスを開始する。これに応じて、アクセスポイントは、局の受諾又は拒絶を示す認証応答を送信する。認証が正常に行われた後、局は、新しいアクセスポイントに再関連付け要求を送り、これに応じて新しいアクセスポイントは、受諾又は拒絶通知を含む再関連付け応答を局に返信する。
【００５４】
図３に示され上記で説明されたように、アクティブスキャニングの間、局と１つ又はそれ以上のアクセスポイントとの間で送信されたメッセージは、３つのタイプ、すなわちプローブメッセージ、認証メッセージ、及び再関連付けメッセージに分けることができる。
プローブメッセージ：局が他のアクセスポイントを探すことに決定すると、プロービングプロセスが始まる。局は、プローブ要求の送出を開始し、次いで、以下に更に説明されるアクティブスキャニングアルゴリズムに基づいて受け取られたプローブ応答を処理する。このプロービングプロセスに伴う時間は、プローブ遅延と呼ばれる。
認証メッセージ：局がアクセスポイントにつなぐことに決定すると、認証メッセージが局と選択されたアクセスポイントとの間で交換される。このプロセスによって費やされる時間は、認証遅延と呼ばれる。
再関連付けメッセージ：認証が正常に行われた後、局は再関連付け要求を送信し、アクセスポイントから返ってくる再関連付け応答を待ち受ける。これらのメッセージは、再関連付け遅延の原因となる。
図４は、認証及び関連付けと比較した場合にプローブ遅延がハンドオフレイテンシの少なくとも９０％を占めることを示している。
【００５５】
本発明によれば、プローブ遅延を低減するために、本発明は、少なくとも選択的なスキャニングアルゴリズムとキャッシングアルゴリズムとを含む。一般的に、プローブ遅延は、選択的スキャニングアルゴリズムを使用してスキャニング手順を改善することにより大幅に低減される。更に、本発明の幾つかの実施形態では、選択的スキャニングアルゴリズムの使用を最小限にするためにキャッシングアルゴリズムを含むことができる。
【００５６】
図５及び図６は、本発明の幾つかの実施形態に従って新しいアクセスポイントとの再関連付けにおいて実行される段階を示す簡易フローチャートである。これらは、一般化されたフローチャートである。図５及び図６に示される段階は、どのような適切な順序でも実行することができ、一部の段階を削除し、他の段階を追加することができる点は理解されるであろう。
【００５７】
段階５１０で、局は、チャンネルマスクが局に関連付けられているか否かを判断することができる。チャンネルマスクが検出されなかった場合、局は、段階５２０で、全てのチャンネルのフルスキャンを実行することができる。例えば局は、各チャンネルでプローブ要求を送出し、アクセスポイントからの応答をリッスンすることができる。幾つかの実施形態においては局がパワーオン状態である場合フルスキャンを自動的に実行することができる点に留意されたい。
【００５８】
アクセスポイントからの応答に基づいて（例えば、アクセスポイントに関する情報を受け取った）、局はチャンネルマスクを生成する（段階５３０）。一般に、局は、例えば信号強度、信号対雑音比、利用可能な帯域幅、又は他のいずれかの適切なパラメータに基づいて最適なアクセスポイントを決定する。幾つかの実施形態において、チャンネルマスクは、プローブ要求がアクセスポイントによって聞き取った全チャンネルに対して全てのビットをターンオンすることで設定することができる。或いは、局は、好ましいアクセスポイントの所与の数（例えば、最も強い信号強度を有する２つのアクセスポイント、局に最も近い３つのアクセスポイント、その他）についてチャンネルマスクのビットをターンオンすることができる。
【００５９】
前述のように、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに従って使用できる１４の利用可能なチャンネルのうちで、そのチャンネルの３つだけがオーバーラップしない（すなわち、チャンネル１、６、及び１１）。従って、チャンネル１、６、及び１１についてのビットはまた、これらのチャンネルがアクセスポイントによって使用される可能性が高いときにチャンネルマスクで設定される（段階６１０）。
【００６０】
チャンネルマスクを使用して、局は、再関連付けする新しいアクセスポイント（例えば、最適なアクセスポイント、スキャンされたアクセスポイントの中で最も強い信号強度を有するアクセスポイント、スキャンされたアクセスポイントの中で最も強い信号対雑音比を有するアクセスポイント、その他）をサーチする。
【００６１】
チャンネルマスクを使用してどのようなアクセスポイントも検出されなかった場合には、局は、チャンネルマスクを反転することができる（段階６３０）。例えば、８０２．１１ｂチャンネルマスクがチャンネル１、２、４、６、８、及び１１をスキャンするように設定されている場合、反転されたチャンネルマスクは、チャンネル３、５、７、９、及び１０をスキャンする。段階６４０で、反転されたチャンネルマスクを用いて、局が接続できる何らかのアクセスポイントが存在するかどうかを検出する。反転されたチャンネルマスクを使用してどのようなアクセスポイントも検出されなかった場合には、局は、フルスキャンを実行し、新しいチャンネルマスクを生成する（例えば、段階５２０及び５３０）。
【００６２】
新しいアクセスポイントが検出され、局によって接続可能である場合、局は、チャンネルマスクを更新することができる。例えば局は、新規に検出されたアクセスポイントの同じチャンネルで隣接又は近傍のアクセスポイントを見つける可能性が低い場合、局が新しいアクセスポイントに接続するのに使用しているチャンネルに対応するビットをリセットすることができる。チャンネルマスクのビットは、以下の式に従って調節される。
新しいチャンネルマスク＝スキャンされたチャンネル（例えば段階５２０及び５３０）＋チャンネル１＋チャンネル６＋チャンネル１１−現在のチャンネル
【００６３】
チャンネルマスクが更新されると、局は、適切なメッセージを送信し、新しいアクセスポイントと再関連付けする。
【００６４】
幾つかの実施形態において、局はまた、選択的スキャニングアルゴリズムと共にキャッシングアルゴリズムを含むことができる。例えば、キャッシングアルゴリズムは、キーとして現在のアクセスポイントのＭＡＣアドレスを使用するテーブルを含むことができ、ここでは局との接続のためのＭＡＣアドレスのリストがキーに関連付けられている。
【００６５】
図７は、本発明の幾つかの実施形態に従ってハンドオフレイテンシを低減するためキャッシュを使用する際に実行される段階を示す簡易フローチャートである。これは、一般化されたフローチャートである。図７に示される段階はどのような適切な順序で実行してもよく、一部の段階を削除し、別の段階を追加してもよいことは理解されるであろう。
【００６６】
段階７１０で、局がアクセスポイントに関連付けられると、アクセスポイントは、キーとして局に配置されたキャッシュに入れられる。例えば、現在関連付けられているアクセスポイントのＭＡＣアドレス、ＩＰアドレス、ロケーション記述、又は他のいずれかの適切なインジケータは、キーとしてキャッシュ内に格納される。他のアクセスポイント（例えば、信号強度による次に最適なアクセスポイント、近傍のアクセスポイント、最も近いアクセスポイント、負荷又は輻輳による最適なアクセスポイントなど）は、他のアクセスポイントに関する情報をキーに関連付けることによって現在関連付けられているアクセスポイントに関連付けを行うことができる。信号が所与のスレショルド（例えば、所与の信号強度、所与の信号対雑音比、又は他のいずれかの適切なスレショルド値）よりも低下することに起因してハンドオフが必要とされるときには、局は、キャッシュがキーに対応するエントリ（例えば、アクセスポイント）を有しているか否かを判定する（段階７２０）。エントリは、例えば次に最適なアクセスポイントの１つ又はそれ以上のアドレス、近傍のアクセスポイントの１つ又はそれ以上のアドレス、その他を含むことができる。例えばキャッシュは、キャッシュリストに１０個のキーと２つのアクセスポイントを格納することができるように１０のサイズと２つの幅を有することができる。
【００６７】
キーに関連したエントリがない場合、局は選択的スキャニングアルゴリズムを実行する（例えば、図５及び図６を参照のこと）。選択的スキャニングアルゴリズムを実行すると、局は、段階７２５で、選択的スキャニングアルゴリズムの結果を現在のキーに関連付けることができる。例えば、選択的スキャニングアルゴリズムは、信号強度に基づいてＢＥＳＴＡＰ１及びＳＥＣＯＮＤＢＥＳＴＡＰ２が現在のアクセスポイント以外の２つの次に最適なアクセスポイントであると判定することができる。この決定に応じて局は、ＢＥＳＴＡＰ１及びＳＥＣＯＮＤＢＥＳＴＡＰ２を現在のアクセスポイントに関係する現在のキーに関連付ける。しかしながら、他のどのような適切な数のアクセスポイントも求めて、現在のアクセスポイントに関係付けることができる。
【００６８】
キャッシュにおいて現在のキーに関連付けられた入力（例えば別のアクセスポイント）が見つかると、局は、１つ又はそれ以上のメッセージを送信し、そのエントリに対応する第１アクセスポイント（例えばＡＰ１）に関連付けることができる（段階７３０）。しかしながら、局が第１アクセスポイントとの関連付けが正常に行われていない場合、局は、別のエントリに対するキャッシュをチェックし、１つ又はそれ以上のメッセージを送信して第２アクセスポイントと関連付けることができる（段階７４０）。図７は、信号強度に基づいた次の２つの最適なアクセスポイントをキャッシュが格納することを示しているが、アクセスポイントのどのような適切な数（例えばＭＡＣ数）も格納することができる点に留意されたい。
【００６９】
局が第２アクセスポイント（又は他のいずれかの適切な数のアクセスポイントの後）との関連付けが正常に行われていない場合、局は、選択的スキャニングアルゴリズムを実行することによって新しいチャンネルマスクを計算することができる（例えば、図５及び図６を参照のこと）（段階７５０）。
【００７０】
本発明のキャッシュ及び以下の実施形態では、選択的スキャニングアルゴリズムを使用することによってキャッシュが読み込まれるよう説明しているが、キャッシュ内の現在のキーは、局がローミングしている間にアクセスポイントに関する情報を読み込むことができる点に留意されたい。例えば局は、あるロケーション（例えば所与のホールウェイの下）に局が移動しつつあることを検出した場合、１つ又はそれ以上のアクセスポイントからビーコンフレームを受信できるようにすることができる。ビーコンフレームは、検出されたアクセスポイントの存在及び中継情報（例えば、タイムスタンプ、ＳＳＩＤ、及びアクセスポイントに関する他のいずれかの適切なパラメータ）を知らせる。別の好適な実施形態において、局は、現在のアクセスポイントに対して、全ての近傍のアクセスポイント（例えば、そのエリアにある他のアクセスポイント、強い信号を有する他のアクセスポイント、その他）に関する情報を局に送信するように要求するメッセージを送ることができる。現在のアクセスポイントからこのような情報を受信すると、局は、キャッシュにこの情報を読み込むことができる。更に、このメッセージは、局の位置に基づいてキャッシュをリアルタイムで読み込み、リフレッシュすることを可能にするポジショニングアルゴリズム（例えば、ＧＰＳ又はＷｉＦｉポジショニングアルゴリズム）と組み合わせることができる。
【００７１】
図７のフローチャートに示されるように、選択的スキャニングアルゴリズムは、現在のアクセスポイントに関連した１つ又はそれ以上のアクセスポイントが局のキャッシュ（キャッシュヒット）内に記憶される場合には使用することはできない。選択的スキャニングアルゴリズムとキャッシュアルゴリズムの両方を使用すると、一般に局は、新しいアクセスポイントと関連付けるのに５ｍｓ足らずの時間を要する。しかしながら、局が新しいアクセスポイントと関連付けようとする場合、一般的にはファームウェアは、新しいアクセスポイントとの関連付けに局が失敗したことを判定するためにかなりの時間（例えば最大１５ミリ秒）待機する。選択的スキャニングアルゴリズム及び／又はキャッシュアルゴリズムは、例えば約６ミリ秒後に切れるタイマーをセットするように構成することができる。従って、この故障までの時間を低減するために、タイマーはファームウェアを無効にするように構成される。タイマーが切れると、局は、新しいチャンネルマスクを使用して新しい選択的スキャンを実行する。
【００７２】
キャッシュミスはハンドオフレイテンシにはあまり影響を与えない点に留意されたい。前述のように、キャッシュミスが生じた場合、故障までの時間は一般に６ミリ秒に過ぎない。例えば、第１キャッシュエントリがミスし、第２キャッシュエントリがヒットした場合、追加のハンドオフ遅延はわずか６ミリ秒である。両方のキャッシュエントリがミスした場合、総ハンドオフ遅延は、１２ミリ秒に選択的スキャニングアルゴリズムを実行するための時間を加えたものである。それにもかかわらず、この全ては、初期のハンドオフ時間に比べてかなりの改善をもたらす。
【００７３】
図８は、本発明の幾つかの実施形態による選択的スキャニングアルゴリズム及び／又はキャッシングアルゴリズムを使用した総ハンドオフ時間を示している。図８及び以下の表１に示されるように、総ハンドオフは、選択的スキャニングアルゴリズムの使用によってかなり低減された。選択的スキャニングアルゴリズムを使用した場合、平均でハンドオフ時間の４０％の短縮が得られた。キャッシングアルゴリズムを選択的スキャニングアルゴリズムと共に使用した場合、ハンドオフ時間の９０％より多くが排除された点に留意されたい。
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表１は、リンクレイヤにおける８０２．１１ｂのハンドオフ遅延（ミリ秒）を示している（図８にも示されている）。
【００７４】
ハンドオフプロセス中のパケット損失を求めるために別の測定が実行された。パケット損失を求めるために、ユーザーデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）パケットを局との間で送受信し、ハンドオフ中の音声トラフィックをシミュレートした。ハンドオフプロセス中のデータパケットの送信はハンドオフ遅延を増大させる点に留意されたい。特に、最後のプローブ応答と認証要求との間に送信されたデータパケットがハンドオフ遅延を増大させる。しかしながら、この作用は、ハンドオフを実行している局が送信側である場合に観察される点にも留意されたい。或いは、ハンドオフを実行している局が受信側である場合、このような遅延は生じない。図９及び図１０は、本発明の幾つかの実施形態によるモバイル受信側で測定されたパケット損失とモバイル送信側でのパケット遅延（ミリ秒）をそれぞれ示している。
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表２は、局が送信側であった場合のハンドオフプロセス中の測定されたパケット損失を示している。
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表３は、局が受信側であった場合のハンドオフプロセス中の測定されたパケット損失を示している。
【００７５】
選択的スキャニングアルゴリズムは無線環境に依存しない点に留意されたい。或いは、初期のハンドオフ性能は、環境によってかなり低下する。不良アクセスポイントのない環境からのデータを含む以下の表４に示されるように、選択的スキャニングアルゴリズムは一貫性があるが、初期のハンドオフ性能は、環境によって尚も低下する。
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表４は、不良アクセスポイントのない環境で選択的スキャニングアルゴリズム及び／又はキャッシングアルゴリズムを使用したハンドオフ時間、パケット損失、及びパケット遅延を示している。
【００７６】
本明細書の詳細な説明は、コンピュータ又はコンピュータのネットワーク上で実行されるプログラム手順の観点で提示することができる点を理解されたい。これらの手順の説明及び表現は、当業者にその作業の内容をより効率的に伝達するために当業者によって使用される手段である。
【００７７】
ここでの手順とは、一般的に、望ましい結果に導く段階の自己矛盾のないシーケンスと考えられる。これらの段階は、物理量の物理的な操作を必要とするものである。通常、必須ではないが、これらの量は、記憶、転送、結合、比較、及び他の操作可能な電気又は磁気信号の形式をとる。これは、主に一般的な利用の理由から、これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数字、又は同様のものとして示すことが時には便利であることが証明されている。しかしながら、これら及び類似の用語の全てが適切な物理的量に関連付けられ、単にこれらの量に適用される好都合な標識に過ぎない点に留意されたい。
【００７８】
更に、実行される操作は、人間のオペレータによって行われる知的オペレーションに一般的に関連付けられる追加又は比較などの用語で示されることが多い。本発明の一部を形成する本明細書で説明されるオペレーションのいずれにおいても人間のオペレータのこのような能力は必要ではなく、或いはほとんどの場合望ましいものではなく、すなわちオペレーションは機械オペレーションである。本発明のオペレーションを実行するための有用な機械は、汎用デジタルコンピュータ又は類似のデバイスを含む。
【００７９】
本発明はまた、これらのオペレーションを実行するための装置に関する。この装置は、必要とされる目的のために具体的に構成することができ、或いはコンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に起動又は再構成される汎用コンピュータを含むことができる。本明細書で示される手順は本来、特定のコンピュータ又は他の装置に関係付けられるものではない。種々の汎用機械は、本明細書の教示に従って記述されたプログラムで使用することができ、或いは必要とされる方法段階を実行するために更に専用の装置を構成することがより好都合であることを証明することができる。多種多様なこれらの機械に必要とされる構造は、与えられる説明から明らかになるであろう。
【００８０】
本発明によるシステムは、汎用コンピュータ、或いは特別にプログラムされた専用コンピュータを含むことができる。ユーザーは、例えばパーソナルコンピュータを介して又はＰＤＡを通じて、例えばインターネット、イントラネットなどを介してシステムと対話することができる。これらのいずれかは、単一のコンピュータではなく分散型コンピュータシステムとして実装することができる。同様に、通信リンクは、専用リンク、ＰＯＴＳラインを介したモデム、インターネット、及び／又はコンピュータ及び／又はユーザー間の通信のいずれかの他の方法とすることができる。更に、処理は、１つ又はそれ以上のコンピュータシステム又はプロセッサ上のソフトウェアプログラムによって管理することができ、或いはハードウェア内に部分的に又は全体的に実装することができる。
【００８１】
単一のコンピュータを使用することができるが、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態によるシステムは、任意選択的に多数のプロセッサ又は記憶デバイス或いはこれらの組み合わせを好適に備える。例えばコンピュータは、高性能計算器、ハンドヘルド、ラップトップ／ノートブック、ミニ、メインフレーム及びスーパーコンピュータ、並びにこれらの処理システムネットワークコンビネーションを含む本発明の実施形態の概念に従って動作可能ないずれかの適切な処理システムと置き換え、又は組み合わせることができる。更に、システムの一部は、例えば電子信号として通信回線を通じて提供され、ＣＤ及び／又はＤＶＤで提供され、光ディスクメモリで提供され、その他を含むあらゆる好適な電子フォーマットで提供することができる。
【００８２】
現在利用可能な又は将来開発されるあらゆるコンピュータソフトウェア言語及び／又はハードウェア構成要素は、本発明のこのような実施形態に用いることができる。例えば、上述の機能の少なくとも幾つかは、使用されているプロセッサの観点から適切なＶｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、Ｃ、Ｃ＋＋、又はあらゆるアセンブリ言語を使用して実装することができる。また機能は、オブジェクト指向及び／又はＪａｖａ（登録商標）などの解釈実行環境で記述し、種々のユーザーに対する複数の宛先に転送することができる。
【００８３】
本発明は、その用途において以下の説明に示され又は図面において例証された構成の詳細及び構成要素の構成に限定されるものではない点を理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、種々の方法で実施及び実行することができる。また、本明細書で用いられる用語及び専門語は、説明の目的のものであり、限定とみなすべきではない点を理解されたい。
【００８４】
従って、当業者であれば、この開示事項がベースとする概念は、本発明の幾つかの目的を果たす他の構造、方法、及びシステムを設計するための基礎として容易に用いることができる点を理解するであろう。従って、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限りこのような均等な構成を含むものとして請求項をみなすことは重要である。
【００８５】
本発明は、前述の例示的な実施形態において説明され図示されてきたが、本開示は例証としてなされたものに過ぎず、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく本発明の実装の詳細において多数の変更を行うことができ、本発明は添付の請求項によってのみ限定される点を理解されたい。
【００８６】
以下の参考文献は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
国際電話接続及び国際回路の一般的特性  ＩＴＵ−ＴＧ、１１４、１９９８年。
Ｍ．Ｓ．Ａ．Ｍｉｓｈｒａ及びＷ．Ａｒｂａｕｇｈ。「Ａｎ  Ｅｍｐｉｒｉｃａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ８０２．  １１  ＭＡＣ  Ｌａｙｅｒ  Ｈａｎｄｏｆｆ  Ｐｒｏｃｅｓｓ（ＩＥＥＥ８０２．１１  ＭＡＣレイヤハンドオフプロセスの経験的分析）」。ＡＣＭ  ＳＩＧＣＯＭＭコンピュータ通信レビュー  ３３（２）：９３｛１０２、２００３年４月。
Ｍ．Ｓ．Ａ．Ｍｉｓｈｒａ及びＷ．Ａｒｂａｕｇｈ。「Ｃｏｎｔｅｘｔ  ｃａｃｈｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｎｅｉｇｈｂｏｒ  ｇｒａｐｈｓ  ｆｏｒ  ｆａｓｔ  ｈａｎｄｏｆｆｓ  ｉｎ  ａ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋ（無線ネットワークにおける高速ハンドオフのための近傍グラフを使用したコンテキストキャッシング）」。テクニカルレポート、メリーランド大学、２００４年２月。
Ｇ．Ｃｏｍｂｓ。「Ｅｔｈｅｒｅａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ａｎａｌｙｚｅｒ（イーサリアルネットワークプロトコルアナライザー）」。
Ｈ．−Ｓ．Ｋ他。「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｆｏｒ  ｆａｓｔ  ｈａｎｄｏｆｆ  ｉｎ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  ｕｓｉｎｇ  ｎｅｉｇｈｂｏｒ  ｇｒａｐｈ（近傍のグラフを使用した無線ＬＡＮにおける高速ハンドオフのための選択的チャンネルスキャニング）」。日本  ２００４年７月。回路／システム、コンピュータ及び通信国際技術会議。
Ｊ．Ｇｅｉｅｒ。「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ８０２．  １１  ｆｒａｍｅ  ｔｙｐｅｓ（８０２．１１フレームタイプの理解）」。テクニカルレポート  Ｊｕｐｉｔｅｒｍｅｄｉａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。２００２年８月。
ＩＥＥＥ  ＩＥＥＥ規格８０２．１１、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ（ＰＨＹ）  ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ（無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理（ＰＨＹ）仕様）」：「Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ２．４  ＧＨｚ  Ｂａｎｄ（２．４ＧＨｚ帯域における高速物理レイヤ拡張）」、１９９９年。
Ａ．Ｊａｉｎ。「Ｈａｎｄｏｆｆ  ｄｅｌａｙ  ｆｏｒ  ８０２．１ｌｂ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮｓ（８０２．１１ｂ無線ＬＡＮのハンドオフ遅延）」テクニカルレポート  ケンタッキー大学  ２００３年。
Ｍ．Ｋｅｒｓｈａｗ。「Ｋｉｓｍｅｔ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｓｎｉｆｆｅｒ（キスメット無線ネットワークスニファ）」。
Ｊ．Ｍａｌｉｎｅｎ。「Ｈｏｓｔ  ＡＰ  ｄｒｉｖｅｒ  ｆｏｒｉｎｔｅｒｓｉｌ  ｐｒｉｓｍ２／２．５／３（ｉｎｔｅｒｓｉｌ  ｐｒｉｓｍ２／２．５／３用のホストＡＰドライバ）」。
Ｓ．Ｐａｒｋ及びＹ．Ｃｈｏｉ。「Ｆａｓｔ  ｉｎｔｅｒ−ａｐ  ｈａｎｄｏｆｆ  ｕｓｉｎｇ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ  ｉｎ  ａ  ｐｕｂｌｉｃ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ（公衆無線ＬＡＮにおける予測認証方式を使用した高速ＡＰ間ハンドオフ）」。ネットワークス２００２（ＩＣＮ２００２及びＩＣＷＬＨＮ２００２のジョイント）、２００２年８月。
Ｓ．Ｐａｒｋ及びＹ．Ｃｈｏｉ。「Ｐｒｅ−ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｅｄ  ｆａｓｔ  ｈａｎｄｏｆｆ  ｉｎ  ａ  ｐｕｂｌｉｃ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＩＥＥＥ  ８０２．１ｘ  ｍｏｄｅ（ＩＥＥＥ８０２．１ｘモードに基づく公衆無線ＬＡＮでの事前認証高速ハンドオフ）」。シンガポール、２００２年１０月。ＩＦＩＰ  ＴＣ６パーソナル無線通信。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の幾つかの実施形態に従ってハンドオフレイテンシを低減する用途の実装のために適切な例示的なシステム１００を示す概略図である。
【図２】ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格のチャンネル周波数分布を示す概略図である。
【図３】アクティブスキャニングを使用するハンドオフプロセスの簡略図である。
【図４Ａ】ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格におけるハンドオフ時間を示す例示的なグラフである。
【図４Ｂ】ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格におけるハンドオフ時間を示す例示的なグラフである。
【図５】本発明の幾つかの実施形態による新しいアクセスポイントとの再関連付けで実行される段階を示す簡易フローチャートである。
【図６】本発明の幾つかの実施形態に従う新しいアクセスポイントとの再関連付けで実行される段階を示す簡易フローチャートである。
【図７】本発明の幾つかの実施形態に従ってハンドオフレイテンシを低減するためキャッシュを使用する際に実行される段階を示す簡易フローチャートである。
【図８】本発明の幾つかの実施形態に従って選択的なスキャニングアルゴリズム及び／又はキャッシングアルゴリズムを使用する総ハンドオフ時間を示す図である。
【図９】本発明の幾つかの実施形態に従ってモバイル受信器側で測定されたパケット損失を示す図である。
【図１０】本発明の幾つかの実施形態に従ってモバイル送信器側で測定されたパケット遅延（ミリ秒）を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０２  無線局（ＳＴＡ）
１０４  アクセスポイント（ＡＰ）
１０６  基本サービスセット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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