(57)【要約】      （修正有）【課題】  ユーザ端末（ＳＴＡ）が現在の接続先アクセスポイント（ＡＰ）から近隣の他のＡＰに移動する際に発生する通信中断期間を最小化するハンドオフ方法を提供する。【解決手段】  ユーザ端末は、可能な隣接アクセスポイント（ＡＰ）を１つ以上のグループにグループ化した隣接グループリストを作成する。ユーザ端末は、ハンドオフの準備が必要になると、現在の現行ＡＰとの接続を切断せずに、隣接グループリストに基づいて切断前プローブ部分段階を複数回にわたって間欠的に実行する。ユーザ端末は、プローブで判明した隣接ＡＰの信号品質に応じて選択的にハンドオフを実行する。ユーザ端末は、重複チャネルスキャンによって取得された隣接ＡＰの情報か、または現行ＡＰから受信した隣接ＡＰの情報に基づいて、隣接グループリストを作成できる。【選択図】図５
2008079305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワーク内のユーザ端末のためのハンドオフ方法であって、
現在の現行アクセスポイント（ＡＰ）の信号品質を測定するステップと、
可能な隣接ＡＰを１つ以上のグループにグループ化した隣接グループリストを作成するステップと、
前記現行ＡＰとの接続を切断せずに、前記隣接グループリストに基づいて切断前プローブ（ＰＢＰ）部分段階を間欠的に複数回にわたって実行するステップであって、各ＰＢＰ部分段階は１つのグループに属する隣接ＡＰの信号品質がアクティブプローブ方式でプローブされることを特徴とするステップと、
プローブで判明した前記隣接ＡＰの信号品質に応じて選択的にハンドオフを実行するステップとを備えることを特徴とするハンドオフ方法。
【請求項２】
前記隣接グループリストにおいて、同じグループに属する隣接ＡＰが同一チャネル上で動作することを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項３】
前記隣接グループリストにおいて、同じグループに属する隣接ＡＰの数が事前に決定された最大グループサイズを上限とすることを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項４】
各ＰＢＰ部分段階において、隣接ＡＰのグループがプローブ要求のユニキャスト送信を使用してプローブされることを特徴とする請求項２に記載のハンドオフ方法。
【請求項５】
隣接グループリストの作成において、前記隣接ＡＰの情報を重複チャネルスキャンにより取得することを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項６】
隣接グループリストの作成において、前記隣接ＡＰの情報を前記現行ＡＰから受信することを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項７】
各ＰＢＰ部分段階において、ユーザ端末のアウトバウンドトラフィックをバッファするステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項８】
各ＰＢＰ部分段階において、前記現行ＡＰに対しユーザ端末のインバウンドトラフィックをバッファするよう指示するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項９】
前記現行ＡＰが、パワーセーブモードでインバウンドトラフィックをバッファするよう指示されることを特徴とする請求項８に記載のハンドオフ方法。
【請求項１０】
連続するＰＢＰ部分段階の合間に、前記現行ＡＰを介してデータトラフィックを送受信するステップと、
前記複数のＰＢＰ部分段階を実行する前と、連続するＰＢＰ部分段階の合間に、前記現行ＡＰの信号品質を測定する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１に記載のハンドオフ方法。
【請求項１１】
前記隣接ＡＰの信号品質のプローブは、前記隣接ＡＰを複数回にわたりサンプリングするステップと、前記隣接ＡＰの各々について受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の移動平均を計算するステップを備え、
前記現行ＡＰの信号品質の測定は、前記現行ＡＰの複数回にわたるサンプリングするステップと、前記現行ＡＰのＲＳＳＩの移動平均を計算するステップとを備えることを特徴とする請求項１０に記載のハンドオフ方法。
【請求項１２】
前記隣接ＡＰの信号品質のプローブは、各隣接ＡＰのスキャン頻度をその信号品質に基づいて動的に調整するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項１３】
ハンドオフを選択的に実行するステップは、プローブにより判明した前記隣接ＡＰの信号品質に基づいて最良の隣接ＡＰを選択するステップと、前記最良の隣接ＡＰの信号品質が事前に決定されたマージン分において前記現行ＡＰの信号品質を上回るときに、前記現行ＡＰから前記最良の隣接ＡＰへのハンドオフを実行するステップとを備えることを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項１４】
ハンドオフを実行するステップは、前記現行ＡＰとの接続を切断するステップと、チャネルを切り替えるステップと、前記最良の隣接ＡＰの認証及び再接続を行うステップを備え、ハンドオフ時にチャネルスキャンが実行されないことを特徴とする請求項１３に記載のハンドオフ方法。
【請求項１５】
前記ＰＢＰ部分段階は、前記現行ＡＰの信号品質が事前に決定されたしきい値を下回ったときに実行されることを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項１６】
前記無線通信ネットワークは、８０２．１１標準に準拠した無線ローカルエリアネットワークであることを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
【請求項１７】
無線通信ネットワーク内で使用される端末であって、
現在の現行ＡＰの信号品質を測定するように構成された現行アクセスポイント（ＡＰ）測定手段と、
可能な隣接ＡＰを１つ以上のグループにグループ化して隣接グループリストを作成するように構成された隣接グループリスト手段と、
前記グループリスト手段と連結された切断前プローブ（ＰＢＰ）手段であって、前記ＰＢＰ手段は、前記現行ＡＰとの接続を切断せずに、前記隣接グループリストに基づいてＰＢＰ部分段階を間欠的に複数回にわたって実行し、各ＰＢＰ部分段階では１つのグループに属する隣接ＡＰの信号品質がアクティブプローブ方式でプローブされることを特徴とするＰＢＰ手段と、
前記現行ＡＰ測定手段と前記ＰＢＰ手段とに連結されたハンドオフ手段であって、前記ハンドオフ手段はプローブによって判明した前記隣接ＡＰの信号品質に基づいてハンドオフを選択的に実行するハンドオフ手段とを備えることを特徴とする端末。
【請求項１８】
前記隣接グループリストにおいて、同じグループに属する隣接ＡＰが同一チャネル上で動作することを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項１９】
前記隣接グループリストにおいて、同じグループに属する隣接ＡＰの数が事前に決定された最大グループサイズを上限とすることを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項２０】
前記ＰＢＰ手段が、各ＰＢＰ部分段階において、プローブ要求のユニキャスト送信を使用して隣接ＡＰのグループをプローブすることを特徴とする請求項１８に記載の端末。
【請求項２１】
前記隣接グループリスト手段が、前記隣接ＡＰの情報を重複チャネルスキャンにより取得する手段を備えることを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項２２】
前記隣接グループリスト手段が、前記現行ＡＰから前記隣接ＡＰの情報を受信する手段を備えることを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項２３】
前記現行ＡＰに対し、各ＰＢＰ部分段階において前記端末へのインバウンドトラフィックをバッファするよう指示するイントバウンドトラフィックバッファ要求手段をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項２４】
前記現行ＡＰに対し、各ＰＢＰ部分段階において前記端末へのインバウンドトラフィックをバッファするよう指示するイントバウンドトラフィックバッファ要求手段をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項２５】
前記インバウンドトラフィックバッファ要求手段が、前記現行ＡＰに対しパワーセーブモードでインバウンドトラフィックをバッファするよう指示することを特徴とする請求項２４に記載の端末。
【請求項２６】
連続するＰＢＰ部分段階の合間を利用して前記現行ＡＰを介したデータトラフィックの送受信が行われ、
前記現行ＡＰ測定手段が、ＰＢＰ手段が前記複数のＰＢＰ部分段階を実行する前と、連続するＰＢＰ部分段階の合間に、前記現行ＡＰの信号品質を測定することを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項２７】
前記ＰＢＰ手段は、前記隣接ＡＰを複数回にわたりサンプリングし、前記隣接ＡＰの各々について受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）の移動平均を計算し、
前記現行ＡＰ測定手段は、前記現行ＡＰを複数回にわたりサンプリングし、前記現行ＡＰのＲＳＳＩの移動平均を計算することを特徴とする請求項２６に記載の端末。
【請求項２８】
前記ＰＢＰ手段は、各隣接ＡＰのスキャン頻度をその信号品質に基づいて動的に調整するためのスキャン頻度調整手段を備えることを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項２９】
前記ハンドオフ手段は、プローブにより判明した前記隣接ＡＰの信号品質に基づいて最良の隣接ＡＰを選択し、前記最良の隣接ＡＰの信号品質が事前に決定されたマージン分において前記現行ＡＰの信号品質を上回るときに、前記現行ＡＰから前記最良の隣接ＡＰへのハンドオフを実行することを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項３０】
前記ハンドオフ手段は、ハンドオフ時に前記現行ＡＰとの接続を切断し、チャネルを切り替えて、前記最良の隣接ＡＰの認証及び再接続を行い、チャネルスキャンを実行しないことを特徴とする請求項２９に記載の端末。
【請求項３１】
前記ＰＢＰ手段は、前記現行ＡＰの信号品質が事前に決定されたしきい値を下回ったときに前記ＰＢＰ部分段階を実行することを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項３２】
前記端末は８０２．１１標準に準拠した無線ローカルエリアネットワークで使用されるユーザ端末であることを特徴とする請求項１７に記載の端末。
【請求項３３】
無線通信システム内のユーザ端末によって実行された場合、実行されるべき指示が記録されたコンピュータ読取り可能なプログラムであって、
前記ユーザ端末に、
可能な隣接ＡＰを１つ以上のグループにグループ化した隣接グループリストを作成させ、
前記現行ＡＰとの接続を切断せずに、前記隣接グループリストに従って切断前プローブ（ＰＢＰ）部分段階を間欠的に複数回にわたって実行させ、各ＰＢＰ部分段階では１つのグループに属する隣接ＡＰの信号品質がアクティブプローブ方式でプローブされ、
プローブで判明した前記隣接ＡＰの信号品質に応じて選択的にハンドオフを実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して無線通信に関し、特に、リンク層ハンドオフを高速に実行することにより、ユーザ端末（ＳＴＡ）が現在の接続先アクセスポイント（ＡＰ）から近隣の他のＡＰに移動する際に発生する通信中断期間を最小化するハンドオフ方法と端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１標準は、アドホックモードとインフラストラクチャモードという２つの動作モードを定義している。アドホックモードでは、複数のＳＴＡが互いに認識し合うので、ＡＰを介さずにピアツーピア通信を確立できる。インフラストラクチャモードでは、少なくとも１つのＡＰが必要とされる。ＡＰとそれによりサポートされる１つ以上のＳＴＡは「基本サービスセット（ＢＳＳ）」と呼ばれ、セルラーネットワーク環境内の１つのセルにほぼ対応する。ＳＴＡは、ＡＰを介して有線ネットワークのリソースにアクセスし、同じＢＳＳに属する他のＳＴＡと通信する。この有線ネットワークは、ＡＰの配置場所によって、企業のイントラネットとすることも、あるいはインターネットとすることもできる。分散システム（ＤＳ）により互いに接続されたＢＳＳの集合は、１つの拡張サービスセット（ＥＳＳ）を形成する。各ＥＳＳは、サービスセット識別子（ＳＳＩＤ）によって識別される。無線カバレッジエリアが２つのＡＰ間で重複する場合は、ＳＴＡが最初のＡＰのカバレッジエリアから次のＡＰのカバレッジエリアに移動するときハンドオフが発生する。
【０００３】
ハンドオフ手順では、ＳＴＡと複数の隣接ＡＰとの間で一連のアクションとメッセージが交換され、それに基づいてＳＴＡの接続が現行ＡＰから新ＡＰへ移行する。この間にはＳＴＡと現行ＡＰ間の通信リンクが途切れるので、ＳＴＡは新ＡＰとのリンクが新たに確立されるまでデータパケットの送受信を行うことができない。そのため、既存の通信リンクが切断されてから新しいリンクが確立されるまで、図１に示すような通信中断期間が生じる。ＳＴＡは、現行ＡＰのリンク品質が指定されたしきい値を下回ったことを検出すると、ハンドオフ手順を開始する。
【０００４】
図１に示すように、通信中断期間は、スキャンプロセス（「ディスカバリプロセス」とも呼ばれる）と認証／再接続（再アソシエーション：re-association）プロセスとで構成される。ＳＴＡは、スキャンプロセス中に、各無線周波数（チャネル）に順次切り替えて、各チャネル上で動作中のＡＰの有無を検出する必要がある。このスキャンプロセスは最大で数百ミリ秒を要し、ハンドオフレイテンシ全体の９０％以上を占める。認証／再接続（再アソシエーション：re-association）プロセスはわずか数ミリ秒で完了する。
【０００５】
チャネルのスキャンプロセスは、パッシブとアクティブという２つのモードで実行できる。パッシブスキャンでは、ＳＴＡは各候補チャネルに順次切り替えて、ＡＰから周期的に送られてくるビーコンフレームをリッスンする。ＡＰはビーコンを使って、その存在、それが動作しているチャネル、ＳＴＡのアクセスに必要なＢＳＳＩＤ等のパラメータを通知する。ＡＰは自身のビーコンを周期的（通常は１００ｍｓ毎）に同報送信する。そのため、ＳＴＡは、１つのチャネル上の全ＡＰに関する情報を取得するためには、少なくともビーコン期間が終了するまではそのチャネル上に留まっていなければならない。一方、アクティブスキャンでは、ＳＴＡは各候補チャネル上でプローブ要求を同報送信し、動作中の隣接ＡＰから送られてくるプローブ応答を待機する。ＡＰは、プローブ要求を受信すると、ＳＴＡにユニキャストでプローブ応答を送信する。プローブ応答フレームには、ビーコンフレームと同じパラメータが格納される。いずれの場合でも、ＳＴＡは全候補チャネルのスキャンが完了した後に、レコードから最良ＡＰを選択して、再び認証／再接続（再アソシエーション：re-association）プロセスを実行する。
【０００６】
ＢＳＳのカバレッジは限られているため、モバイルユーザが１つのセル内に留まる時間はせいぜい数分間であり、移動速度によっては数秒程度のこともある。リアルタイム対話型アプリケーションには厳しい品質要件が課せられ、例えばＶｏＩＰでは、エンドツーエンド遅延は２５０ｍｓ未満、遅延の変動またはジッタは５０ｍｓ未満、パケット損失率は１％未満でなければならない。しかし、８０２．１１標準の標準プロトコルで実行されるハンドオフプロセスは、以下の２つの理由によりリアルタイム対話型アプリケーションの要件を満たすことができない。
（１）通信中断期間が長すぎる（約５００ｍｓ）、及び
（２）通信の中断によりパケットの損失が生じる。
【０００７】
ＶｏＩＰを使ったテレビ会議のようなリアルタイムサービスでは、リアルタイムのハンドオフが不可欠である。ＷＬＡＮ環境において高速なリンク層ハンドオフを提供する方法は活発な研究を要する重要テーマであり、すでにハンドオフレイテンシを短縮するための従来技術が既にいくつか発明されている。ハンドオフ時の通信中断期間の大部分はスキャンプロセスで占められることから、これらの発明のほぼすべてはスキャンプロセスの短縮に取り組むものとなっている。これらの発明は、スキャンプロセスの上記２つのモードに基づいて、（１）アクティブスキャン及び（２）パッシブスキャンの２つに分類される。
【０００８】
アクティブスキャンはさらに、スキャンされるチャネル数によって、フルスキャンと選択的スキャンに分類される。フルスキャンは、すべての合法的なチャネル（例えば、８０２．１１ｂに準拠する全１１チャネル）をプローブするスキームである。一方、選択的スキャンは、スキャンの対象を合法的なチャネルのサブセットのみに限定してプローブを行う。アクティブスキャンのレイテンシは、プローブ数とプローブ待ち時間という２つのパラメータによって大きく影響される。アクティブスキャンを使用した発明のほとんどは、プローブ数を減少することで通信の中断時間の短縮を図るものである。その一例としては、特許文献１(Zhong et al.によるPCT international
publication WO2004/054283A2 “System and Method for Performing a Fast Handoff in
a Wireless Local Area Network”（無線ＬＡＮにおいて高速ハンドオフを実行するためのシステム及び方法））が挙げられる。この発明では、事前に構成された最隣接ＡＰの表を使用して、通信中断期間中に優先順位に従ってスキャンを実行するためのシステムと方法が開示されている。また、非特許文献１(S. Shin, A. Forte, et al.
“Improving the Latency of 802.11 Handoff Latency in IEEE 802.11 Wireless LANs”（ＩＥＥＥ  ８０２．１１無線ＬＡＮにおける８０２．１１ハンドオフレイテンシの改善), Proceedings of the Second
International Workshop on Mobility Management and Wireless Access Protocols,
Philadelphia, USA, 2004)では、選択的スキャンと最後のスキャンのスキャン結果を記録する「ＡＰキャッシュ」を使用してリンク層高速ハンドオフが実現されている。非特許文献２(M. Shin, A. Mishra, and W.
Arbaugh, “Improving the Latency of 802.11 Handoffs using Neighbor Graphs”（隣接グラフを使用した８０２．１１ハンドオフのレイテンシの改善）， Proceedings of the ACM
MobiSys Conference,  Boston, MA,
USA、June 2004)では、隣接グラフと非重複グラフを使用して、プローブ数とプローブ待ち時間の両方を削減している。隣接グラフ構造とプローブ方法は、特許文献２（ＵＳ２００６／００９２８８３Ａ１）でも提示されている。さらに、特許文献３（ＵＳ２００６／００７２５０７Ａ１  “Minimizing
Handoffs and Handoff Times in Wireless Local Area Networks”（無線ＬＡＮにおけるハンドオフ回数とハンドオフ時間の最小化）では、ＷＬＡＮ内のユーザの移動履歴を追跡することにより、ハンドオフ時にスキャンされるチャネル数が削減されている。
【０００９】
パッシブスキャンのパフォーマンスの向上を目指した発明もある。非特許文献３のSyncScan(Ishwar Ramani, and Stefan
Savage, “SyncScan: Practical Fast Handoff for 802.11 Infrastructure Networks”（ＳｙｎｃＳｃａｎ：８０２．１１インフラストラクチャネットワークのための実用的な高速ハンドオフ）, Proceedings of the IEEE
Infocom Conference 2005, Miami, FL, March 2005)は、ＳＴＡの短いリスニング期間を全ＡＰからの周期ビーコンの定期送信と同期させる。この場合、ＳＴＡは各チャネル上のＡＰがビーコンを同報送信する時期を把握しており、それに合わせてチャネルを切り替える。そのため、ビーコン期間全体にわたって待機しなくても、同期化されたＡＰから同報送信されるすべてのビーコンを取得することが可能になる。また、１つのチャネルをスキャンする時間は非常に短いので、ＳＴＡは現行ＡＰとの現在の接続が切断される前にスキャンプロセスを終えることができる。その結果、ハンドオフレイテンシは大幅に短縮される。特許文献４(Richard L. BennettによるUS2005/0047371A1 “Passive
Probing for Handoff in a Local Area Network”（ＬＡＮにおけるハンドオフのためのパッシブプローブ）では、現行ＡＰが隣接ＡＰにプローブ要求を送信し、プローブ応答を送信すべき定義済みの時刻と応答間隔を通知する。ＳＴＡは、現行ＡＰから、隣接ＡＰの１つについて、そのプローブ応答を検出可能な定義済み時刻、応答間隔、定義済みチャネルを通知される。ＳＴＡは、このプローブ応答により、ハンドオフをいつどの隣接ＡＰに対して行うかを決定することができる。非特許文献４(Vivek Mhatre, and Konstantina
Papagiannaki, “Using Smart Triggers for Improved User Performance in 802.11
Wireless Networks”（８０２．１１無線ネットワークにおけるユーザパフォーマンス改善のためのスマートトリガの使用）， Processing of the ACM
MobiSys Conference, Uppsala, Sweden, June 2006)では、ＳＴＡが動作チャネルに留まる間に同一または重複チャネル上の隣接ＡＰからのビーコンを検出できるメカニズムが採用されている。ビーコンの検出後、ＳＴＡは相補的なアルゴリズムを使用して、どの隣接ＡＰがより高度な品質を提供できるかを正しく判定することができる。
【特許文献１】特許出願ＷＯ  ２００４／０５４２８３  Ａ２
【特許文献２】米国特許出願ＵＳ  ２００６／００９２８８３  Ａ１
【特許文献３】米国特許出願ＵＳ  ２００６／００７２５０７  Ａ１
【特許文献４】米国特許出願ＵＳ  ２００５／００４７３７１  Ａ１
【非特許文献１】S.Shin, A. Forte, et al. ”Improving the Latency of 802.11 Handoff Latency in IEEE802.11 Wireless LANs”（ＩＥＥＥ  ８０２．１１無線ＬＡＮにおける８０２．１１ハンドオフレイテンシの改善）, Proceedings of the Second International Workshop on Mobility Management and Wireless Access Protocols, Philadelphia, USA, 2004
【非特許文献２】M.Shin, A. Mishra, and W. Arbaugh, “Improving the Latency of 802.11 Handoffsusing Neighbor Graphs”（隣接グラフを使用した８０２．１１ハンドオフのレイテンシの改善）, Proceedings of the ACM MobiSys Conference,  Boston, MA, USA、June 2004
【非特許文献３】SyncScan(Ishwar Ramani, and Stefan Savage,“SyncScan: Practical Fast Handoff for 802.11 Infrastructure Networks”（ＳｙｎｃＳｃａｎ：８０２．１１インフラストラクチャネットワークのための実用的な高速ハンドオフ）, Proceedings of the IEEE Infocom Conference 2005, Miami, FL, March2005
【非特許文献４】VivekMhatre, and Konstantina Papagiannaki, “Using Smart Triggers for Improved UserPerformance in 802.11 Wireless Networks”（８０２．１１無線ネットワークにおけるユーザパフォーマンス改善のためのスマートトリガの使用）， Processing of the ACM MobiSys Conference, Uppsala, Sweden, June2006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のアクティブスキャンを使用した方法では、いずれも、通信中断期間中にスキャンプロセスが実行される。つまり、これらの方法は図１に示したパターンを示すので、チャネルのスキャンプロセスが短縮されるとはいえ、中断期間において支配的なレイテンシの要因となっていることに変わりはない。また、これらの方法ではＳＴＡは近隣ＡＰの信号品質を継続的に監視できないので、たとえよりよいリンク品質を提供できる近隣ＡＰが存在していたとしても、接続の中断やパフォーマンスの低下もしくは不安定化により現行ＡＰの信号がしきい値未満に劣化してからでなければスキャンは開始されない。また、ＳＴＡはスキャン後に１回のサンプリング結果のみに基づいて最良のＡＰを選択するので、信号の一時的な変動がＡＰの選択に何らかの影響を及ぼす可能性があるため、接続（アソシエーション）相手として最良のＡＰを選択しない可能性がある。上記の方法はすべて、ＡＰと端末の変更を必要とする。
【００１１】
同一チャネル干渉を減少させる目的で、例えば８０２．１１ｂ用としてチャネル１、６、１１を使用するといったように、重複しないチャネルを使用してエリアをカバーする方法が採られることがある。非特許文献４は上記の考え方とは大きく異なり、現行ＡＰと重複するチャネル上に常に複数の隣接ＡＰが存在すると想定する。そのため、非特許文献４では、重複するチャネルに隣接ＡＰが存在しなければ、ＳＴＡは接続先の候補となるＡＰを見つけることができない。例えば、ＳＴＡがチャネル１上の現行ＡＰと通信していて、隣接ＡＰがチャネル６及び１１上で動作していれば、ＳＴＡは８０２．１１の標準ハンドオフ手順を使用する。そのため、重複チャネルに隣接ＡＰが存在する状況であっても、ＳＴＡは同一または重複チャネル上の隣接ＡＰに関する情報しか取得できないので、接続先として（重複しない他のチャネル上で動作しているかもしれない）最良ＡＰを見つけることができないケースが多々発生する。
【００１２】
一方、ＳｙｎｃＳｃａｎと特許文献４では、ＳＴＡは近隣ＡＰの品質を継続的に監視できるので、時間のかかるスキャンプロセスを通信中断期間から追放することができる。しかし、いずれの従来技術においても、隣接ＡＰが特定の時点にビーコンやプローブ応答を送信するには精密な同期メカニズムが必要とされる。また、高度に同期化されたビーコンを受信するために、端末も同期化しなければならない。そのため、この２つの方法を実装する際には、ＡＰとユーザ端末の両方を変更する必要が生じる。大規模な無線ネットワークの場合は、すべてのＡＰとＳＴＡを高度に同期化しなければならないことが一定の障害となりうる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記の問題を鑑みて提案されるものである。
【００１４】
本発明は、アクティブプローブを使用してスキャンプロセスを実行する。本発明では、ＳｙｎｃＳｃａｎと同様に、時間のかかるスキャンプロセスが通信中断期間から追放される。また、スキャンとハンドオフのすべてのアクションがＳＴＡによって実行されるため、ＡＰとＡＰの背後にあるネットワークを変更する必要はない。
【００１５】
本発明では、時間のかかる通信中断期間中のスキャンプロセスは、隣接情報に基づいて複数のプローブ段階に分割され、ＳＴＡが現行ＡＰとの通信を切断する前に実行される。各プローブ部分段階は瞬時に完了し、次のプローブ部分段階に移る間にもデータトラフィックは可能である。それは、両プローブ部分段階はＳＴＡが現行ＡＰとの通信をまだ維持している間に実行されるからである。ＳＴＡは、現行ＡＰとの通信を切断する前に、両プローブ部分段階で得られたプローブ結果から、ハンドオフの必要性の有無、ハンドオフの実行時期、接続（アソシエーション）先として最良候補となる隣接ＡＰを決定することができる。ＳＴＡがハンドオフの実行を決定した場合、実際に実行されるハンドオフプロセスに含まれるのは「認証／再接続（再アソシエーション：re-association）」プロセスのみであり、これはわずか数ミリ秒で完了する。
【００１６】
以下に、本発明の一実施例に基づくクライアントベース高速ハンドオフの完了に要するステップを概説する。
（１）  ＳＴＡは、現行ＡＰと接続または再接続を行った後、現在の現行ＡＰの隣接ＡＰをグループ化した隣接グループリストを作成する。各グループは同一チャネル上で動作するＡＰで構成される。最大グループサイズを設定して、１グループのＡＰ数を制限してもよい。各ＡＰが隣接ＡＰの情報から情報を取得するか、ＳＴＡの過去の移動とハンドオフから成る履歴データを使用して、隣接グループリストを作成することができる。その後、ＳＴＡは現行ＡＰから隣接ＡＰの情報を取得できる。ＳＴＡはまた、重複チャネルをスキャンすることで隣接ＡＰの情報を取得することもできるので、ＡＰとその背後にあるネットワークを変更する必要はない。
（２）  ＳＴＡは周期的に現行ＡＰのリンク品質（受信信号強度インジケータ、ＲＳＳＩ）を測定して、切断前プローブ（ＰＢＰ）動作の実行時期を決定する。現行ＡＰのＲＳＳＩが特定の信号品質値を下回ると、ＳＴＡはＰＢＰステータスに入る。
（３）  ＰＢＰステータスでは、複数に分割されたＰＢＰ部分段階によってチャネルスキャンが完了される。各ＰＢＰ部分段階では、前記グループ化により作成された１つの隣接ＡＰグループがプローブされる。
（４）  ＳＴＡは、各ＰＢＰ部分段階を実行する前に、現行ＡＰに対してパワーセーブモードでインバウンドトラフィックをバッファするよう指示し、同時に自身のアウトバウンドトラフィックをバッファし始めるため、ＰＢＰ部分段階にパケット損失が発生する恐れはない。
（５）  ＡＰのプローブ頻度は、その信号品質に応じて、ＣＰＵへの負荷と電力消費量を低減するために適宜調整される。
（６）  ＳＴＡは、連続する２つのＰＢＰ部分段階の合間に、現行ＡＰを介してデータトラフィックの送受信を行う。
（７）  十分な数のプローブ結果が得られたら、ＳＴＡは全隣接ＡＰのＲＳＳＩの移動平均を計算し、最良ＡＰを選択する。ＳＴＡは、最良ＡＰのＲＳＳＩと現行ＡＰのＲＳＳＩを比較して、ハンドオフが必要かどうかを決定する。
（８）  ハンドオフを実行することとなった場合、ＳＴＡは現行ＡＰとの接続を切断し、そのチャネルを切り替えて、選択した最良ＡＰに対して認証と再接続を行う。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によれば、ハンドオフ遅延は既存の手法に比較して１オーダー以上減少する。８０２．１１の標準実装では数百ミリ秒のレイテンシが発生するのに対し、本発明のハンドオフが実際に要する時間は数ミリ秒である。
【００１８】
プローブ部分段階中には、ＡＰがＰＳＭモードでＳＴＡへのインバウンドトラフィックをバッファし、かつＳＴＡが自身のアウトバウンドトラフィックをバッファするため、この部分段階にパケット損失が生じることはない。
【００１９】
連続スキャンの実装により、接続先アクセスポイントの信号がしきい値を下回り、接続が切断される前でも、信号対雑音比（ＳＮＲ）の高いアクセスポイントの存在を検出できる。そのため、本発明のハンドオフ方法では、パフォーマンスが高いＡＰの存在が確実に反映されて接続パフォーマンスが向上する。
【００２０】
本発明の方法の全体をクライアント端末に実装できるので、ＡＰとその背後のネットワークに同期化等の変更は不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、無線ネットワークのアクセスポイント間における無線サービスの高速ハンドオフを実行するための方法、装置、及びシステムを提供する。
【００２２】
本発明は、概して、無線通信装置もしくは手段と無線通信システムに関する。前者はクライアント局（ＳＴＡ）とも呼ばれ、ラップトップ、ＰＤＡ、ＷＬＡＮインターフェース付きスマートフォン等がこれに含まれる。後者は「アクセスポイント（ＡＰ）とその背後のネットワーク」とも呼ばれ、ＳＴＡへの映像・音声・データ通信等のサービスを提供する。具体的には、本発明の様々な発明的概念とそれに使用される方法は、隣接グループリスト支援切断前プローブにより無線ネットワークのアクセスポイント間の映像・音声・データ通信でのハンドオフを提供することを目的として、ＳＴＡ及びアクセスポイント内に具現化される。隣接グループリスト支援切断前プローブは、「ＳＴＡが隣接グループリストの情報を使用して時間のかかるスキャンプロセスを複数のプローブ部分段階に分割し、通信を継続しながら、各プローブ部分段階においてアクティブプローブ方式で隣接ＡＰのグループをプローブすることのできる手段」として定義される。
【００２３】
本発明が特に対象とする通信システム及びＳＴＡは、一般にＷＬＡＮ機能と呼ばれる、短距離通信を提供または支援する通信システム及びＳＴＡである。ＷＬＡＮ機能の例としては、ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＨｉｐｅｒＬＡＮ等が挙げられる。ＷＬＡＮ機能は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技術、周波数ホッピングアクセス技術を利用するのが望ましい。
【００２４】
このようなシステムで、限られた周波数域内でユーザ容量をできるだけ多く確保するためには、複数のアクセスポイントを使用して多数の低出力セルを形成し、サービスエリアをきめ細かくカバーする必要がある。この場合、各セルのカバレッジは小さいため、ＳＴＡが１回のセッション中に移動して別のセルに入る状況が頻繁に発生する。そのため、次のＡＰを識別して継続中のセッションを移行するハンドオフプロセスが必要になる。現行ＡＰのカバレッジから別のＡＰのカバレッジへとＳＴＡをハンドオフするには、２つのＡＰのカバレッジが図２のように重複していなければならない。つまり、２つのＡＰのカバレッジに、ＳＴＡが選択的に接続を確立して一方のＡＰと通信できる共通のエリアがなければならないのである。本発明では、２つのＡＰが重複している場合には、一方が他方の隣接ＡＰとして呼び出される。
【００２５】
従来のハンドオフメカニズムが有する根本的な問題は、接続が失われるかパフォーマンスが低品質または不安定になってはじめてＳＴＡがハンドオフイベントをトリガすること、及びスキャンが通信中断期間の大部分を占めること、という２つの原因に帰すことができる。ＳＴＡがハンドオフを開始して現在の接続を切断する時点にパフォーマンスはすでに劣化しており、切断後には、全チャネルをスキャンして隣接ＡＰに関する情報を収集しなければならない。図２に示すように、ＳＴＡが現行ＡＰを離れるにつれて、現行ＡＰのＲＳＳＩは徐々に低下する。そして、現行ＡＰのＲＳＳＩがしきい値Ｔｈｒｅｓｂｒｅａｋ（ＳＴＡが通信を維持できるＲＳＳＩの最低値）を下回ると、ＳＴＡはハンドオフをトリガし、現在継続中の接続を切断して、隣接ＡＰのスキャンを開始する。Ｔｈｒｅｓｂｒｅａｋは、ＡＰのカバレッジの境界でもある。
【００２６】
本発明の方法は、ＳＴＡは、接続の切断やパフォーマンスの低下が発生するのを待った上で代替ＡＰの探索を開始すべきではないとの観点に立つ。これは、ＳＴＡはパフォーマンスの低下に対して事後対応的ではなく、事前対応的に機能すべきである、とも表現できる。チャネルのスキャン、スキャン結果の評価、最良の候補ＡＰの選択は、現在の接続が切断される前に完了していなければならない。そうすれば、ＳＴＡは、現行ＡＰよりも良好なリンク品質を提供できる隣接ＡＰが存在する場合に、現在のリンク品質が極端に悪い状態にまで低下する前にそのＡＰを検出し、接続することができる。この場合、ＳＴＡがハンドオフの実行を決定したときにハンドオフで実行されるのは、現在の接続の切断、チャネルの切り替え、及び新ＡＰの認証／再接続のみとなり、ハンドオフは最小限にまで短縮化される。
【００２７】
上記の目的を達成するため、本発明は、「隣接グループリスト支援切断前プローブによるハンドオフ」（ｎｅｉｇｈｂｏｒ  ｇｒｏｕｐ  ｌｉｓｔ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｐｒｅ−ｂｒｅａｋ  ｐｒｏｂｉｎｇ  ｈａｎｄｏｆｆ）と呼ばれる新しいハンドオフ方法と関連の端末を提供する。この方法は、時間のかかるチャネルスキャン段階に代えて、複数の切断前プローブ（ＰＢＰ）部分段階を採用し、現在の接続を切断せずにこれらのＰＢＰ部分段階を実行する。各ＰＢＰ部分段階が現在のデータトラフィックに及ぼす影響は、隣接グループリストの支援、プローブのユニキャスト送信、ＳＴＡと現行ＡＰへのバッファ処理によって最小化される。
【００２８】
図３は、本発明の一実施例によるユーザ端末の構成を示す図である。ＳＴＡ３００は現行ＡＰ測定手段３０１、切断前プローブ手段３０２、隣接グループリスト手段３０３、及びハンドオフ手段３０４を主要構成要素とする。
【００２９】
現行ＡＰ測定手段３０１は、ＳＴＡ３００の現在の現行ＡＰの信号品質を測定するために使用される。隣接グループリスト手段３０３は、隣接グループリストを作成するために使用される。隣接グループリストでは、隣接ＡＰが１つ以上のグループにグループ化される。各グループは、同一チャネル上で動作する隣接ＡＰで構成される。隣接グループリスト手段３０３では、状況に応じて、隣接グループリスト内の各グループの隣接ＡＰ数が設定値を超えないようにするための最大グループサイズ（Ｍａｘ＿ｇｒｏｕｐ）を設定することができる。
【００３０】
図４は、本発明の一実施例によるユーザ端末によって使用される近隣グループリストの例を示す。この例では、最大グループサイズＭａｘ＿ｇｒｏｕｐは「３」に設定され、６台の隣接ＡＰ（ＡＰＩ〜ＡＰ６）が３つのグループにグループ化されている。第１のグループはチャネル２上で動作するＡＰｌ〜ＡＰ３、第２のグループはチャネル２上で動作するＡＰ４及びＡＰ５、第３のグループはチャネル６上で動作するＡＰ６で構成される。この隣接グループリストには、各隣接ＡＰのＢＳＳＩＤも格納されている。ただし、隣接グループリストの構造は図４に示す例に限定されず、ＳＳＩＤ等の隣接ＡＰの他の情報を含めることもできることに注意されたい。
【００３１】
ＳＴＡは、様々な方法で隣接ＡＰの情報を取得し、それを使用して隣接グループリストを作成することができる。その一例は、重複チャネルのスキャンを実行して隣接ＡＰの情報を取得する方法である。この場合は、隣接グループリスト手段３０３に、重複チャネルのスキャンを実行して隣接ＡＰの情報を取得するための手段（図示せず）を備えることができる。また、ＡＰでＳＴＡの過去の移動とハンドオフの履歴を記録し、その履歴データから隣接ＡＰの情報を取得するか隣接グループリストを作成しておき、ＳＴＡが現行ＡＰから隣接ＡＰの情報を受け取るようにする方法もある。この場合は、隣接グループリスト手段に、現行ＡＰから隣接ＡＰの情報を受信する手段（図示せず）を備えることができる。本発明の一実施例では、現行ＡＰから受信した隣接ＡＰの情報に、少なくとも、動作チャネルと各隣接ＡＰのＢＳＳＩＤを含めることが可能である。
【００３２】
一つ前の図３を参照すると、ＳＴＡの切断前プローブ手段３０２は、ハンドオフの準備として隣接グループリストに基づいて間欠的に複数のＰＢＰ部分段階を実行することが示されている。この間、現在の現行ＡＰとの接続は切断されない。各ＰＢＰ部分段階では、切断前プローブ手段３０２は、アクティブプローブ方式で１つのグループ内の隣接ＡＰの信号品質をプローブする。また、各ＰＢＰ部分段階で、隣接グループリストの情報に基づいて、マルチキャストのプローブ要求の代わりにユニキャストのプローブ要求を発行することで、対応する隣接ＡＰをスキャンすることも可能である。
【００３３】
続いて、ハンドオフ手段３０４が、現行ＡＰ測定手段及び切断前プローブ手段によって得られた現行ＡＰと隣接ＡＰの信号品質に基づいて、ハンドオフを選択的に実行する。
【００３４】
なお、ＳＴＡには、情報を表示するための液晶ディスプレイ等の表示手段、キーパッド、ボタン、マイクロフォン等のユーザ入力手段、ＷＬＡＮカード等のインターフェース手段（図示せず）といった他の既知の構成要素を備えることもできることは理解されるであろう。本明細書の詳細な説明では、これらの構成要素の説明は省略する。
【００３５】
図５は、本発明の一実施例によるＳＴＡの動作のフローチャートを示す。
【００３６】
最初に、ＳＴＡは接続を開始し、ＡＰと接続する（ステップＳ５０１）。ＳＴＡは、ＡＰとの接続または再接続後、チャネルと事前に決定した最大グループサイズに基づいて、現在の現行ＡＰの可能な隣接ＡＰの情報を取得し、それをグループ化して隣接グループリストを作成する（ステップＳ５０２）。その後、ＳＴＡは現行ＡＰの信号品質（ＲＳＳＩ）を周期的に測定して（ステップＳ５０３）、ＰＢＰ動作の実行時期を決定する（ステップＳ５０４）。現行ＡＰのＲＳＳＩがＴｈｒｅｓｐｒｏｂｅを下回ると（図２参照）、ＳＴＡはＰＢＰステータスに入る（ステップＳ５０５）。ＰＢＰステータスでは、チャネルスキャンは複数のＰＢＰ部分段階に分けて実行される。各ＰＢＰ部分段階では、隣接グループリストに基づいて、１つの隣接ＡＰグループのみがプローブされる。ＳＴＡは、連続する２つのＰＢＰ部分段階の合間に、現行ＡＰを介してデータトラフィックの送受信を行い、現行ＡＰのＲＳＳＩを記録する。十分な数のプローブ結果が得られたら（ステップＳ５０６）、ＳＴＡは全隣接ＡＰのＲＳＳＩの移動平均を計算し、最良ＡＰを選択する（ステップＳ５０７）。ＳＴＡは、最良ＡＰのＲＳＳＩと現行ＡＰのＲＳＳＩを比較して、ハンドオフが必要かどうかを決定する（ステップＳ５０８）。ハンドオフが必要な場合、ＳＴＡは現行ＡＰとの接続を切断し、そのチャネルを切り替えて、選択した最良ＡＰに対して認証と再接続を行う（ステップＳ５０９）。
【００３７】
ＳＴＡは、ＡＰと接続または再接続した後、現行ＡＰのＲＳＳＩを継続的にサンプリングし、その移動平均値（ＲＳＳＩｃｕｒｒ）を計算する。ＳＴＡがＰＢＰを使用して常時最良の隣接ＡＰを探索するようにすることもできるが、ハンドオフの開始準備が必要なとき（すなわち、ＲＳＳＩｃｕｒｒがＴｈｒｅｓｐｒｏｂｅを下回ったとき）にのみ、ＳＴＡがＰＢＰ操作を開始するのが望ましい。また、ＰＢＰ段階の実行中にＳＴＡが現行ＡＰとの通信を維持できるようにするためには、図２で新たなＲＳＳＩしきい値として破線で示されるＴｈｒｅｓｐｒｏｂｅをＴｈｒｅｓｂｒｅａｋよりある程度高くする必要がある。しかし、Ｔｈｒｅｓｐｒｏｂｅが高すぎると、ＳＴＡと現行ＡＰとの接続品質が良好な場合でもＰＢＰが実行されてしまい、データトラフィックが悪影響を受ける。これを避けるためには、Ｔｈｒｅｓｐｒｏｂｅの値として、ＳＴＡのデータ転送速度の切り替え（例えば、５．５Ｍｂｐｓから２Ｍｂｐｓへ）が発生する臨界ＲＳＳＩ値を選択するのが望ましい。
【００３８】
ＰＢＰステータスでは、ＳＴＡは隣接ＡＰの正確なビーコン時間を認識していないため、通常のアクティブディスカバリプロセスを使用する（すなわち、プローブによってＡＰをスキャンする）。ＰＢＰプロセスのシーケンスチャートの概略を図６に示す。図６に示すように、ＳＴＡは周期的に短時間のプローブを実行するので、ほとんどの時間はデータトラフィックのために使用できる。ＳＴＡは、すべての隣接ＡＰを十分な回数にわたってプローブした後、隣接ＡＰ毎にＲＳＳＩの移動平均を計算する。この計算で得られた各隣接ＡＰの平均ＲＳＳＩを比較することにより、最良の隣接ＡＰ（すなわち、平均ＲＳＳＩがＲＳＳｌｂｅｓｔの隣接ＡＰ）を選択できる。また、ＳＴＡはＰＢＰステータスの開始時点から現行ＡＰのＲＳＳＩのサンプリングを常時行っているため、現行ＡＰからＲＳＳＩの移動平均を計算することも可能である。サンプリングと平均値計算の結果を調べて、その隣接ＡＰと現行ＡＰのＲＳＳＩが以下の条件を満たすことが判明した場合（Δはマージン。マージンは、複数のアクセスポイントがＳＴＡに同程度に良好な通信品質を提供できる場合に、不必要なハンドオフが実行されて「ピンポン」現象に陥る危険を回避するために必要とされる）、
ＲＳＳｌｂｅｓｔ−ＲＳＳｌｃｕｒｒ＞Δ 式（１）
ＳＴＡはそれを最良の隣接ＡＰと判定し、接続先候補のＡＰとして選択する。候補ＡＰの選択結果に基づき、ＳＴＡは現行ＡＰとの接続を切断し、最良の隣接ＡＰとの認証と再接続を実行する。したがって、ハンドオフプロセスの総レイテンシを構成するのは、チャネルの切り替えと伝送（ＣＳ＆Ｔ）、認証（ｔａｕｔｈ）、再接続（ｔａｓｓｏｃ）の３つの処理だけである。
ｔhandoff＝ＣＳ＆Ｔ＋ｔａｕｔｈ＋ｔａｓｓｏｃ  式（２）

【００３９】
ＣＳ＆ＴはＷＬＡＮカードに固有な値（約５〜７ｍｓ）である。認証は、ＳＴＡが特定のアクセスポイントを使用する権利を付与されるために必要とされる。オープニングシステムでは、認証（ｔａｕｔｈ）は約３〜５ｍｓで完了する。ｔａｓｓｏｃは、ＳＴＡが新ＡＰとの接続関係を再構築するために消費する時間である。これには、約３〜５ｍｓを要する。したがって、ＰＢＰアルゴリズムを使うと、ハンドオフの総レイテンシを２０ｍｓ未満に削減することができる。
【００４０】
ＰＢＰの各部分段階では、ＳＴＡは現行ＡＰとの現在の通信を一時停止し、チャネルを切り替えてプローブ処理を実行した後、元のチャネルに再度切り替える必要がある。１回のＰＢＰ部分段階に要する時間（ＰＢＰ＿ｄｅｌａｙ）は、以下の式で表される。
ＰＢＰ＿ｄｅｌａｙ＝２＊ＣＳ＆Ｔ＋Ｐｒｏｂｅ＿ｔｉｍｅ  式（３）
ここで、Ｐｒｏｂｅ＿ｔｉｍｅは、ＳＴＡがプローブ要求を送信してからプローブ応答を受信するまでの待ち時間である。
【００４１】
信号の短期フェージング効果を低減するには、同一のＡＰに対してプローブを周期的に複数回にわたって実行し、ＲＳＳＩサンプルの平均値を計算して最良ＡＰを選択する方法が効果的である。ＲＳＳＩサンプルの移動平均からＡＰの信号品質を正確かつ安定的に予想するために必要なＲＳＳＩサンプル数がｎ個で、ＳＴＡが全隣接ＡＰの完全なプローブを完了するために実行すべきＰＢＰ部分段階の回数がｍ回とすると、ＳＴＡが計算結果から接続先の最良ＡＰを選択するために実行すべきＰＢＰ部分段階の回数はｎ×ｍ回となる。図７は、ＰＢＰプロセス中のチャネル占有時間の概略を示すシーケンスチャートである。図７に示すように、ＳＴＡはｔｂｅｇｉｎのタイミングでＰＢＰステータスに入る。ＳＴＡはｔｂｅｇｉｎからｔｓｅｌｅｃｔまでの間に隣接フルスキャン期間をｎ回完了する。ＳＴＡは、１回の隣接フルスキャン期間中に、ＰＢＰ部分段階数ｍ×１の回数にわたって全隣接ＡＰのプローブを実行する。ｔｓｅｌｅｃｔでは、十分な数のサンプリング結果を有するモバイルホストが計算を開始し、最良ＡＰを選択する。したがって、ｔｂｅｇｉｎからｔｓｅｌｅｃｔまでの間にＰＢＰがチャネルスキャンに要する合計時間は、以下の式で得られる。
ＰＤＰ＿ｔｉｍｅ＝ｎ＊ｍ＊ＰＢＰ＿ｄｅｌａｙ  式（４）
【００４２】
１つのＰＢＰ部分段階から次のＰＢＰ部分段階までの間にデータトラフィックを行うことのできる時間をｄａｔａ＿ｉｎｔとすると、ｔｂｅｇｉｎからｔｓｅｌｅｃｔまでの間にデータトラフィックに使用される合計時間は以下の式で表される。
ｔｒａｆｆｉｃｅ＿ｔｉｍｅ＝ｎ＊ｍ＊  式（５）
【００４３】
図６及び７から明らかなように、ＰＢＰ部分段階の回数が多すぎたり所要時間が長すぎたりすると、データトラフィックの品質が低下する。具体的な影響としては、次のようなものが考えられる。
（１）ＳＴＡがＰＢＰモードの間に、データのスループットが低下する。
（２）ＰＢＰ部分段階中にデータトラフィックが着信すると、遅延ジッタが増大する。
（３）ＰＢＰ部分段階中にＵＤＰトラフィックが着信すると、パケット損失が生じる。
（４）ＰＢＰ部分段階数が多すぎるために、ＣＰＵの負荷が増大する。
【００４４】
本発明の方法では、上記の影響を考慮して隣接グループリストを採用し、これによりプローブする隣接ＡＰ数を減少させ、さらにはｍを減少させている。また、隣接グループリストを使用することで、プローブ要求のユニキャスト送信が可能になるため、ＰＢＰ＿ｄｅｌａｙが短縮される。
【００４５】
チャネルスキャン段階を複数のＰＢＰ部分段階に分割する最も簡単な方法は、各部分段階において１チャネルもしくは数チャネルをスキャンすることである。各部分段階において、ＳＴＡはプローブチャネルに切り替わり、プローブ要求を同報送信した後、所定の時間にわたってプローブ応答を待機し、その後元に戻る。しかし、この方法には以下のような欠点がある。
（１）すべての隣接ＡＰをスキャンしようとすると、ＰＢＰ部分段階の回数が多くなりすぎる。例えば、部分段階数は８０２．１１ｂ／ｇでは１１回、８０２．１１ａでは２０回に上る。
（２）隣接ＡＰがないチャネルに対しても、ＳＴＡはＰＢＰ部分段階を開始してスキャンを実行しなければならない。
（３）プローブ要求を同報送信した後、ＳＴＡは、たとえ隣接ＡＰ数が１台だけのチャネルでも最大チャネル時間（ＭａｘＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅ）にわたって待機しなければならない。
【００４６】
本発明の方法では、必要なＰＢＰ部分段階数を減らし、各ＰＢＰ部分段階の待機時間を短縮する方策として、現行ＡＰの隣接グループリストが採用されている。
各ＡＰの隣接グループリストは、隣接ＡＰのレコードを作成して維持する。各レコードには、少なくとも、隣接ＡＰを識別する第１のフィールド（通常、ＡＰのＭＡＣアドレス、すなわちＢＳＳＩＤ）と、隣接ＡＰの動作チャネルを識別する第２のフィールドが格納される。隣接ＡＰの情報は、現行ＡＰやその背後のバックボーンインフラストラクチャ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔスイッチ、専用サーバ等）だけでなく、ＳＴＡ自身も作成することができる。隣接グループリストを作成する方法としては、手動による事前構成、ＳＴＡの過去の移動とハンドオフの履歴の記録、ＳＴＡによるスキャン、現在策定中の８０２．１１ｋプロトコル標準の採用等が挙げられる。
【００４７】
ＳＴＡはＰＢＰ段階を実行する前に、隣接グループリストを使用して、隣接ＡＰが動作中のチャネルの集合と、各チャネル上の隣接ＡＰの集合とを取得することができる。非特許文献４によると、隣接ＡＰの情報を使用することにより、プローブすべき隣接ＡＰ数は平均３．１５台（最大６台）に減少し、隣接チャネル数は平均２．２５本になる。ＳＴＡはこれらのチャネルとＡＰをプローブするだけでよい。
【００４８】
ＡＰとその背後のネットワークを変更する必要をなくすための方策として、ＳＴＡが自身で隣接ＡＰの情報を取得して隣接グループリストを作成することのできる「重複チャネル検出」という新手法が採用されている。ＳＴＡは、ＡＰとの接続が完了すると、隣接ＡＰ検出の部分段階を数回実行する。各部分段階では、ＳＴＡは任意のチャネルを選択して、プローブ要求を同報送信する。プローブ要求を受信した同一チャネル上及び重複チャネル上のＡＰは、プローブ応答を返送する。ＳＴＡは重複チャネル上のＡＰの信号品質を正確に把握することはできないが、ＢＳＳＩＤや動作チャネルなどのＡＰ情報を取得することができる。ＳＴＡはこの情報を使用して、その現行ＡＰの隣接グループリストを作成できる。例えば、ＳＴＡがチャネル３でプローブ要求を同報送信したとすると、チャネル１、２、３、４、５で動作中のＡＰの情報が取得される。そのため、ＳＴＡは、部分段階を３回行うだけで、全隣接ＡＰのＢＳＳＩＤと動作チャネルの情報を得ることが可能になる。データトラフィックは、隣接ＡＰ検出の部分段階の合間を利用して維持される。
【００４９】
ＳＴＡは、隣接ＡＰの情報を取得すると、隣接ＡＰの動作チャネルに基づいて隣接ＡＰをグループ化し、隣接グループリストを作成する。また、同一チャネルに複数の隣接ＡＰが存在する場合には、各グループの隣接ＡＰ数は最大グループサイズ（Ｍａｘ＿ｇｒｏｕｐ）に制限される。このグループ化と最大グループサイズの制限は、各ＰＢＰ部分段階の所要時間を適度に抑制し、データトラフィックの時間を十分に確保することを目的として実行される。
【００５０】
隣接グループリストを使用することにより、ＳＴＡはＰＢＰステータス中に各グループに属するＡＰのＩＤとチャネルを正確に把握できるので、プローブ要求を同報送信する代わりに、対応する隣接ＡＰにプローブ要求をユニキャスト送信してスキャンを実行できる。プローブ要求をユニキャスト送信した場合は、プローブ対象のＡＰからのプローブ応答が他のＡＰの応答のために繰り延べられることがないので、ＳＴＡは各ＰＢＰ部分段階において最大チャネル時間（ＭａｘＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅ）にわたって待機する必要がなくなる。
【００５１】
各ＰＢＰ部分段階中には、ＳＴＡは現行ＡＰとの通信を維持することができないが、現行ＡＰからのインバウンドトラフィックと上位層アプリケーションからのアウトバウンドトラフィックは継続される。現行ＡＰとＳＴＡにバッファがない場合は、ＰＢＰ部分段階の間にパケット損失が発生することがある。特に、ＰＢＰ部分段階中にアウトバウンドトラフィックのパケット損失が発生すると、後続のｄａｔａ＿ｉｎｔｅｒｖａｌのデータ転送速度が低下する原因となる。このような状況を回避するため、本発明の一実施例にはデータバッファ手段が備えられている。
【００５２】
図８は、本発明の他の実施例によるユーザ端末の構成を示す。この図では、図３と同じ部品には同じ参照番号が付されている。ＳＴＡ８００には、アウトバウンドトラフィックバッファ手段８０１とインバウンドトラフィックバッファ要求手段８０２が追加されている。アウトバウンドトラフィックバッファ手段８０１は、各ＰＢＰ部分段階において、ＳＴＡ８００のアウトバウンドトラフィックをバッファする。インバウンドトラフィックバッファ要求手段８０２は、各ＰＢＰ部分段階において、現行ＡＰに対して、ＳＴＡ８００へのインバウンドトラフィックをバッファするよう指示する。これらの手段により、データ損失は解消される。現行ＡＰは、ＰＢＰ部分段階において、ＳＴＡへのインバウンドトラフィックをパワーセーブモード（ＰＳＭ）メカニズムを使用してバッファすることができる。ＰＢＰ部分段階の時間が短い場合は、現行ＡＰにバッファされるデータ量が少ないので、ＳＴＡがｄａｔａ＿ｉｎｔｅｒｖａｌの戻った後にバッファを瞬時に空にすることができる。
【００５３】
これらの措置を使用した場合のＰＢＰ部分段階は、図９に示すような内容になる。ＳＴＡは、チャネルを切り替えてＰＢＰ部分段階に入る前に、ＰＳＭステータスに入ることを通知するＰＳＭビットを設定したＮＵＬＬデータフレームを現行ＡＰに送信する。現行ＡＰはこれに対してＡＣＫパケットを返し、ＳＴＡへのインバウンドトラフィックのバッファを開始する。ＳＴＡはＡＣＫを受信すると元のチャネルに戻り、ＰＳＭビットがクリアされたＮＵＬＬデータフレームを現行ＡＰに送信して、バッファ内のトラフィックを受信する準備が整ったことを知らせる。ＳＴＡは、同時に、バッファ内のアウトバウンドトラフィックの送信を開始する。
【００５４】
グループ化とプローブ要求のユニキャスト送信を使用した場合に１回のＰＢＰ部分段階が占める時間は、以下の式で得られる。
ＰＤＰ＿ｄｅｌａｙ＝２＊ＣＳ＆Ｔ＋Ｍａｘ＿ｇｒｏｕｐ  式（６）
ここで、Ｕｎｉ＿Ｐｒｏｂｅ＿ｔｉｍｅは、プローブ要求のユニキャスト送信からプローブ応答の受信までの時間である。Ｕｎｉ＿Ｐｒｏｂｅ＿ｔｉｍｅを約５ｍｓとし、Ｍａｘ＿ｇｒｏｕｐを「２」に設定したテストでは、ＰＢＰ部分段階に要した時間は２０ｍｓ未満であった。ＰＢＰ部分段階の所要時間を１００ｍｓに設定した場合、データトラフィックは毎１００ｍｓのうち８０ｍｓを使って送信される。これによるデータパケットのスループットとレイテンシへの影響は少ない。
【００５５】
本発明の方法では、信号品質の低下により現在の接続を切断するまでにＳＴＡがＰＢＰ段階全体を確実に完了できるように、ＰＢＰ段階をトリガするしきい値（「Ｔｈｒｅｓｐｒｏｂｅ」で表される）は高めに設定される。ただし、しきい値を高めに設定するとＰＢＰ部分段階の回数が増えるため、データトラフィックのパフォーマンスの低下とＣＰＵ負荷の増大を招くことになる。本発明の一実施例では、この影響を軽減するため、信号品質に応じて隣接ＡＰのプローブ頻度を動的に調整するための新たな信号しきい値Ｔｈｒｅｓｆａｓｔ（Ｔｈｒｅｓｆａｓｔ＜Ｔｈｒｅｓｐｒｏｂｅ）と適応アルゴリズムが採用されている。この場合は、ＳＴＡの切断前プローブ手段にスキャン頻度調整手段を備えることができる。
【００５６】
具体的には、ＳＴＡは、ＰＢＰ部分段階に隣接ＡＰのＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｎｅｉ）と現行ＡＰのＲＳＳＩ（ＲＳＳＩｃｕｒｒ）が以下の条件を満たしたときに、隣接ＡＰに対して低速プローブを実行する。
ＲＳＳＩｃｕｒｒ−ＲＳＳＩｎｅｉ＞Ｔｈｒｅｓｆａｓｔ  式（７）
この条件が満たされない場合、ＳＴＡはその隣接ＡＰに対して高速プローブを実行する。
【００５７】
連続するＰＢＰ部分段階における低速プローブの実行間隔は高速プローブのそれより長いため、不必要なＰＢＰ部分段階がさらに減少する。
【００５８】
要約すると、本発明によれば、８０２．１１の標準ハンドオフプロセスにおいて長い時間を占めるチャネルスキャン段階は複数のＰＢＰ部分段階に置換され、これらの部分段階は現在の接続が切断される前に実行される。この方法により、８０２．１１プロトコルのハンドオフレイテンシは２０ミリ秒未満に短縮される。
【００５９】
また、隣接グループリスト支援、プローブ要求のユニキャスト送信、バッファリングメカニズム（現行ＡＰはＰＳＭモード、ＳＴＡにバッファ）の採用により、データトラフィックに対するＰＢＰ部分段階の影響が最小化される。これにより、ＰＢＰ部分段階でのパケット損失が解消され、ＰＢＰ部分段階にデータパケットに追加されるレイテンシとジッタも２０ｍｓ未満へと最小化される。
【００６０】
本発明の各要素は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその組み合わせで実装でき、システム、サブシステム、そのコンポーネントもしくはサブコンポーネント内で利用することができる。ソフトウェアで実装された場合、本発明の各要素はプログラムもしくはコードセグメントとして必要なタスクを実行するために使用される。プログラムまたはコードセグメントは、機械読取り可能な媒体に格納することも、あるいは、伝送媒体もしくは通信リンクを介して搬送波内に具現化されたデータ信号により伝送することもできる。「機械読取り可能な媒体」には、情報を格納または伝送できるあらゆる媒体が含まれる。機械読取り可能な媒体の例としては、電子回路、半導体記憶装置、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、消去可能書き込み可能ＲＯＭ（ＥＲＯＭ）、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光ディスク、ハードディスク、光ファイバー媒体、無線周波数（ＲＦ）リンク等が挙げられる。コードセグメントは、インターネット、イントラネット等のコンピュータネットワークを介してダウンロードすることもできる。
【００６１】
上記では本発明を特定の実施例を参照して説明したが、本発明は上記の特定の実施例や、図面に示した特定の構成に限定されるものではない。例えば、図示した一部のコンポーネントは、互いに組み合わせて１つのコンポーネントとしたり、１つのコンポーネントを複数のサブコンポーネントに分割したり、他の既知のコンポーネントを追加したりすることもできる。また、動作プロセスも同様に、例に示されたものに限定されない。本発明はその精神と主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形態で実装できることは、当該技術に精通した当業者により理解されるであろう。したがって、本発明の実施例はあらゆる点において例示的であり、限定的なものではない。本発明の範囲は前述の説明よりむしろ付記した特許請求の範囲に示されており、各請求項と等価な意味と範囲に含まれるあらゆる変更がそれに包含される。
【００６２】
本発明の上記及び他の目的、特長、利点は、下記の説明と添付図面からより明確に理解されるであろう。なお、添付図面では、共通する部品は同じ参照番号を使用して示されている。添付図面は以下とおりである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の８０２．１１ハンドオフにより発生する通信の中断を示す図である。
【図２】２つのＡＰの重複カバレッジを示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例によるユーザ端末の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】隣接グループリストの例を示す図である。
【図５】本発明の一実施例によるユーザ端末の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明によるＰＢＰプロセスの概略を示すシーケンスチャートである。
【図７】本発明によるＰＢＰプロセス中のチャネル占有時間の概略を示すシーケンスチャートである。
【図８】本発明の他の実施例によるユーザ端末の構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施例による１つのＰＢＰ部分段階における動作の概略を示すシーケンスチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
３０１：現行ＡＰ測定手段
３０２：ＰＢＰ手段
３０３：隣接グループリスト手段
３０４：ハンドオフ手段
Ｓ５０１：開始及びＡＰとの接続
Ｓ５０２：隣接グループリストの作成
Ｓ５０３：現行ＡＰのＲＳＳＩの測定
Ｓ５０４：ＰＢＰステータスに入るかどうかの決定
Ｓ５０５：ＰＢＰ部分段階の実行
Ｓ５０６：十分な数のプローブ結果の取得
Ｓ５０７：計算及び最良ＡＰの選択
Ｓ５０８：ハンドオフの実行
Ｓ５０９：ハンドオフアクションの実行
８０１：アウトバウンドトラフィックバッファ手段
８０２：インバウンドトラフィックバッファ手段
【図１】
2008079305.tif 000003
【図２】
2008079305.tif 000004
【図３】
2008079305.tif 000005
【図４】
2008079305.tif 000006
【図５】
2008079305.tif 000007
【図６】
2008079305.tif 000008
【図７】
2008079305.tif 000009
【図８】
2008079305.tif 000010
【図９】
2008079305.tif 000011
【外国語明細書】
2008079305000001.pdf