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JP4665017B2 - 無線網におけるプロアクティブキャッシング方法及び装置 - Google Patents

無線網におけるプロアクティブキャッシング方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は無線網におけるプロアクティブキャッシング方法に関するもので、特にプロアクティブキャッシング技術を使用してハンドオフを支援する方法及び装置に関する。
一般に区内情報通信網(Local Area Network：以下、“ＬＡＮ”)は３００ｍ以下の通信回線で連結された個人端末機、メインフレーム、ワークステーションの集合で、個人端末機間の電流や電波信号が正確に伝達される距離、すなわちある機関のビルディング内に設けられた装備を社員が一番効果的に共同使用可能なように連結される高速通信網である。このようなＬＡＮに適用される通信回線として、初期では電気的信号を直接伝達する有線網が主に使用された。その後、無線プロトコルの発達により電波を使用して信号を伝達する無線網を使用する形態にだんだん代替されている実状である。このような通信網を使用するＬＡＮを通常的に無線ＬＡＮ(Wireless Local Area Network：Ｗ-ＬＡＮ)といい、これは米国電気電子学会(ＩＥＥＥ)で提案したIEEE 802.11に基づいている。このIEEE 802.11による無線ＬＡＮは数年間大変な成長をしてきており、便利なネットワークの連結という長所により今後も速い発展が予想されている。
上記IEEE 802.11においては、ＭＡＣ階層に対して二つの動作モード、すなわちアドホク(ad hoc)モード及びインフラ(infrastructure)モードを考慮している。このアドホクモードでは二つ以上の移動端末機が相互に認知し、既存の下部構成なしにピアツーピア(peer-to-peer)通信を確立している。一方、インフラモードでは連結された移動端末機間のすべてのデータ仲介のためにアクセスポイント(Access Point：以下、“ＡＰ”)のような固定要素(entity)が存在する。このＡＰ及び連結された移動端末機は許可されない(unlicensed)無線周波数(ＲＦ)スペクトル上で通信する基本サービスセット(ＢＳＳ)を形成する。
図１は、インフラモードを支援するための通常の無線ＬＡＮの構造を示すものである。
同図を参照すれば、複数のＡＰ１２０ａ、１２０ｂは一つの分配システム(Distribution System：以下、“ＤＳ”)１１０を通じて連結される。ＤＳ１１０は無線網(Wired Network)で構成されて複数のＡＰ１２０ａ、１２０ｂ間の通信経路を形成する。複数のＡＰ１２０ａ、１２０ｂは一定のサービス領域を形成し、このサービス領域に属する移動端末機１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄとＤＳ１１０との間の橋役割を遂行する。一つのＡＰと、そのＡＰにかかる移動端末機は基本サービスセット(Basic Service Set：以下、“ＢＳＳ”)を形成する。すなわち、各ＡＰ別に固有のＢＳＳが形成され、各ＢＳＳ別にサービスが行われる。これらＡＰ１２０ａ、１２０ｂによるＢＳＳは拡張サービスセット(Extended Service Set：以下、“ＥＳＳ”)に拡張されうる。移動端末機１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは自分が属するＡＰ１２０ａ、１２０ｂを通じて無線ＬＡＮにアクセスするためには認証手続きを経るべきである。すなわち、移動端末機１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄは認証手続きを通じて網にアクセスすることが許可されなければならない。この認証手続きによれば、移動端末機１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄが上記の網にアクセスするために求められる状態情報が提供される。この状態情報はＤＳ１１０へのデータ伝送に使用される暗号化情報(暗号化コード)が含まれる。
図１の構造を有する無線ＬＡＮで移動端末機は移動性を有するにしたがって、既存のＢＳＳから他のＢＳＳに移動できる。この場合、移動端末機に対しては既存のＢＳＳから提供されてきたサービスを持続させるためにハンドオフが要望される。以下、ハンドオフに先だって移動端末機が物理階層相互通信能力を有するＡＰを“prior-ＡＰ”とし、ハンドオフ後に移動端末機が物理階層相互通信能力を有するＡＰを“post-ＡＰ”とする。
通常にハンドオフ手続きはＡＰ及び移動端末機により交換されたメッセージのメカニズムまたは順序を示す。このようなハンドオフを考慮中の移動端末機の物理階層相互通信能力(connectivity)及び状態情報はprior-ＡＰからpost-ＡＰに伝達されなければならない。したがって、ハンドオフは少なくとも３つの参与要素、すなわち移動端末機、prior-ＡＰ、及びpost-ＡＰにより遂行された物理階層の機能である。通常にネットワークアクセスを可能なようにする状態情報はクライアント信任状及び幾つかの勘定(accounting)情報で構成される。従来で前記状態情報の伝達はアクセスポイント間プロトコル(Inter Access Point Protocol：以下、“ＩＡＰＰ”)により行われる。アクセス制御装置のないIEEE 802.11ネットワークにおいては、全体結合及びハンドオフ/再結合間に小さい差がある。また一方、追加的なアクセスポイント間通信遅延があるため、ハンドオフの遅延が結合遅延より厳密により大きいであろう。
上記ハンドオフ手続きによる論理段階は発見段階(Discovery Phase)と再認証段階(Re-authentication Phase)に分けられる。
１．発見段階(Discovery Phase)：移動性により移動端末機の現在ＡＰ(prior-ＡＰ)から受信された信号の強さ及び信号対雑音比率は相互通信能力を低下させてハンドオフを始めるようにする。このとき、移動端末機は現在ＡＰ(prior-ＡＰ)と通話ができないようになる。したがって、移動端末機は範囲内で結合する潜在的ＡＰｓを探す必要がある。これは、ＭＡＣ階層の探索機能(scan機能)によりなされる。この探索が行われる間、移動端末機は割り当てられたチャンネルを通じて１０msの速度でＡＰにより周期的に送られるビーコン(beacon)メッセージを聞く。したがって、移動端末機は受信信号強さにより優先順位が定められたＡＰのリストを作ることができる。これに対して、標準に規定された二つの探索方法では能動モードと受動モードがある。受動モードでは、ビーコンメッセージを聞くことだけで潜在したＡＰを探す。しかし、能動モードはビーコンメッセージを聞くこととは別途に移動端末機が追加的なプローブ放送パケットを各チャンネルに送られ、ＡＰからの応答を受信する。したがって、移動端末機は潜在されたＡＰを能動的に探索または調査する。
２．再認証段階(re-authentication Phase):移動端末機は前述した発見段階での優先順位リストに応じて潜在したＡＰへの再認証を試す。再認証段階は通常にpost ＡＰに対する認証及び再結合(re-association)を伴う。再認証段階ではprior-ＡＰから信任状及び他の状態情報の伝達を必要とする。上述したように、これはＩＡＰＰプロトコルのようなプロトコルを通じて遂行され、これによりこの再認証段階は認証段階と再割り当て段階(RE-ASSOCIATION PHASE)で達成可能である。
図２は従来の無線ＬＡＮでのハンドオフ手続きを示す図で、能動モードによる発見段階を仮定するものである。図２におけるハンドオフ手続きは発見段階(PROBE PHASE：段階２１０)と再割り当て段階(RE-ASSOCIATION PHASE：段階２２０)に区分される。
図２を参照すれば、ハンドオフの必要性を感知した移動端末機は段階２１２で不特定多数のＡＰにプローブ要請メッセージ(Probe Request Message)を伝送する。このプローブは各ＡＰ別にハンドオフの成功に対する可能性可否を打診するための情報に定義できる。このプローブ要請メッセージを受信したＡＰは段階２１４でプローブ応答メッセージ(Probe Response Message)を移動端末機に伝送する。ここで、プローブ要請メッセージが受信できることは、移動端末機に隣接していることを意味することで、潜在ＡＰとして仮定可能である。移動端末機は前述した過程をチャンネル別に反復して遂行するようになる。
一方、移動端末機は上記発見段階により作られた優先順位リストに登録された潜在されたＡＰの優先順位により再割り当て段階２２０を遂行する。この移動端末機は段階２２２で再結合要請メッセージ(Re-association Request Message)を新たなＡＰに伝送する。これに応答して、前記新たなＡＰはそれ以外のＡＰ(すなわち、移動端末機のprior ＡＰ)とのＩＡＰＰ手続き(段階２３０)を遂行し、これを通じて移動端末機に対して付与された信任状及び他の状態情報の伝達を受ける。その後、この新たなＡＰは段階２２４で再結合要請メッセージに応答した再結合応答メッセージ(Re-association Response Message)を移動端末機に伝達する。
このように、従来のハンドオフ手続きは移動端末機がプローブ要請メッセージを伝達することを初めとして再結合応答メッセージを受信することにより終了する。これにより、ハンドオフ手続きでは後述する３つの遅延が発生する。第１に発見段階で発生するプローブ遅延(PROBE DELAY)で、第２及び第３に再認証段階で発生する認証遅延(AUTHENTICATION DELAY)及び再結合遅延(RE-ASSOCIATION DELAY)である。
プローブ遅延：図２の段階２１０で能動探索のために伝送されるメッセージはプローブメッセージである。したがって、この過程に対する遅延をプローブ遅延と称する。移動端末機はプローブ要請メッセージを送信し、各チャンネル上のＡＰ別に応答を待つ。このプローブ要請メッセージを送信した後、移動端末機が一つの特定チャンネル上で待機する時間がプローブ-待機遅延である。これは、次に伝送されるプローブ要請メッセージとの時間差と判断する。したがって、上記手続きによれば、チャンネル上のトラヒックとプローブ応答メッセージのタイミングがプローブ-待機時間に影響を及ぼすことがわかる。
認証遅延:これは図２に示していないが、認証フレームが交換される間に行われる遅延である。認証はＡＰにより使用される認証方法により２つまたは４つの連続フレームで構成される。幾つかの無線ＮＩＣｓは認証前に再結合を試すが、これはハンドオフ仮定で追加的な遅延をもたらす。
再結合遅延：図２の段階２２０で再結合フレームが交換される間に行われる遅延である。成功的な認証過程が遂行されると、移動端末機は再結合要請フレームをＡＰに送り、再結合応答フレームを受信してハンドオフを終了する。一方、新たなＡＰとそれ以外のＡＰとの間に追加的に要求されるＩＡＰＰ段階を含む場合、再結合遅延をさらに増加させる。
上述したことによれば、プローブ遅延期間のメッセージは発見段階を形成する反面、認証及び再結合遅延は再認証段階を形成する。上記で論議した遅延は別途に、分配システム(バックボーンイーサネット（登録商標）)を形成するイーサネット（登録商標）スイッチに対するＭＡＣアドレスをアップ-デートするのにかかる時間により引き起こされたブリッジ(bridging)遅延があることもできる。
前述したように、従来の無線ＬＡＮで移動端末機がＡＰ間のハンドオフを遂行することにおいて、多くの遅延が発生することがわかる。これは、サービス品質に大変な影響を及ぼすだけでなく高速のローミングが全く不可能になるという問題点を有する。
なお、先行技術として特許文献１〜３が知られている。
特開２００２−１１８５６０号公報 特開２００１−３１３９７９号公報 特開２００１−２０３７１５号公報
したがって上記したような問題点を解決するための本発明の目的は、ハンドオフ手続きで発生する遅延を最小化する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、ハンドオフ手続きが遂行される前に対象ＡＰに該当移動端末機の状態情報を伝達する方法を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、以前ＡＰと新たなＡＰとの間のトンネリング手続きとこのトンネリングを通じて該当移動端末機の状態情報を伝達する手続きを省略するハンドオフ方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、ハンドオフによる移動端末機の状態情報を潜在されたＡＰに伝達するための隣接グラフ(Neighborhood Graph)を生成する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、隣接グラフにより移動端末機の状態情報を隣接ＡＰに伝える方法を提供することにある。
上記した目的を達成するために本発明は、第１に、無線網の接続点で端末機のコンテキスト情報を伝える方法であって、前記端末機から接続または再接続の要請を受信する過程と、前記接続または再接続の要請に対して、一つ以上の隣接接続点に関する情報を貯蔵している隣接グラフを参照して、前記端末機のコンテキストを含む情報を前記一つ以上の隣接接続点のそれぞれに伝える過程とを含み、ここで、前記隣接接続点は前記端末機が前記接続点からハンドオフするのに適合した接続点であり、前記再接続の要請を受信した場合に、前記隣接グラフに、前記端末機が移動する前に位置した接続点が存在しないならば、該接続点を含むように前記隣接グラフを更新する過程をさらに含むことを特徴とする。
第２に、無線網の接続点であって、端末機が前記接続点からハンドオフするのに適合した一つ以上の隣接接続点に関する情報を貯蔵している隣接グラフと、前記端末機に対するコンテキストを含む情報を貯蔵する貯蔵部とを含み、ここで、前記端末機の接続または再接続要請に対して前記接続点が前記隣接グラフを参照して前記一つ以上の隣接接続点のそれぞれに前記コンテキスト情報を伝え、前記接続点は、前記再接続要請を受信した場合に、前記隣接グラフに、前記端末機が移動する前に位置した接続点が存在しないならば、該接続点を含むように前記隣接グラフを更新することを特徴とする装置である。
第３に、無線網において、端末機のコンテキスト情報を貯蔵する貯蔵部を有する接続点と、前記端末機が前記接続点からハンドオフするのに適合した一つ以上の隣接接続点に関する情報を貯蔵する隣接グラフとを含み、ここで、前記接続点は前記隣接グラフへのアクセスが可能で、前記端末機の結合または再結合の要請に対して前記隣接グラフを参照して前記一つ以上の隣接接続点のそれぞれに前記コンテキスト情報を伝え、前記接続点は、前記再結合の要請を受信した場合に、前記隣接グラフに、前記端末機が移動する前に位置した接続点が存在しないならば、該接続点を含むように前記隣接グラフを更新することを特徴とする装置である。
第４に、一定のサービス領域をもって通信サービスを支援する複数の接続点と、前記接続点のうちの一つの接続点に接続して前記通信サービスが提供される端末機とを含む無線網で、前記端末機が接続された前記接続点が前記端末機のコンテキスト情報を伝える方法であって、前記接続点からのハンドオフが可能な一つ以上の隣接接続点に関する情報によって隣接グラフを生成する過程と、前記隣接接続点のうちの一つで、前記端末機が前記接続点に移動する前に前記通信サービスを提供する隣接接続点から前記端末機のコンテキスト情報を受信する過程と、前記コンテキスト情報を用いた前記端末機との接続または再接続に対応して前記隣接グラフによって管理される前記一つ以上の隣接接続点に関する情報によって確認された隣接接続点のそれぞれに前記コンテキスト情報を伝える過程とを含み、前記再接続の要請を受信した場合に、前記隣接グラフに、前記端末機が移動する前に位置した接続点が存在しないならば、該接続点を含むように前記隣接グラフを更新する過程をさらに含むことを特徴とする。
本発明は、無線網でのハンドオフ手続きを簡素化することにより再結合遅延を減少することで、移動したＡＰとの迅速な通信再開が行われるようにする効果を有する。また、安定したサービス品質だけでなく高速のローミングサービスを提供することができる。
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して説明する。後述する詳細な説明では、技術的な課題を解決するために本発明において一つの代表的実施形態を提示する。そして、本発明で提示される他の実施形態は本発明の構成で説明に代替する。
本発明では、プロアクティブキャッシング技法を採択して再結合遅延を減少するための方案について説明する。プロアクティブキャッシング技法を採択するためにはハンドオフ手続きとは別に、該当移動端末機の状態情報、すなわちコンテキスト(context)を以前ＡＰ(prior-AP)から潜在されたＡＰに伝える手続きが伴わなければならない。潜在されたＡＰは該当移動端末機が以前ＡＰ(prior-AP)から移動する可能性のあるＡＰの集合である。前述したように移動端末機のコンテキストを潜在されたＡＰに伝えるためには、各ＡＰ別に潜在されたＡＰが管理されるべきである。このために、各ＡＰは隣接グラフ(Neighborhood Graph)を生成して保有しているべきである。この隣接グラフはハンドオフ手続きが進行される潜在されたＡＰと前記以前ＡＰとの連結を定義している。一方、図３Ｂに示すように、各ＡＰに対する一つ以上の潜在されたＡＰ別情報を含むデータ構造が提供されることもできる。例えば、このような構造が各ＡＰによってアクセスが可能な貯蔵媒体に提供される。したがって、後述する本発明の詳細な説明では隣接グラフを生成する方法と、隣接グラフを利用してプロアクティブキャッシング技法によるハンドオフ手続きについて具体的に説明する。
1.隣接グラフ生成
本発明を適用するために要望される隣接グラフは無線ＬＡＮを構成するＡＰの配置により形成される。無線ＬＡＮを構成するＡＰのそれぞれに対応する潜在されたＡＰは相互に異なることにより隣接グラフの生成は各ＡＰ別に行われなければならない。この隣接グラフを生成する方法は下記に示す。
第１方法は、管理者により受動で生成する方法である。この方法は、管理者がＡＰの配置によりＡＰ別に隣接グラフを構成して登録した後、ＡＰの配置が変更されるとき、隣接グラフを更新することである。
第２方法は、最初の隣接グラフは管理者により登録され、ＡＰの配置が変更されるときには隣接グラフが自動に更新されるようにする方法である。
第３方法は、ＡＰ別に隣接グラフが自動に生成させる方法である。この方法は、隣接グラフの生成または更新の際に既存のハンドオフ手続きによりハンドオフが遂行される。すなわち、各ＡＰ別に連結関係を確認するための手続きが遂行されることである。例えば、ＡＰ_Ａに位置する移動端末機が以前にハンドオフが発生したことのないＡＰ_Ｂへのハンドオフを最初に試す場合、このＡＰ_ＢはＡＰ_Ａから移動端末機に対応するコンテキストの伝達を受けるためのＩＡＰＰ手続きを遂行するようになる。この後、ＡＰ_ＡとＡＰ_Ｂは相互間にハンドオフのための連結が存在することを確認し、それにより隣接グラフを生成または更新するようになる。この隣接グラフが更新された後にはＡＰ_ＡからＡＰ_Ｂに移動しようとする移動端末機またはＡＰ_ＢからＡＰ_Ａに移動しようとする移動端末機に対してＩＡＰＰ手続きなしにハンドオフが達成される。
これら３つの方法のうちいずれの方法によっても隣接グラフを生成するためにはＡＰと、各ＡＰ間を連結する物理的な通路及び各ＡＰ間の距離を考慮すべきである。すなわち、隣接グラフによる連結を形成するためには無線ＬＡＮを構成するＡＰ相互間に他のＡＰを経ることなく連結される物理的な連結が存在すべきである。また、その物理的な連結を有する二つのＡＰ間の距離が予め決定されたしきい距離を超えてはいけない。これは、非常に遠い距離に位置するＡＰ間にはハンドオフを支援するよりは新たに移動するＡＰに対して通信を遂行するための初期手続きが遂行されるべきためである。
以下、本発明の実施形態を適用するために要望される隣接グラフを生成する例を具体的に説明すれば、次のようである。
図３Ａは本発明の実施形態を適用する無線ＬＡＮを構成するＡＰの配置例を示すもので、図３Ｂは図３ＡのＡＰ配列により生成される隣接グラフの例を示すものである。
図３Ａで、ＡＰ_Ｃは一つの入口を有する密閉空間に設けられたＡＰである。したがって、ＡＰ_Ｃに位置する移動端末機の場合には移動できる経路がＡＰ_Ｂに限定されている。これは、ＡＰ_Ｃに位置する移動端末機はＡＰ_Ｂのみにハンドオフとなることを意味する。ＡＰ_Ｂに位置する移動端末機は各廊下別(物理的連結)に設けられてＡＰ_Ａ、ＡＰ_Ｄ、ＡＰ_ＥだけでなくＡＰ_Ｃにも移動できる。すなわち、ＡＰ_Ｂに位置する移動端末機は図３Ａに示したすべてのＡＰへのハンドオフが可能である。ＡＰ_Ａに位置する移動端末機は他のＡＰを経ることなく直接移動可能なＡＰがＡＰ_ＢとＡＰ_Ｅに限定される。したがって、ＡＰ_Ａに位置する移動端末機はＡＰ_ＢとＡＰ_Ｅへのハンドオフが可能である。ＡＰ_Ｅに位置する移動端末機は図３Ａに示したすべてのＡＰのうちＡＰ_Ｃを除いたすべてのＡＰに直接連結されている。これは、ＡＰ_Ｅに位置する移動端末機はＡＰ_Ｃを除いたあるＡＰにもハンドオフが可能であることを意味する。ＡＰ_Ｄに位置する移動端末機は他のＡＰを経ることなく直接移動できるＡＰがＡＰ_ＢとＡＰ_Ｅに限定される。したがって、ＡＰ_Ｄに位置する移動端末機はＡＰ_ＢとＡＰ_Ｅへのハンドオフが可能である。ＡＰ_ＤとＡＰ_Ａとの間のハンドオフが許可されないことは、ＡＰ_ＤとＡＰ_Ａとの距離によって移動端末機はＡＰ_Ｄ以前にＡＰ_Ｂとの再接続が行われるからである。
図３Ｂには、前述したＡＰ間の連結関係により生成した隣接グラフを示す。図３Ｂに示す隣接グラフは無線ＬＡＮを構成する全体ＡＰに対する連結を示す。しかし、本発明の実施形態を適用するためには各ＡＰ別に自分と連結を有する潜在的ＡＰのみを認識しておけばよい。例えば、ＡＰ_Ａは自分の潜在ＡＰがＡＰ_Ｂ、ＡＰ_Ｅであることを認識しておけばよく、ＡＰ_ＢはＡＰ_Ａ、ＡＰ_Ｃ、ＡＰ_Ｄ、及びＡＰ_Ｅが自分の潜在されたＡＰであることがわかる。前述したように、図示していないが、各ＡＰ別にの隣接グラフは管理者により生成されるようにし、あるいは既存のハンドオフ手続きを遂行することにより自動に生成されるようにする。
各ＡＰが隣接グラフを自動に生成する動作について説明すれば、所定のＡＰは移動端末機から再割当要請メッセージを受信すれば、前記移動端末機に対応して臨時貯蔵されているコンテキストが存在するかどうかを確認する。このとき、ＡＰは前記移動端末機に対するpost-ＡＰとなる。このＡＰにコンテキストが存在するというのは、既に前記移動端末機が移動してきたＡＰ(prior-AP)との隣接グラフが形成されていることを意味する。しかし、コンテキストが存在しない場合は前記prior-APとの隣接グラフが形成されていないことを意味する。したがって、この場合にpost-ＡＰは既存のＩＡＰＰ手続きを通じてprior-APから移動端末機に対するコンテキストの伝達を受け、前記隣接グラフを更新して前記prior-APとの連結を形成する。前述したように連結が形成された後、ＡＰ_Ａから移動してきた移動端末機に対しては本発明で提案しているハンドオフ手続きによるハンドオフを遂行することができる。
２.プロアクティブキャッシング技法
本発明で提案しているプロアクティブキャッシング技法は隣接グラフにより各ＡＰは自分と連結された潜在的ＡＰを認知し、自分に属している移動端末機に対するコンテキストを潜在されたＡＰに伝達する。したがって、所定のＡＰに属している移動端末機がＡＰとの連結を有するいずれのＡＰに移動するとしても、ハンドオフ手続きからなる再結合段階にかかる時間を最小化させることができる。すなわち、プロアクティブキャッシング技法は移動位置原理に基づいている。このような環境で、移動端末機の結合パターンを知ると、これは前記移動端末機が与えられた時間内で関係するＡＰの順序となる。
以下、本発明の実施形態で再結合遅延を低減するために採択したプロアクティブキャッシング方法について図４を参照してより具体的に説明すれば、次のようである。
図４は本発明の実施形態によるプロアクティブキャッシング技法によるハンドオフ手続きを概念的に示すものであって、移動端末機(Station：ＳＴＡ)がＡＰ_ＡからＡＰ_Ｂに移動する場合を仮定している。
図４を参照すれば、１段階で移動端末機はＡＰ_Ａに対して結合(associates)/再結合(re-associates)要請をするようになる。このＡＰ_Ａは移動端末機から結合要請が受信されるか、あるいは再結合の要請が受信されるかによって相互に異なる動作を遂行するようになる。
まず、結合要請が受信されると、ＡＰ_Ａは通常の初期認証手続きにより移動端末機に対する認証手続きを遂行する。この認証手続きが完了すると、ＡＰ_Ａは結合要請に対する応答メッセージを前記移動端末機に伝送する。
次に、再結合要請が受信されると、ＡＰ_Ａは移動端末機に対応するコンテキストの臨時貯蔵有無により相互に異なる動作を遂行する。既に、移動端末機に対応するコンテキストが臨時貯蔵されていると、ＡＰ_Ａは再結合要請に対する応答メッセージを移動端末機に伝送する。しかし、移動端末機に対応するコンテキストが臨時貯蔵されていないと、ＡＰ_Ａは通常のＩＡＰＰ手続きにより移動端末機が以前に属しているＡＰからコンテキストの提供を受ける。その後、再結合要請に対する応答メッセージを前記移動端末機に伝送する。この移動端末機はＡＰ_Ａからの応答メッセージを受信することにより、ＡＰ_Ａとの通信を遂行するようになる。
一方、ＡＰ_Ａは２段階で移動端末機に対するコンテキスト(Context)をハンドオフが予測される対象ＡＰ(潜在されたＡＰ)、すなわちＡＰ_Ｂに伝達する。図４では潜在されたＡＰとして一つのＡＰのみを示したが、この潜在されたＡＰに複数のＡＰが存在する場合にはすべてのＡＰにコンテキストを伝えるようになる。ＡＰ_ＢはＡＰ_Ａから伝達されるコンテキストをキャッシュに貯蔵する。移動端末機は所定経路を通じてＡＰ_Ｂに移動した後、３段階でＡＰ_Ｂに再結合を要請する。再結合要請に対応して、ＡＰ_Ｂは前記ＡＰ_Ａから受けたコンテキストにより移動端末機との通信を再開するようになる。すなわち、ＡＰ_Ｂと移動端末機との間はコンテキストにより再結合される。したがって、既存の再結合、特にＩＡＰＰ手続きにより発生した所要時間を短縮させることにより、通信の再開速度を向上させる。
本発明の実施形態では、前述したように移動端末機の移動が予測される少なくとも一つのＡＰに対して該当移動端末機に対するコンテキストが提供されるようにする“プロアクティブキャッシング(Proactive Caching)技術”を適用する。すなわち、プロアクティブキャッシング技術を適用するためにはハンドオフ手続きとは別に該当移動端末機のコンテキストをprior-APからpost-ＡＰに伝達する段階を伴うようになる。また、プロアクティブキャッシング技術を適用するためにはＡＰ別に潜在されたpost-ＡＰに関する情報が推測可能でなければならない。これについては、既に隣接グラフで説明した。
以下、本発明の実施形態によりプロアクティブキャッシング技術を採択して再結合遅延を低減するための方案に関して図５を参照して具体的に説明する。
図５は、本発明の実施形態により無線ＬＡＮにプロアクティブキャッシング技術を適用することにより提案されるハンドオフ手続きを示すものである。同図を通じてハンドオフのための再結合段階が遂行される前に該当移動端末機に対するコンテキストがprior-APからpost-ＡＰに伝達されることを示す。図５ではＡＰ_Ａをprior-APと仮定し、ＡＰ_Ｂをpost-ＡＰと仮定する。また、ＡＰ_Ａでは既に該当移動端末機に対するコンテキストが臨時貯蔵されていると仮定する。
図５を参照すれば、移動端末機(STA)は段階５０１でＡＰ_Ａに再結合を要請するメッセージを伝送する。このとき、ＡＰ_Ａはプロアクティブキャッシング技術の適用により、既に移動端末機に対するコンテキストを貯蔵している。一方、ＡＰ_Ａが移動端末機に対するコンテキストを有しないと、ＡＰ_Ａは既存の認証手続きにより該当移動端末機のコンテキストを無線網から受け、あるいは以前に位置したＡＰとのＩＡＰＰ手続きを通じて受けることができる。ＡＰ_Ａは段階５０３で、移動端末機に対応して臨時貯蔵されているコンテキストにより再結合応答メッセージを前記移動端末機に伝送する。その後、ＡＰ_Ａは段階５０５で臨時貯蔵されているコンテキストを潜在されたＡＰ、すなわちＡＰ_Ｂに伝達する。このとき、潜在されたＡＰに対する情報は上記した隣接グラフにより解得できる。図５では、潜在されたＡＰが一つのみ存在する状況を仮定しているが、複数の潜在されたＡＰがある。この場合、ＡＰ_Ａは複数の潜在されたＡＰのそれぞれに対して移動端末機に対応するコンテキストを伝達する。ＡＰ_ＢはＡＰ_Ａから受けたコンテキストを移動端末機に対応して臨時に貯蔵する。
移動端末機はＡＰ_Ｂへのハンドオフが要求される状況が発生するようになれば、段階５０７でＡＰ_Ｂに再結合要請メッセージを伝送する。このＡＰ_Ｂは再結合要請メッセージを受信すれば、移動端末機に対応して臨時に貯蔵されたコンテキストが存在するかどうかを確認する。その後、ＡＰ_Ｂは段階５０９で確認されたコンテキストにより移動端末機に再結合応答メッセージを伝送する。これにより、移動端末機とＡＰ_Ｂとの間には認証が遂行された状態となって通信が可能なようになる。その後、前記ＡＰ_Ｂは移動端末機のコンテキストを含むことにより、他の認証をすぐ遂行可能になる。
前述したようにプロアクティブキャッシング技法を適用する場合、各ＡＰはストレージ(storage)、一例としてキャッシュの不足により隣接ＡＰから伝えられるコンテキストを貯蔵できない状況が発生する。このような状況が発生するようになると、ＡＰは一番先に貯蔵されたコンテキストから順次に削除することにより、新たに伝えられるコンテキストが貯蔵可能なようにする。
３.本発明による動作説明
以下、本発明の実施形態によるハンドオフ手続きを遂行することにおいてＡＰの動作を図６を参照してより具体的に説明すれば、次のようである。
図６では、隣接したＡＰから受信されるコンテキストを受信して貯蔵する手続きと移動端末機からの接続要請による手続き及び再接続の要請による手続きについて示す。
図６を参照すれば、ＡＰは段階６１０で隣接グラフにより管理されているハンドオフが可能な隣接ＡＰから特定移動端末機に対するコンテキストの受信有無を検査する。この特定移動端末機に対するコンテキストが受信されると、ＡＰは段階６１２に進んで自分が保有しているキャッシュに前記受信したコンテキストを貯蔵する。
図６を参照すると、ＡＰは段階６１４で移動端末機からの接続要求が受信されるかどうかを監視し、段階６１６では再接続要求が受信されるかどうかを監視する。所定の移動端末機から接続要求が受信されると、ＡＰは段階６１８に進んで無線網を構成する認証サーバとの通常的な認証手続きを遂行して移動端末機に対応するコンテキストを構成してキャッシュに貯蔵する。しかし、段階６１６で再接続の要求が受信されると、ＡＰは該当移動端末機が他のＡＰから移動したと判断するようになる。その後、ＡＰは段階６２０に進行して移動端末機に対応して内部のキャッシュに貯蔵されたコンテキストの存在有無を確認する。もし、移動端末機に対応するコンテキストが存在しないと、ＡＰは段階６２２に進行する。段階６２２でＡＰは通常的なＩＡＰＰ手続きを遂行することにより、移動端末機が以前に属したＡＰから移動端末機に対するコンテキストを解得するようになる。もし、移動端末機が以前に属していたＡＰを前記ＡＰが既に知っていると、ＩＡＰＰ手続きは既に知っているＡＰに対してのみ遂行可能である。
ＡＰは段階６１８、段階６２０、及び段階６２２から段階６２４に進行すれば、前記移動端末機に応答メッセージを伝送する。この応答メッセージは接続及び再接続要請に対応するものである。応答メッセージを伝送した後、ＡＰは段階６２６に進行して該当移動端末機に対するコンテキストを自分が管理している隣接グラフを参照して隣接したＡＰに伝える。これは、移動端末機が隣接したＡＰに移動しても迅速なハンドオフ手続きを遂行するためである。
さらに、本発明は、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＩＭＴ、ＧＳＭなどが活用されたシステムのような全ての移動通信システムだけでなく、IEEE 802.11の技術と装備に適用されることができる。前述したＡＰは、電話通信システムにおける基地局(base station)と類似し、ＳＴＡは、移動端末または終端と類似する。
通常の無線区内情報通信網の構成を示す図。 従来の無線区内情報通信網におけるハンドオフ手続きを示す図。 本発明の実施形態による隣接グラフを生成するための一例を示す図。 本発明の実施形態による隣接グラフを生成するための一例を示す図。 本発明の実施形態を概念的に説明するための図。 本発明の実施形態による無線区内情報通信網におけるハンドオフ手続きを示す図。 本発明の実施形態による接続点での動作を説明するための制御流れ図。
符号の説明
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ アクセスポイント
ＳＴＡ 移動端末機

Claims (19)

  1. 無線網の接続点で端末機のコンテキスト情報を伝える方法であって、
    前記端末機から接続または再接続の要請を受信する過程と、
    前記接続または再接続の要請に対して、一つ以上の隣接接続点に関する情報を貯蔵している隣接グラフを参照して、前記端末機のコンテキストを含む情報を前記一つ以上の隣接接続点のそれぞれに伝える過程とを含み、
    ここで、前記隣接接続点は前記端末機が前記接続点からハンドオフするのに適合した接続点であり、
    前記再接続の要請を受信した場合に、前記隣接グラフに、前記端末機が移動する前に位置した接続点が存在しないならば、該接続点を含むように前記隣接グラフを更新する過程をさらに含むことを特徴とする方法。
  2. 前記隣接接続点は、それぞれ前記端末機が他の接続点を経ることなく、前記接続点から直接にハンドオフが可能な接続点である請求項１記載の方法。
  3. 前記隣接接続点は、前記接続点が前記隣接接続点に関する情報を有する隣接グラフにアクセスして獲得した前記隣接接続点に関する情報に基づいて決定する請求項１記載の方法。
  4. 前記隣接接続点に関する情報は、前記接続点と前記隣接接続点との接続関係に関する情報を含む請求項３記載の方法。
  5. 前記隣接グラフは、前記接続点と前記接続点によってアクセスが可能な前記無線網の貯蔵媒体のうちのいずれか一つに存在する請求項３記載の方法。
  6. 前記接続点は、前記端末機のコンテキスト情報が存在しないと、前記端末機が移動する前に位置した隣接接続点とのチャンネルを形成し、前記チャンネルを通じて前記コンテキスト情報を受信する請求項１記載の方法。
  7. 前記コンテキスト情報は、接続点間のプロトコル手続きを通じて受信される請求項６記載の方法。
  8. 無線網の接続点であって、
    端末機が前記接続点からハンドオフするのに適合した一つ以上の隣接接続点に関する情報を貯蔵している隣接グラフと、
    前記端末機に対するコンテキストを含む情報を貯蔵する貯蔵部とを含み、
    ここで、前記端末機の接続または再接続要請に対して前記接続点が前記隣接グラフを参照して前記一つ以上の隣接接続点のそれぞれに前記コンテキスト情報を伝え、
    前記接続点は、前記再接続要請を受信した場合に、前記隣接グラフに、前記端末機が移動する前に位置した接続点が存在しないならば、該接続点を含むように前記隣接グラフを更新することを特徴とする装置。
  9. 前記一つ以上の隣接接続点に関する情報は、前記接続点と前記一つ以上の隣接接続点との接続関係に関する情報を含む請求項８記載の装置。
  10. 前記一つ以上の隣接接続点は、それぞれ前記端末機が他の接続点を経ることなく、前記接続点から直接にハンドオフが可能な接続点である請求項８記載の装置。
  11. 前記端末機のコンテキスト情報が前記貯蔵部に貯蔵されていないとき、前記接続点は前記端末機が移動する前に位置した隣接接続点とのチャンネルを形成し、前記チャンネルを通じて前記コンテキスト情報を受信する請求項８記載の装置。
  12. 前記接続点と前記一つ以上の隣接接続点は、電話通信システムの基地局である請求項８記載の装置。
  13. 前記端末機は、移動端末機である請求項８記載の装置。
  14. 無線網において、
    端末機のコンテキスト情報を貯蔵する貯蔵部を有する接続点と、
    前記端末機が前記接続点からハンドオフするのに適合した一つ以上の隣接接続点に関する情報を貯蔵する隣接グラフとを含み、
    ここで、前記接続点は前記隣接グラフへのアクセスが可能で、前記端末機の結合または再結合の要請に対して前記隣接グラフを参照して前記一つ以上の隣接接続点のそれぞれに前記コンテキスト情報を伝え、
    前記接続点は、前記再結合の要請を受信した場合に、前記隣接グラフに、前記端末機が移動する前に位置した接続点が存在しないならば、該接続点を含むように前記隣接グラフを更新することを特徴とする装置。
  15. 前記隣接グラフは、前記接続点と前記無線網の貯蔵媒体のうちのいずれか一つに存在する請求項１４記載の装置。
  16. 前記隣接グラフは、前記無線網を構成する一つ以上の接続点別に構成される請求項１５記載の装置。
  17. 前記貯蔵部は、前記コンテキスト情報を臨時貯蔵するためのキャッシュである請求項１４記載の装置。
  18. 前記接続点は前記貯蔵部の容量が足りないと、新たに受信されたコンテキスト情報を貯蔵するために既存のコンテキスト情報を削除する請求項１４記載の装置。
  19. 一定のサービス領域をもって通信サービスを支援する複数の接続点と、前記接続点のうちの一つの接続点に接続して前記通信サービスが提供される端末機とを含む無線網で、前記端末機が接続された前記接続点が前記端末機のコンテキスト情報を伝える方法であって、
    前記接続点からのハンドオフが可能な一つ以上の隣接接続点に関する情報によって隣接グラフを生成する過程と、
    前記隣接接続点のうちの一つで、前記端末機が前記接続点に移動する前に前記通信サービスを提供する隣接接続点から前記端末機のコンテキスト情報を受信する過程と、
    前記コンテキスト情報を用いた前記端末機との接続または再接続に対応して前記隣接グラフによって管理される前記一つ以上の隣接接続点に関する情報によって確認された隣接接続点のそれぞれに前記コンテキスト情報を伝える過程とを含み、
    前記再接続の要請を受信した場合に、前記隣接グラフに、前記端末機が移動する前に位置した接続点が存在しないならば、該接続点を含むように前記隣接グラフを更新する過程をさらに含むことを特徴とする方法。
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