ВЫБОР СЕТИ Российский патент 2011 года по МПК H04W36/08 

Настоящее изобретение относится к способу выбора сети, в частности для беспроводных локальных сетей, например для сетей стандарта IEEE 802.11.

В среде беспроводной связи с перекрывающимися сетями (то есть там, где зона обслуживания сети предоставлена более чем одним оператором), терминал беспроводной связи должен производить выбор точки доступа к сети, например, точки доступа (AP) (далее - ТД) или базовой станции (BS) (далее - БС), которой передают управление связью (handover), в том случае, если требуется подвижность в пределах системы, или смену сети на иную сеть в том случае, если сеть, с которой он поддерживает связь в текущий момент времени, не может предоставить затребованное им обслуживание.

Существующие в настоящее время системы беспроводной связи стандарта IEEE 802.11 обеспечивают поддержку периодических широковещательных передач или проверки идентификатора сети и иных характеристик, которые могут использоваться терминалами мобильной связи (MT) (далее - ТМС) для обнаружения зоны обслуживания сети и для оценки того, с какой точкой доступа они хотели бы установить соединение для выбора их сети. Однако предоставление этой информации точками доступа не является обязательным условием для них (за исключением тех случаев, когда они отвечают на направленный в них явный запрос на получение информации об идентификаторе сети), и, в действительности, в некоторых случаях они сконфигурированы таким образом, что не отвечают по причинам обеспечения безопасности и экономии ресурсов радиосвязи. Следовательно, терминалы мобильной связи (ТМС) могут быть неспособными обнаруживать все имеющиеся точки подключения в определенной области. Кроме того, информация, предоставляемая радиомаяком из точки доступа, не дает большое количество информации о характеристиках сети для обеспечения поддержки выбора сети. Ожидается, что при будущей стандартизации в рамках стандарта IEEE 802.11 (целевая группа u) будет добавлена некоторая дополнительная информация со сведениями о сети. Однако одна из существующих в настоящее время проблем, связанных с этими технологиями на современном уровне развития техники, состоит в том, что для выполнения полного сканирования окрестной зоны требуется множество сообщений, например, множество зондирующих/ответных сообщений стандарта IEEE 802.11, вместе с возможной перенастройкой сканирования всех имеющихся каналов. В будущей системе стандарта IEEE 802.11y количество каналов может быть существенно большим, и этот применяемый в настоящее время способ не является подходящим с точки зрения времени, затраченного на выполнение полного сканирования всех возможных соседей.

Согласно первому объекту настоящего изобретения, в нем предложен способ выбора сети для абонентского устройства беспроводной связи, поддерживающего радиосвязь с первой точкой доступа одной или нескольких сетей, по меньшей мере, через одну из множества точек доступа, содержащий следующие операции: из абонентского устройства беспроводной связи в первую точку доступа посылают запрос на выбор сети; при этом если сеть хочет инициировать ответ из другой точки доступа в той же самой или в иной сети, то первая точка доступа пересылает запрос на выбор сети в одну или в несколько соседних точек доступа в той же самой или в иной сети; при этом если какая-либо из соседних точек доступа способна поддерживать связь с абонентским устройством, то эта соседняя точка доступа посылает ответ напрямую в абонентское устройство беспроводной связи; и при этом абонентское устройство беспроводной связи выбирает из посланных ответов самую подходящую сеть.

Настоящее изобретение направлено на решение проблемы, связанной с количеством сообщений, задействованных в расширенной системе, путем предоставления возможности абонентскому устройству беспроводной связи, поддерживающему связь с одиночной точкой доступа, с которой оно уже поддерживает радиосвязь, выполнять последующий выбор сети. Эта точка доступа либо обеспечивает требуемый уровень обслуживания, либо пересылает требования в другие соседние точки доступа, которые посылают ответы в абонентское устройство беспроводной связи только в том случае, если они могут удовлетворить запрос. Таким образом, сокращают количество сообщений из абонентского устройства, и абонентское устройство может быть способным получать обслуживание из той точки доступа, которая не является непосредственно видимой для него вследствие ограничений, наложенных на эту точку доступа, или из той точки доступа, с которой абонентское устройство поддерживает радиосвязь.

В предпочтительном варианте к запросу на выбор сети до того, как он будет переслан первой точкой доступа в соседнюю точку доступа, присоединяют маркер, предоставленный абонентским устройством беспроводной связи.

В предпочтительном варианте запрос на выбор сети содержит требования, связанные с видом обслуживания, который абонентское устройство беспроводной связи требует предоставить из какой-либо точки доступа и связанной с нею сети.

Эти требования могут включать в себя качество обслуживания, доступную ширину полосы частот, информацию о роуминге или стоимость. Например, если абонентское устройство хочет получить сведения о наличии ресурсов для телефонного звонка в режиме речевой или видеотелефонной связи, который оно планирует сделать, или если для него необходима эстафетная передаче управления связью вследствие того, что оно выходит из зоны обслуживания и имеет конкретное требование к обслуживанию, то абонентское устройство может определить критерии относительно предпочтительного партнера по роумингу, качества обслуживания (QoS), ширины полосы частот и стоимости, и получить ответ из той точки доступа, которая способна обеспечить наилучшее соответствие этим критериям.

В предпочтительном варианте соответствующая сеть первой точки доступа одновременно пересылает запрос на выбор сети в более чем одну соседнюю точку доступа в той же самой или в другой сети.

В предпочтительном варианте точка доступа, способная поддерживать связь с абонентским устройством беспроводной связи, посылает напрямую в абонентское устройство беспроводной связи ответ, указывающий доступный уровень поддержки от сети, связанной с этой точкой доступа, для запроса на обслуживание из абонентского устройства беспроводной связи.

В предпочтительном варианте этот ответ доставляют способом одноадресной или многоадресной доставки сообщений, и он содержит маркер, предоставленный абонентским устройством беспроводной связи в первоначальном запросе.

В предпочтительном варианте абонентским устройством беспроводной связи является одно из следующих устройств: портативный компьютер, персональное цифровое информационное устройство или любое устройство беспроводной связи, обеспечивающее поддержку надлежащего интерфейса радиосвязи.

Теперь будет приведено описание примера способа выбора сети согласно настоящему изобретению со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых изображено следующее:

на Фиг.1 проиллюстрирован сценарий, который демонстрирует типичное применение устройства для выполнения способа из настоящего изобретения;

на Фиг.2 представлен пример типичного потока обмена сообщениями между устройством беспроводной связи и тремя точками доступа с использованием способа из настоящего изобретения; и,

на Фиг.3 проиллюстрирован формат типичных сообщений с запросами и ответных сообщений, используемых в способе из настоящего изобретения.

Настоящее изобретение направлено на решение проблем, возникающих вследствие того, что абонентские устройства должны посылать большое количество запросов и получать соответствующие ответы по радиосвязи без какой-либо уверенности в том, что точка доступа, с которой абонентское устройство поддерживает связь, способна предоставлять желательное обслуживание. Абонент может поддерживать радиосвязь с той точкой доступа, которая имела самый сильный сигнал при первоначальном включении абонентского устройства или тогда, когда оно вошло в зону обслуживания, но использованию этой точки доступа может препятствовать сеть, необходимая абонентскому устройству, вследствие чего запрос на подключение к сети передают в другую точку доступа. К тому же беспроводная связь может быть ненадежной, вследствие чего возникает возможность того, что эти запросы и/или ответы могут быть потеряны во время передачи. Это изобретение расширяет стандартные процедуры протоколов запросов/ответов для предоставления дополнительных функциональных возможностей более безопасным способом и для уменьшения количества служебных сигналов, передаваемых по радиосвязи, для обнаружения соседних ячеек сотовой связи.

Обычно абонентское устройство беспроводной связи должно производить передачу множества сообщений, охватывающих все возможные каналы во всех возможных соседних ячейках сотовой связи. Несмотря на то, что это решает проблему определения наиболее подходящей точки доступа к сети и ячейки сотовой связи, этот механизм является неэффективным, он имеет длительные времена задержки и не является хорошо масштабируемым. Проблему потенциальной возможности потери сообщений решают путем повторения запросов, что усиливает проблему масштабирования.

Механизм из настоящего изобретения предоставляет устройству беспроводной связи возможность посылать сообщение в его текущую точку доступа, например, в ТД или в БС, выдавая запрос на то, чтобы точка доступа сообщила ее соседям о том, имеет ли устройство беспроводной связи возможность получать информацию непосредственно из них. Обычно это делают путем приема кадров, переданных способом многоадресной передачи. Устройство беспроводной связи присоединяет уникальный маркер к этому запросу, передачу которого после этого производит любая из отвечающих соседних точек доступа, что обеспечивает возможность идентификации исходного абонентского устройства, выдающего запрос на предоставление обслуживания, и непосредственно отвечать на него из соседней точки доступа без отсылки сообщений обратно через первую точку доступа. Таким образом, между устройством беспроводной связи и соседними с ним ячейками сотовой связи установлен обмен информацией с обратной связью.

На Фиг. 1 показано устройство 1 беспроводной связи, или терминал, которое производит передачу запроса 2 в его текущую точку 3 доступа. Сеть 4, которой может являться одна и та же сеть для всех трех точек доступа, которые показаны на чертеже, или же одна или несколько этих точек доступа могут принадлежать к иной сети, обрабатывает этот запрос 2, и ответ 5 может быть передан через точку доступа 3 или через соседнюю точку 5, 6 доступа с использованием ответов 7, 8, или, конечно же, через все три точки доступа, если сеть считает это необходимым.

На Фиг. 2 последовательность передачи сообщений показана более подробно. Устройством беспроводной связи, или терминалом 1, установлено соединение 11 обычным для него способом с точкой 3 доступа, как правило, с использованием механизмов передачи ключа, например, парного временного ключа (PTK) и группового временного ключа (GTK). Устройство 1 беспроводной связи передает в точку доступа 3 информирующее сообщение 12, содержащее локально сгенерированный уникальный маркер. На Фиг. 3A показан пример содержимого сообщения с запросом 18, содержащего маркер, а на Фиг. 3Б показан пример ответного сообщения 23. В сообщении с запросом имеется заголовок 19, маркер 20 и запросы 21, 22 на получение информации типа 1 и типа 2. В ответном сообщении 23, наряду с блоками 24, 25 с информацией, соответственно, типа 1 и типа 2, опять-таки, имеется заголовок 19 и маркер 20. Точка 3 доступа пересылает 13, 14 информирующее сообщение в точки 5, 6 доступа. Если эти точки 5, 6 доступа принимают решение о том, что передача информации обратно в устройство беспроводной связи является полезной или действительно возможной, то они выполняют это с использованием либо одноадресного, либо многоадресного сообщения 15, 16, содержащего действие или сигнальный знак, и содержащего надлежащий хэш-код идентификатора соседней точки доступа (#BSSID) в конкретной сети (SSID) вместе с маркером для того, чтобы устройство 1 беспроводной связи могло правильно идентифицировать сообщение и определить идентификатор этой соседней точки 5, 6 доступа. Затем после возвращения информации терминал может установить соединение с предпочтительной для него ТД 5 с использованием сообщения того же самого формата, что и для первоначального соединения 11, но с иной базовой станцией, распознанной по идентификатору точки доступа (BSSID) и по идентификатору сети (SSID).

Это изобретение обеспечивает значительное преимущество для стандартизации оборудования систем стандарта IEEE 802.11. Техническое решение, которое сокращает количество служебных сообщений, передаваемых по радиосвязи, расценивают как ключевое усовершенствование в этой области. Важно иметь способность минимизации объема потока обмена служебными сигналами (в особенности, широковещательными) для того, чтобы дать возможность использовать ресурсы радиосвязи для передачи данных. Следствием этого является уменьшение значений времени ожидания обнаружения сетей и соседей.

Обеспечены дополнительные функциональные возможности для системы в двух аспектах: во-первых, в терминал беспроводной связи предоставляют информацию о замкнутой группе (то есть принятая информация может быть основана на его параметрах доступа); и, во-вторых, информацию о замкнутой группе подают в точки доступа, обеспечивая возможность выравнивания нагрузки и фильтрации потока информационного обмена, передаваемого в устройство беспроводной связи (то есть осуществляют управление политикой и выравнивание нагрузки существующих устройств беспроводной связи). Может быть осуществлена перекрестная передача информации административного домена (например, перекрестной информации об идентификаторе сети (SSID) стандарта IEEE 802.11) и управление ею.

Сеть также может осуществлять управление всеми точками доступа к сети в пределах потенциально возможного пула, достигая выравнивания нагрузки, что не происходило бы просто с использованием отчетов об окрестных узлах (например, согласно стандарту IEEE 802.11k/802.11v).

Изобретение относится к мобильной связи. Технический результат заключается в экономии ресурсов радиосвязи при выборе сети. Технический результат обеспечивается за счет того, что абонентскому устройство (1) беспроводной связи, поддерживает радиосвязь 5 с первой точкой доступа одной или нескольких сетей, по меньшей мере, через одну из множества точек (3, 5, 6) доступа, из абонентского устройства беспроводной связи в первую точку (3) доступа посылают запрос (2) на выбор сети. Если сеть желает инициировать ответ из другой точки доступа в той же самой или в иной сети, то первая точка доступа пересылает (13, 14) запрос на выбор сети в одну или в несколько 10 соседних точек (5, 6) доступа в той же самой или в иной сети. Если какая-либо из соседних точек (3, 5, 6) доступа способна поддерживать связь с абонентским устройством, то эта соседняя точка доступа посылает ответ напрямую в абонентское устройство беспроводной связи, и абонентское устройство беспроводной связи выбирает из посланных ответов самую подходящую сеть. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ выбора сети для абонентского устройства беспроводной связи, поддерживающего радиосвязь с первой точкой доступа одной или нескольких сетей, по меньшей мере, через одну из множества точек доступа, содержащий следующие операции: из абонентского устройства беспроводной связи в первую точку доступа посылают запрос на выбор сети; при этом если сеть хочет инициировать ответ из другой точки доступа в той же или в иной сети, то первая точка доступа пересылает запрос на выбор сети в одну или в несколько соседних точек доступа в той же или в иной сети; при этом если какая-либо из соседних точек доступа способна поддерживать связь с абонентским устройством, то эта соседняя точка доступа посылает ответ напрямую в абонентское устройство беспроводной связи; и при этом абонентское устройство беспроводной связи выбирает из посланных ответов самую подходящую сеть.

2. Способ по п.1, в котором к запросу на выбор сети до того, как он будет переслан первой точкой доступа в соседние точки доступа, присоединяют маркер, предоставленный абонентским устройством беспроводной связи.

3. Способ по п.2, в котором запрос на выбор сети содержит требования, связанные с видом обслуживания, которое абонентское устройство беспроводной связи хотело бы получить из какой-либо точки доступа и связанной с нею сети.

4. Способ по любому из пп.1, 2 или 3, в котором сеть, связанная с первой точкой доступа, пересылает запрос на выбор сети одновременно в более чем одну соседнюю точку доступа в той же или в другой сети.

5. Способ по любому из пп.1, 2 или 3, в котором точка доступа, способная поддерживать связь с абонентским устройством беспроводной связи, посылает напрямую в абонентское устройство беспроводной связи ответ, указывающий доступный уровень поддержки от сети, связанной с этой точкой доступа, для запроса на обслуживание из абонентского устройства беспроводной связи.

6. Способ по любому из пп.1, 2 или 3, в котором ответ доставляют способом одноадресной или многоадресной доставки сообщений и он содержит маркер, предоставленный абонентским устройством беспроводной связи в первоначальном запросе.

7. Способ по любому из пп.1, 2 или 3, в котором абонентским устройством беспроводной связи является одно из следующих устройств: портативный компьютер, мобильный телефон или любое устройство беспроводной связи, обеспечивающее поддержку надлежащего интерфейса радиосвязи.