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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf
ein Verfahren für
die verbesserte Weiterschaltung in Maschennetzen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In
drahtlosen Mehrsprung-Zugriffsnetzen, die auch Maschennetze genannt
werden, werden mobile Knoten über
weitere Knoten mit Zugriffspunkten verbunden. Die Knoten werden über einige
drahtlose Übertragungsstrecken
verbunden und erreichen weitere Knoten in der Masche über ein
(Ad-hoc-)Leitweglenkungsprotokoll. Außerdem registriert sich jeder
Knoten über
ein Zugriffsprotokoll für
einen Zugriffspunkt (AP) für
die globale Konnektivität.
Dies erzeugt für
jeden AP einen Baum, wobei der AP (oder der direkt mit dem AP verbundene
Knoten) die Wurzel ist. Wegen Mobilität oder aus anderen Gründen wie
etwa Merkmalen eines AP oder des Funkbetriebsmittelmanagements können Knoten
zwischen APs wechseln.
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1 veranschaulicht
schematisch eine Umgebung eines Maschennetzes, bei der es zwei verschiedene
Zugriffspunkte AP1 und AP2 gibt, die verschiedene Frequenzen haben
können.
Es ist zu erkennen, dass die Knoten A und A' über
den Knoten B mit dem Zugriffspunkt AP1 verbunden werden. Das heißt, dass
die Knoten B, A und A' einen
Baum bilden, wobei der Knoten B die Wurzel ist und die Knoten A
und A' die Blätter sind.
Zwischen den Blätterknoten
und dem Wurzelknoten kann es außerdem weitere
Zwischenknoten und weitere Zweige geben, wobei aber solche Zwischenknoten
und Zweige in dem Beispiel aus 1 der Einfachheit
halber nicht gezeigt sind.
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Es
wird nun angenommen, dass das Endgerät B vom Zugriffspunkt AP1 zum
Zugriffspunkt AP2 wechseln möchte,
mit anderen Worten, dass es eine "Weiterschaltung" vom AP1 zum AP2 ausführen möchte. Der
Grund für
eine solche Weiterschaltung kann die Tatsache sein, dass B den von
AP1 versorgten Bereich verlässt
und sich in einen Bereich bewegt, der von AP2 versorgt wird. Allerdings
kann es außerdem
weitere Gründe
geben, wegen denen die Weiterschaltung ausgeführt werden sollte, z. B. die Notwendigkeit,
aus Funkfrequenzmanagement-Gründen, da
z. B. der AP1 viel mehr Endgeräte als
der AP2 bedient und das Funkfrequenzmanagement die Last gleich verteilen
möchte,
um eine Überlastung
eines Zugriffspunkts zu vermeiden, zu einer anderen Frequenz umzuschalten.
Ein weiterer Grund könnte
in dem Wunsch eines bestimmten Knotens bestehen, auf einen anderen
Dienst oder auf einen Dienst mit verbesserter Qualität (z. B.
mit einer höheren
Bitrate), der durch AP2, aber nicht durch AP1 bereitgestellt wird,
umzuschalten. Auf dieser Grundlage kann das Endgerät B eine
Weiterschaltung von AP1 zu AP2 ausführen müssen.
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Gemäß dem Stand
der Technik muss der Knoten, der eine Weiterschaltung ausführen möchte oder
sollte, einzeln zwischen den zwei Zugriffspunkten wechseln. Falls
Knoten eine einzelne Weiterschaltung vornehmen, wird aber die Konnektivität unterbrochen,
wobei die Knoten die APs ganz von vorn entdecken müssen. Dies
würde zu
Dienstunterbrechungen führen.
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Somit
ist es erwünscht,
eine Weiterschaltung in einer Weise auszuführen, die diese nachteiligen Wirkungen
vermeidet und die Weiterschaltungseffizienz erhöht.
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EP 1058473 offenbart eine
Gruppenweiterschaltung in einem Zellenkommunikationsnetz. Das offenbarte
System ermöglicht
eine Weiterschaltung einer Gruppe von Mobilstationen zum Abbauen
einer Stauung in einer überlasteten
Zelle durch Weiterschalten einer Gruppe an eine unterlastete. Die
Weiterschaltung wird für
alle Mobilstationen in dieser Gruppe im Wesentlichen gleichzeitig
abgeschlossen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert.
Die abhängigen
Ansprüche
definieren besondere Ausführungsformen der
Erfindung.
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In
vielen Fällen
ist es in drahtlosen Mehrsprung-Zugriffsnetzen vorteilhaft, wenn
ein (vorzugsweise, aber nicht notwendig vollständiger) Baum oder Teilbaum
von Knoten eine koordinierte Weiterschaltung ausführt. Da
sich die Knoten für
den Zugriff auf einen AP auf weitere Knoten stützen, müssen sie solche Weiterschaltungen
koordinieren, um zu vermeiden, dass die weiteren Knoten, die mit
dem Knoten, der im Begriff ist, eine Weiterschaltung auszuführen, verbunden
sind, nachteilig beeinflusst werden. Durch Ausführen einer koordinierten Weiterschaltung für einen
Baum oder Teilbaum kann der Verlust der Konnektivität vermieden
werden. Falls z. B. die Wurzel eines solchen Baums oder Teilbaums,
angenom men B, eine Weiterschaltung ausführt, führt der vollständige Teilbaum
von Knoten, die durch den Knoten B mit einem AP verbunden werden,
ebenfalls eine Weiterschaltung aus. Dies vermeidet die Konnektivitätsverluste,
die entstehen würden,
falls B allein eine Weiterschaltung ausführen würde. Darüber hinaus ermöglicht die
vollständige
Weiterschaltung für
einen Baum von Knoten, dass er Funkbetriebsmittelmanagement-Betrachtungen
wie etwa die effiziente Anpassung an Wechsel von Funkbetriebsmittelmanagement-Parametern
wie die verfügbaren
Frequenzen bei Zugriffspunkten, die als Weiterschaltungskandidaten
wirken könnten,
die Belastung in der Funkinfrastruktur, die Signalstärke, verfügbare Dienste oder
dergleichen berücksichtigt.
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Dass
die Weiterschaltung auf "koordinierte Weise" ausgeführt wird,
kann bedeuten, dass die Weiterschaltung durch die Baumelemente auf
sequentielle Weise ausgeführt
wird, während
die Sequenz so gewählt
wird, dass es keinen Konnektivitätsverlust
gibt, oder so, dass der Konnektivitätsverlust minimiert wird. Dies
kann dadurch erfolgen, dass die sequentielle Weiterschaltung in
der Weise ausgeführt
wird, dass die Sequenz gemäß der Stelle
eines Endgeräts
in dem Baum, beginnend mit der Wurzel und daraufhin entlang des
Baums stromabwärts
gehend, bis die Blätter
erreicht sind, gewählt
wird. Eine weitere Möglichkeit
wäre, die
Weiterschaltung für
die Baumelemente gleichzeitig, vorzugsweise zu einem vorgegebenen
Zeitpunkt, auszuführen.
Dies kann einen Konnektivitätsverlust
einschließen,
wobei aber in diesem Fall die zum Ausführen der vollständigen Weiterschaltung
notwendige Zeit minimiert wird.
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Gemäß einem
Aspekt wird ein Verfahren geschaffen, in dem die Weiterschaltung
umfasst:
Bestimmen der Wurzel des Baums und des zweiten Zugriffspunkts;
Umschalten
des Wurzelknotens von dem ersten Zugriffspunkt zu dem zweiten Zugriffspunkt,
und
sequentielles Umschalten der Knoten des Baums beginnend bei dem
Wurzelknoten, inkrementell gefolgt von den weiteren Knoten in Übereinstimmung
mit ihrer Abfolge in Stromabwärtsrichtung.
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Dies
ermöglicht
eine koordinierte Weiterschaltung auf fast gleichzeitige Weise mit
minimalen Verlusten an Konnektivität.
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Gemäß einem
Aspekt umfasst das Verfahren ferner: Erzeugen einer Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht
durch einen Knoten in dem Maschennetz;
Weiterleiten der Anforderungsnachricht
beginnend bei dem Knoten in einer Stromaufwärtsrichtung, bis eine Autorität die Wurzel
des Baums und den ersten Zugriffspunkt bestimmen kann, und
in
Reaktion auf die Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht Bestimmen
des Wurzelknotens und des zweiten Zugriffspunkts.
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Die
Erzeugung und Weiterleitung einer Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht
stromaufwärts ist
eine effiziente Weise, den Wurzelknoten des Baums zu ermitteln,
dessen Knoten an der Weiterschaltung teilnehmen sollten. Durch die
Mehrsprungstruktur des Maschennetzes ermöglicht dies die Identifizierung
der einzelnen Elemente des Baums als jene Elemente, über die
die Nachricht zu dem Wurzelknoten nach oben geht.
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Das
Senden der Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht stromaufwärts folgt
der natürlichen Konfiguration
des Netzes. Auf ihrem Weg nach oben bewegt sich die Nachricht bis
zu dem letzten Knoten vor dem Zugriffspunkt durch die Elemente des
Netzes, die durch die Weiterschaltung beeinflusst werden können, nach
oben. Die Entscheidung über
den Knoten, der als der Wurzelknoten des Baums ausgewählt wird,
zu dem daraufhin weitergeschaltet werden soll, kann durch den ersten
Zugriffspunkt oder durch eine dedizierte Autorität, die mit dem Treffen einer
solchen Entscheidung betraut ist (und die die Informationen über den
ersten Zugriffspunkt empfängt),
getroffen werden. Die entscheidende Autorität (die eine dedizierte Funkbetriebsmittelmanagement-Einheit
sein kann) kann Funkbetriebsmittelmanagement-Betrachtungen wie etwa
verfügbare
Frequenzen bei den Kandidatenzugriffspunkten, die Funkbelastung,
die Konnektivität,
die Anzahl der Sprünge
oder dergleichen betrachten und auf dieser Grundlage die Auswahl
des zweiten Zugriffspunkts (an den die Weiterschaltung vorgenommen
wird) sowie des Knotens, der als die Wurzel des Baums wirkt, der
die Weiterschaltung ausführt,
entscheiden.
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Alternativ
kann eine Entscheidung über
die Wurzel des Baums und ebenfalls über den zweiten Zugriffspunkt
durch einen Knoten des Baums selbst getroffen werden. Zum Beispiel
kann sich die Weiterschaltungsnachricht auf dem Weg nach oben über einen
Netzknoten (ein Mobilendgerät)
bewegen, das selbst kompetent ist, den zweiten Zugriffspunkt und die
Wurzel des Baums zu entscheiden, woraufhin die Entscheidung getroffen
werden kann, möglicherweise
sogar ohne die Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht weiter stromaufwärts weiterzuleiten.
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Gemäß einem
Aspekt umfasst das Verfahren ferner: in jedem Zwischenknoten, durch
den sich die Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht auf ihrem Weg
stromaufwärts
bewegt, Sammeln von Informationen über die Zugriffspunkte, die
für die
Zwischenknoten sichtbar sind, und Hinzufügen der Informationen zu der
Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht.
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Dies
ermöglicht
die Sammlung von Informationen über
mögliche
zweite Zugriffspunkte, zu denen die Knoten bei einer Weiterschaltung
umschalten können.
Die somit gesammelten Informationen können daraufhin verwendet werden,
um zu bestimmen, zu welchem Zugriffspunkt die Weiterschaltung ausgeführt werden
sollte. Diese Entscheidung kann auf Funkbetriebsmittelmanagement-Betrachtungen
sowie auf den Fähigkeiten
der einzelnen Zugriffspunkte beruhen. Auf diese Weise können ebenfalls
Informationen über
die Fähigkeiten
der einzelnen (sichtbaren) Zugriffspunkte gesammelt werden und stromaufwärts zu dem
alten Zugriffspunkt weitergeleitet werden.
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Gemäß einem
Aspekt erhalten die verschiedenen Zugriffspunkte in dem Maschennetz
jeweils eine Tabelle über
die verschiedenen APs und die relevanten Parameter zum Bestimmen
des zweiten Zugriffspunkts als einen Weiterschaltungskandidaten aufrecht.
Diese Parameter können
die Frequenzen der jeweiligen Zugriffspunkte, ihre "Sichtbarkeit", d. h. Informationen
darüber,
welche Knoten in dem Netz sie entweder direkt oder über weitere
Knoten erreichen können,
ihre tatsächliche
und maximale Belastung, die von ihnen angebotenen Dienste und dergleichen
enthalten. Dies stellt sicher, dass die Zugriffspunkte immer Kenntnis
von den verfügbaren
Zugriffspunkten und ihren jeweiligen Fähigkeiten haben und ermöglicht dadurch
die Entscheidung darüber, zu
welchem Zugriffspunkt die Weiterschaltung erfolgen sollte, damit
sie auf effiziente und gut begründete Weise
erfolgt.
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Außerdem kann
die Tabelle die von den einzelnen Zugriffspunkten angebotenen Dienste,
zusätzliche
Informationen wie über
die Dienstqualität oder
dergleichen enthalten. Die Tabelle kann durch die Informationen,
die von den Weiterschaltungs-Anforderungsnachrichten gesammelt werden,
die sich zu dem Wurzelknoten stromaufwärts bewegen, aktualisiert werden.
Anstelle der durch die Zugriffspunkte aufrechterhaltenen Tabelle
(oder zusätzlich)
kann eine zentralisierte Autorität
bereitgestellt werden, die den Zugriffspunkt für die Weiterschaltung und die Baumelemente
entscheidet, wobei diese zentralisierte Autorität (die ein dedizierter Server
oder eine dedizierte Entität
in dem Netz sein könnte)
die notwendigen Informationen von den Weiterschaltungs-Anforderungsnachrichten
empfangen kann, die diese Informationen auf ihrem Weg in Stromaufwärtsrichtung gesammelt
haben.
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Die
Bestimmung über
den neuen Zugriffspunkt kann durch den alten Zugriffspunkt oder
durch irgendein damit verbundenes Modul oder durch irgendeine damit
verbundene Vorrichtung, möglicherweise
auch in Form einer Funkbetriebsmittelmanagement-Einheit, die die
Funkbetriebsmittel wie etwa verfügbare
Frequenzen, Dienste, Belastung, Signalstärke, Dienstqualität und dergleichen
für das
gesamte Netz managt, getroffen werden.
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Gemäß einem
Aspekt umfasst das Verfahren ferner: Weiterleiten einer Nachricht,
die Informationen über
den zweiten Zugriffspunkt enthält,
zu dem Wurzelknoten und stromabwärts
zu den Elementen des Baums.
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Dies
ermöglicht,
dass sich die Elemente des Baums auf die Weiterschaltung vorbereiten,
woraufhin sie Kenntnis darüber
haben, wohin umzuschalten ist, und dementsprechend ihre Vorbereitungen
treffen können.
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Gemäß einem
Aspekt werden die Knoten, die sich stromabwärts in Richtung der Blätter des Baums
befinden, entweder wie die Wurzel des Baums mit dem neuen Zugriffspunkt
verbunden oder bleiben alternativ bei ihrem alten Zugriffspunkt.
Dies ermöglicht,
dass jene Knoten, die weiter mit dem alten Zugriffspunkt verbunden
werden können,
ihre Verbindung zu dem alten Zugriffspunkt aufrechterhalten, was
je nach den Umständen,
z. B., wenn der neue Zugriffspunkt nicht die Dienste anbietet, die
sie bisher verwendet haben, oder nicht dieselbe Dienstqualität anbietet,
für sie
bevorzugt sein kann.
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Gemäß einem
Aspekt enthält
die stromabwärtige
Nachricht Synchronisationsinformationen, um eine koordinierte Weiterschaltung
der Knoten des Baums zu ermöglichen.
Dies ermöglicht,
die Weiterschaltung der Baumknoten in einer koordinierten Weise
auszuführen
und somit die Konnektivitätsverluste
wegen der Weiterschaltung zu minimieren. Die Synchronisationsinformationen
könnten,
z. B. durch einen Zeitpunkt, zu dem die Weiterschaltung ausgeführt werden
sollte, explizit spezifiziert werden oder könnten, z. B. dadurch, dass
die Weiterschaltung ausgelöst
wird, während
die Nachricht empfangen wird, implizit spezifiziert werden.
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Gemäß einem
Aspekt wird ferner ein Maschennetz geschaffen, das umfasst:
eine
Einrichtung zum Ausführen
einer Weiterschaltung für
mehrere Knoten des Maschennetzes von einem ersten Zugriffspunkt
zu einem zweiten Zugriffspunkt, wobei die mehreren Knoten einen
Knotenbaum bilden, wobei der Baum einen Wurzelknoten und einen oder
mehrere weitere Knoten, die mit dem Wurzelknoten entweder direkt
oder über
Zwischenknoten verbunden sind, umfasst und wobei die Weiterschaltung
für den
Knotenbaum in einer koordinierten Weise ausgeführt wird.
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Gemäß einem
Aspekt wird ferner ein mobiler Knoten geschaffen, der so beschaffen
ist, dass er eine Verbindung mit einem Maschennetz ermöglicht, wobei
der mobile Knoten umfasst: eine Einrichtung zum Ausführen eines
Verfahrens gemäß einer
der Ausführungsformen
der Erfindung.
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Gemäß einem
Aspekt wird ferner ein mobiler Knoten geschaffen, der so beschaffen
ist, dass er eine Verbindung mit einem Maschennetz ermöglicht, wobei
der mobile Knoten umfasst: eine Einrichtung zum Ausführen eines
Verfahrens gemäß einer
der Ausführungsformen
der Erfindung. Der mobile Knoten kann ein Zellentelephon, ein Smartphone,
ein PDA, ein Notebook oder Laptop oder irgendetwas Ähnliches
sein, das/der als ein Knoten in einem solchen Maschennetz wirken
kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
eine Maschennetzumgebung, in der ein Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ausgeführt
werden kann.
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2 veranschaulicht
die ersten drei Schritte einer Baumweiterschaltung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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3 veranschaulicht
den Schritt des Vorbereitens einer Baumweiterschaltung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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4 veranschaulicht
die tatsächliche
Ausführung
einer Baumweiterschaltung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 veranschaulicht
ein Verfahren für
eine Weiterschaltung in einem Maschennetz gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung. In dieser Ausführungsform
ist angenommen, dass die zwei Zugriffspunkte AP1 und AP2 mit verschiedenen
Frequenzen arbeiten. In dieser Ausführungsform kann es in mehreren
Fällen
nützlich
sein, eine Weiterschaltung für
einen Baum oder für
einen Teilbaum auszuführen.
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Beispiele
solcher Fälle
sind:
- 1. Falls sich der Knoten B mit dem AP2
mit einer anderen Frequenz verkoppeln muss, müssen sich A und A' ebenfalls verkoppeln – anderenfalls
können
sie (möglicherweise)
nicht mit irgendeinem AP verbunden werden. Dies kann z. B. an der
Tatsache liegen, dass sie sich außerhalb des durch AP1 versorgten
Bereichs und möglicherweise auch
außerhalb
irgendeines weiteren Zugriffspunkts befinden, sodass ihre einzige
Möglichkeit, die
Verbindung nicht zu verlieren, darin besteht, dass sie durch den
Knoten B mit einem Zugriffspunkt verbunden werden. Das heißt, dass
A und A' die Frequenz
ebenfalls wechseln müssen.
- 2. Falls sich A, z. B. wegen anderer bei AP2 verfügbarer Merkmale,
mit AP2 verkoppeln muss, muss sich der Knoten B (und möglicherweise
A') ebenfalls verkoppeln.
Der Grund kann derselbe wie im Fall 1 sein, d. h., dass der Knoten
A allein möglicherweise
nicht mit irgendeinem Zugriffspunkt verbunden werden kann, da er
sich nicht in dem durch irgendeinen Zugriffspunkt versorgten Bereich
befindet.
- 3. Falls der AP1 den Knoten A oder den Knoten B, z. B. wegen
des Funkbetriebsmittelmanagements (z. B., da die Belastung in AP1
zu groß ist
und AP2 freie Kapazität
hat), zu AP2 zuweisen möchte,
sollten alle 3 Knoten zu AP2 weiterschalten. Anderenfalls kann das
Risiko bestehen, dass für einige
der Knoten die Konnektivität
verlorengeht.
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In
dieser Ausführungsform
wird in irgendeinem der obigen Fälle
eins bis drei eine Weiterschaltung für einen Baum oder für einen
Teilbaum und nicht für
einen ein zelnen Knoten allein ausgeführt. Der Baum oder Teilbaum
kann einen Wurzelknoten (wie in dieser Ausführungsform den Knoten B) und
einen oder mehrere weitere Knoten, entweder Zwischenknoten oder
Blattknoten oder beide (in dieser Ausführungsform die Knoten A und
A'), umfassen. Falls
von einem "Baum" oder von einem "Teilbaum" gesprochen wird,
sind diese Begriffe zum größten Teil
austauschbar. Eine Baumstruktur bedeutet, dass es einen Wurzelknoten
gibt und dass der Baum gemäß der altbewährten Bedeutung
dieser Wörter durch
Zweige und Blätter
gebildet ist, während
ein Knoten ein Wurzelknoten, ein Zweigknoten oder ein Blattknoten
sein kann. Wenn der Wurzelknoten eines solchen Baums der Zugriffspunkt
ist oder (wie etwa B in 1) ein Knoten ist, der direkt
mit einem Zugriffspunkt verbunden ist, sollte von einem "Baum" gesprochen werden,
während
dann, wenn sich der Wurzelknoten (wie etwa der Knoten A in 1 unter
der Annahme, dass es weitere stromabwärtige Knoten jenseits des Knotens
A gibt) weiter stromabwärts
in Richtung auf die Blätter
befindet, von einem "Teilbaum" gesprochen werden
sollte. Allerdings sind diese zwei Begriffe im Folgenden zum größten Teil
austauschbar, wobei eine koordinierte Weiterschaltung in diesem
Sinn durch einen "Baum" oder durch einen "Teilbaum" ausgeführt werden
kann.
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Darüber hinaus
wird die Weiterschaltung auf "koordinierte
Weise" ausgeführt. Das
heißt,
dass die Elemente des Baums, die die Weiterschaltung ausführen, sie
entweder gleichzeitig, fast gleichzeitig oder wenigstens gemäß einer
bestimmten Abfolge oder Reihenfolge ausführen. Es gibt eine Beziehung zwischen
der Weiterschaltung der Baumelemente, wobei sie z. B. alle gleichzeitig
ausgeführt
werden oder alle sequentiell ausgeführt werden, wobei dann aber
die einzelnen Weiterschaltungen für die Baumelemente innerhalb
eines verhältnismäßig engen
Zeitrahmens ausgeführt
werden, was es angebracht macht, von einer "einzelnen Weiterschaltung" zu sprechen. Der
Begriff koordiniert bedeutet auf jeden Fall, dass selbst dann, wenn
zwei Elemente eines Baums nicht genau im gleichen Moment weiterschalten,
ihre Weiterschaltung dennoch durch eine Funktionsbeziehung (z. B.
durch einen gemeinsamen "Auslöser" und/oder durch einen
verhältnismäßig engen Zeitrahmen,
innerhalb dessen die Weiterschaltung ausgeführt wird) verknüpft ist.
Ein Beispiel eines solchen "engen" Zeitrahmens könnte eine
Zeitdauer sein, die weniger als 5 Sekunden, vorzugsweise weniger
als eine Sekunde, noch weiter bevorzugt wesentlich weniger als 100
Millisekunden dauert, wobei die Baumweiterschaltung innerhalb diesen
Zeitrahmens ausgeführt
wird. Ein weiteres Beispiel eines solchen engen Zeitrahmens könnte ein
Zeitrahmen der Art sein, dass die Weiterschaltung des vollständigen Baums
innerhalb eines Zeit rahmens ausgeführt wird, der durch den Nutzer
nicht oder fast nicht wahrnehmbar ist, mit anderen Worten der Art,
dass die Weiterschaltung vom Standpunkt des Nutzers aus praktisch
fast gleichzeitig ausgeführt
wird.
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Um
zu ermöglichen,
dass ein vollständiger Baum
oder Teilbaum eine Weiterschaltung gleichzeitig oder praktisch fast
gleichzeitig ausführt,
können mehrere
Probleme entstehen. Zunächst
ist es notwendig, den Baum und seine Elemente zu bestimmen, die
die durch eine Anforderung von einem Knoten oder von einem Zugriffspunkt
ausgelöste
Weiterschaltung gleichzeitig ausführen sollten. Zum Beispiel
wird der Fall betrachtet, dass ein Knoten A zu einem neuen AP mit
einer anderen Frequenz wechseln muss, aber keine direkte Konnektivität oder Mehrsprung-Konnektivität zu irgendeinem
weiteren AP besitzt. In diesem Fall müssen möglicherweise weitere Knoten
(stromaufwärts
zu dem AP) ebenfalls zu dem neuen AP und zu einer neuen Frequenz
wechseln. In diesem Fall braucht der Knoten A eine Art und Weise,
um einen solchen stromaufwärtigen
Knoten zu ermitteln und eine solche Baumweiterschaltung zu initiieren.
Wenn der Baum für
die Weiterschaltung bestimmt worden ist und die tatsächliche Weiterschaltung
bevorsteht, ist es darüber
hinaus bevorzugt, die Weiterschaltung in einer Weise auszuführen, die
die Unterbrechung minimiert. Im Folgenden werden Ausführungsformen
beschrieben, die diese Aspekte berücksichtigen und geeignete Lösungen bieten.
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
Erfindung beschrieben, die etwas ausführlicher beschreibt, wie die
zu dem Baum oder Teilbaum gehörenden
Knoten identifiziert werden.
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In
dieser Ausführungsform
wird ein Protokoll ausgeführt,
das die folgenden Schritte umfasst:
- 1. Das
Protokoll identifiziert auf der Grundlage eines Auslösers (von
einem Knoten oder von einem AP) den Teilbaum und die Wurzel des
Teilbaums für
die Weiterschaltung. Zu diesem Zweck wird von dem Knoten, der zu
einem neuen AP wechseln muss, eine Nachricht zu seinem alten AP
gesendet. Alle Knoten, die diese Nachricht auf dem Weg zu dem alten
AP weitergeben, fügen
Informationen über
die Nachricht über
sichtbare APs hinzu. Daraufhin trifft der (alte) AP eine Entscheidung,
die Folgendes enthält:
a.
Identifizieren des neuen Zugriffspunkts, zu dem die Weiterschaltung
ausgeführt
wird,
b. Identifizieren der Wurzel des Teilbaums.
- 2. Koordinieren der schrittweisen Weiterschaltung zwischen den
Knoten, beginnend von der Wurzel, um eine Baumweiterschaltung mit
minimaler Unterbrechung auszuführen.
Das heißt,
dass die Wurzel die Knoten über
den Ziel-AP und über
die Frequenz usw. für
die Weiterschaltung informiert. Daraufhin führt die Wurzel eine Weiterschaltung aus,
wobei die Knoten unterhalb in dem Baum für kurze Zeit die Konnektivität verlieren,
wobei sie aber bereits die neue Frequenz/die neuen Parameter der
Wurzel kennen und schneller wieder mit der Wurzel und ferner mit
dem neuen AP2 verbunden werden können.
Dieser Prozess wird den Baum abwärts
bis zu den Blättern
inkrementell wiederholt.
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Die
Auswahl des Wurzelknotens des (Teil-)Baums, der eine Weiterschaltung
ausführen sollte,
kann auf mehreren Betrachtungen beruhen. Gemäß einer ersten Ausführungsform,
in der die Weiterschaltung nicht durch einen Knoten, sondern durch
einen Zugriffspunkt ausgelöst
wird, kann die Auswahl auf Funkbetriebsmittelmanagement-Betrachtungen,
z. B. auf Funkbelastungs- und Funkfrequenzbetrachtungen, beruhen.
Zum Beispiel kann der Zugriffspunkt zu viele Knoten bedienen, die
mit ihm verbunden werden, sodass eine kritische Situation der Art
entstehen kann, dass der Zugriffspunkt keine Verbindungsanforderungen
von neu eintretenden Knoten annehmen kann. Aus Sicht des Funkfrequenzmanagements
kann dies eine Verschiebung eines Teils der mit diesem Zugriffspunkt
verbundenen Knoten zu einem anderen Zugriffspunkt, der derzeit eine
weniger starke Belastung hat, erfordern.
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Daraufhin
kann die Entscheidung in der Weise getroffen werden, dass zunächst auf
der Grundlage der Belastung der verschiedenen Nachbarzugriffspunkte
ein geeigneter Nachbarzugriffspunkt ausgewählt wird. Daraufhin sucht der
Zugriffspunkt, von dem die Weiterschaltung beginnen sollte, unter den
mit ihm verbundenen Knoten nach einem geeigneten Wurzelknoten, der
zusammen mit seinem entsprechenden (Teil-)Baum zu dem ausgewählten Nachbarzugriffspunkt
verschoben oder umgeschaltet werden kann. Zu diesem Zweck kann geprüft werden,
für welche
der Knoten, die direkt mit dem alten Zugriffspunkt verbunden sind,
der ausgewählte
neue Zugriffspunkt "sichtbar" ist, mit anderen
Worten, welche der Knoten ebenfalls mit diesem neuen Zugriffspunkt
verbunden werden könnten.
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Diese
Informationen könnten
entweder dadurch erhalten werden, dass diese Informationen von den
einzelnen Knoten angefordert werden, die ihrerseits prüfen können, welche
Zugriffspunkte für
sie sichtbar (erreichbar) sind, oder können auf der Grundlage von
Ortsinformationen über
die Knoten erhalten werden, die für den alten Zugriffspunkt verfügbar sein
könnten.
Es wird hier angemerkt, dass die Informationen über "sichtbare" oder "erreichbare" Zugriffspunkte für einen bestimmten Knoten nicht
nur solche Zugriffspunkte enthalten können, die direkt "sichtbar" oder erreichbar
sind, sondern auch jene Zugriffspunkte, die nur über weitere (Zwischen-)Knoten
zugänglich
oder erreichbar sind. In 1 ist dies schematisch durch
die Verbindung zwischen den Knoten B und C veranschaulicht, die
angaben, dass die Verbindung von B zu AP2 über den Zwischenknoten C vorgenommen
werden kann.
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Wenn
eine koordinierte Baumweiterschaltung ausgeführt wird, müssen mehrere Entscheidungen
getroffen werden. Zunächst
muss der neue Zugriffspunkt bestimmt werden, zu dem eine Weiterschaltung
ausgeführt
werden sollte. Zweitens muss der Wurzelknoten des Baums bestimmt
werden, der die koordinierte Weiterschaltung ausführen sollte. Diese
zwei Entscheidungen werden nun im Folgenden etwas ausführlicher
erläutert.
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Falls
es als neuen Zugriffspunkt für
die Weiterschaltung mehrere Kandidaten gibt, kann der alte Zugriffspunkt
(oder irgendeine für
das Treffen einer solchen Entscheidung kompetente "Autorität") denjenigen Kandidaten
auswählen,
der hinsichtlich relevanter Parameter, die eine solche Entscheidung
beeinflussen, am besten passt. Diese Parameter können z. B. an dem Funkbetriebsmittelmanagement
beteiligte Parameter, z. B. den einzelnen Zugriffspunkten zugewiesene
Funkfrequenzen, sein. Die Entscheidung, zu welchem Zugriffspunkt
die Weiterschaltung ausgeführt
werden sollte, kann z. B. auf Funkfrequenzmanagement-Betrachtungen beruhen, wobei
z. B. ein neuer Zugriffspunkt ausgewählt werden kann, der die Belastung
des alten Zugriffspunkts verringert, während der neue Zugriffspunkt
noch freie Kapazität
besitzt. Falls auf der Grundlage dieser Betrachtungen mehrere neue
Zugriffspunkte möglich wären, könnte eine
Auswahl auf weiteren Kriterien beruhen, wobei z. B. der ausgewählt werden
könnte, der
die Belastung des alten Zugriffspunkts verringert, während er
selbst immer noch die niedrigste Belastung aufweist, sodass für die Funkbelastung
ein am meisten ausgeglichener Zugang erzielt werden kann.
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Hinsichtlich
des Wurzelknotens des Baums, für
den die Weiterschaltung ausgeführt
wird, kann eine etwas andere Entscheidungsstrategie verfolgt werden.
Um zunächst
die zu entscheidende Frage zu veranschaulichen, wird Bezug genommen
auf 2, wobei angenommen werden sollte, dass es stromabwärts unterhalb
der Knoten A und A' weitere
Knoten gibt, die aber in 2 nicht gezeigt sind. Falls
von irgendeinem dieser Knoten eine Weiterschaltungsanforderung erzeugt
wird, kann derjenige Baum, der weitergeschaltet wird, die Wurzel
B oder irgendeinen anderen Knoten weiter stromabwärts zu dem
Knoten, von dem die Weiterschaltungsanforderung ausgegangen ist,
als einen Wurzelknoten haben.
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Unter
der Annahme, dass es mehrere Kandidaten als Wurzelknoten für die Weiterschaltung
gibt, kann der alte Zugriffspunkt (oder irgendeine weitere für das Treffen
einer solchen Entscheidung kompetente "Autorität") denjenigen Kandidaten auswählen, der
hinsichtlich der relevanten Parameter, die diese Entscheidung beeinflussen,
am besten passt. Diese Parameter können z. B. an dem Funkbetriebsmittelmanagement
beteiligte Parameter, z. B. eine Funkbelastung, sein. Zum Beispiel
könnte
die Auswahl so getroffen werden, dass als der Wurzelknoten ein Knoten
ausgewählt
wird, der die Funkbelastung bei dem alten Zugriffspunkt im größten Umfang
verringert. In dem vorliegenden Beispiel und anhand von 2 wäre dies
der Knoten B. Falls die Funkbelastung bei dem neuen Zugriffspunkt
bereits verhältnismäßig groß ist, kann
dagegen ein weiter stromabwärts
befindlicher Knoten (wie etwa der Knoten A oder ein weiterer noch
weiter stromabwärts
befindlicher Knoten, der in 2 nicht
gezeigt ist) als der Wurzelknoten ausgewählt werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
können
weitere Parameter berücksichtigt
werden. Solche zusätzlichen
Parameter können
z. B. die Anzahl der Sprünge,
die notwendig sind, um mit einem neuen Zugriffspunkt verbunden zu
werden, oder die Signalstärke, die
bei der Wahl eines bestimmten Wurzelknotens erzielt werden kann,
enthalten. Anhand von 2 kann z. B. angenommen werden,
dass der neue Zugriffspunkt AP2 durch den Knoten B über den
Knoten C mit einer verhältnismäßig niedrigen
Signalstärke
erreichbar ist und dass alternativ der Zugriffspunkt AP2 ebenfalls
durch den Knoten A, aber über
die Zwischenknoten D und C, erreicht werden könnte. In dieser Ausführungsform
wird der Anzahl der Sprünge (wobei
eine kleinere Anzahl von Sprüngen
bevorzugt ist) eine höhere
Gewichtung als der Signalstärke
gegeben, wobei aus diesem Grund der Knoten B eher als der Knoten
A als ein Wurzelknoten ausgewählt würde. Allerdings
sind ebenfalls an dere Schemata für
die Bestimmung des Wurzelknotens denkbar, wobei die Parameter, die
die Entscheidung beeinflussen, gesammelt werden können und
daraufhin die Entscheidung getroffen werden kann.
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Es
sollte hier erwähnt
werden, dass diese Entscheidung nicht notwendig durch den Zugriffspunkt
selbst getroffen werden muss, von dem die Weiterschaltung beginnt.
Stattdessen kann es eine spezifische und dedizierte Entität (z. B.
eine Funkbetriebsmittelmanagement-Einheit) geben, die durch dedizierte
Software oder Hardware oder durch beide implementiert sein kann
und die für
das Treffen einer solchen Entscheidung verantwortlich ist. Daraufhin werden
die relevanten Parameter zu einer solchen "Entscheidungen treffenden Autorität" weitergeleitet, die
die Entscheidung daraufhin auf der Grundlage der relevanten Parameter
in der Weise treffen kann, dass das Funkbetriebsmittelmanagement
optimiert wird. Daraufhin informiert sie die Netzelemente über die
Entscheidung.
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Gemäß einer
Ausführungsform
können
sogar die Netzknoten an der Entscheidung beteiligt sein und sogar
mit dem Treffen der Entscheidung betraut werden. Zum Beispiel kann
der in 2 gezeigte Netzknoten B durch eine geeignete Software
und Hardware so beschaffen sein, dass er als eine Entscheidungen
treffende Autorität
arbeitet und entscheiden kann, dass entweder er selbst oder irgendein
weiterer Knoten stromabwärts
bei der Weiterschaltung als ein Wurzelknoten wirken kann.
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Wenn
der Wurzelknoten oder der neue Zugriffspunkt für die Weiterschaltung ausgewählt worden
ist, kann die Weiterschaltung für
den somit bestimmten Baum ausgeführt
werden. In einer Ausführungsform
sind alle stromabwärtigen
Knoten in dem durch den somit ausgewählten Wurzelknoten definierten
Baum in der Weiterschaltung enthalten, mit anderen Worten, der vollständige Baum
(oder Teilbaum), beginnend von dem ausgewählten Wurzelknoten bis hinab
zu jedem Blattknoten, führt
die Weiterschaltung aus.
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Das
Auslösen
der Weiterschaltung kann durch einen Zugriffspunkt oder durch die
Entscheidungen treffende Autorität,
die den nächsten
Zugriffspunkt und den Wurzelknoten entscheidet, ausgeführt werden.
Alternativ kann die Auslösung
einer Weiterschaltung durch einen Knoten des Netzes ausgeführt werden,
der – entweder
direkt oder über
weitere Zwischenknoten – mit
einem Zugriffspunkt verbunden ist.
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Im
Folgenden wird eine solche Ausführungsform,
in der die Weiterschaltung nicht durch den Zugriffspunkt oder durch
die Entscheidungen treffende Autorität, sondern eher durch einen
(auslösenden) Knoten,
der entweder direkt oder indirekt über einen oder mehrere weitere
Zwischenknoten mit einem Zugriffspunkt verbunden ist, ausgelöst wird,
etwas ausführlicher
beschrieben. In diesem Fall enthält
der an der Weiterschaltung beteiligte Baum in einem Fall, beginnend
von dem auslösenden
Knoten bis hinauf zu dem Zugriffspunkt, alle Knoten in Stromaufwärtsrichtung,
wobei der letzte stromaufwärtige
Knoten direkt mit dem Zugriffspunkt verbunden ist und daraufhin
die Wurzel des Baums bildet. In einem Fall sind die Elemente des
Baums, beginnend von dem Wurzelknoten, alle Knoten in Stromabwärtsrichtung.
In einem typischen Fall umfasst eine Weiterschaltung dann den vollständigen Baum,
obgleich eine solche Weiterschaltung eines "vollständigen Baums", wie aus einigen
später
beschriebenen Ausführungsformen
offensichtlich wird, nicht notwendig der Fall ist.
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Die
Auswahl des neuen Zugriffspunkts, zu dem die Weiterschaltung ausgeführt wird,
kann – wie in
der zuvor beschriebenen Ausführungsform – ebenfalls
auf Funkbetriebsmittelmanagement-Betrachtungen beruhen. In einer
alternativen Ausführungsform ist
der Wurzelknoten nicht der Knoten, der sich in Stromaufwärtsrichtung
am nächsten
bei dem Zugriffspunkt befindet, sondern eher ein Zwischenknoten,
der sich ebenfalls, beginnend von dem auslösenden Knoten, in Stromaufwärtsrichtung
befindet, aber nicht derjenige ist, der direkt mit dem Zugriffspunkt verbunden
ist. Ob der Knoten, der sich am weitesten stromaufwärts befindet,
oder ein weiter stromabwärts befindlicher
Knoten als der Wurzelknoten ausgewählt wird, kann – wie in
der vorigen Ausführungsform – ebenfalls
anhand von Funkbetriebsmittelmanagement-Betrachtungen entschieden
werden, wobei die Entscheidung wie in der vorigen Ausführungsform ebenfalls
durch eine Entscheidungen treffende Autorität getroffen werden kann. Zum
Beispiel kann das Auswählen
des Knotens, der sich am meisten stromabwärts befindet, zu einem Baum
führen,
der bei Betrachtung der Belastung des neuen Zugriffspunkts zu groß ist, um
weitergeschaltet zu werden. In diesem Fall kann entschieden werden,
dass nur ein Teilbaum weitergeschaltet wird, dessen Wurzelknoten
sich weiter in der Stromabwärtsrichtung
befindet. In einem anderen Fall kann die Auswahl des am meisten stromaufwärts befindlichen
Knotens als der Wurzelknoten bewirken, dass eine Weiterschaltung
des somit definierten Baums hinsichtlich der Anzahl der Sprünge nach
der Weiterschaltung zu einer kürzeren Länge des
Verbindungswegs führen würde als
es der Fall wäre,
wenn ein weiter stromabwärts
befindlicher Knoten als der Wurzelknoten für den weiterzuschaltenden Baum
ausgewählt
würde.
Dies kann der Fall sein, falls nur der weiter stromaufwärtige Knoten möglicherweise
mit einem Knoten verbunden werden kann, der sich näher zu einem
Zugriffspunkt befindet. In diesem Fall kann die Entscheidungen treffende Autorität einen
stromaufwärts
befindlichen Knoten als den Wurzelknoten auswählen. Wenn ein weiter stromabwärts befindlicher
Knoten über
eine kleinere Anzahl von Sprüngen
als ein weiter stromaufwärtiger Knoten
mit dem neuen Zugriffspunkt verbunden werden kann, kann andererseits
dieser weiter stromabwärtige
Knoten als Wurzelknoten für
den weiterzuschaltenden Baum ausgewählt werden. In diesem Fall
könnte
davon gesprochen werden, dass eher ein "Teilbaum" als ein "Baum" weitergeschaltet
wird, da der Wurzelknoten kein Knoten ist, der sich in der drahtlosen
Netzstruktur am meisten stromaufwärts, sondern weiter stromabwärts befindet,
wodurch im Vergleich zu einer "Gesamtbaumstruktur", wie sie durch einen
Knoten definiert würde,
der direkt mit dem Zugriffspunkt verbunden ist, nur eine Teilstruktur ausgewählt wird.
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In
den vorstehenden beiden Ausführungsformen
gibt es mehrere Knoten, die einen Baum bilden, dessen Knoten von
einem Zugriffspunkt zu einem weiteren Zugriffspunkt weitergeschaltet
werden. Im Vergleich dazu, dass die Weiterschaltung einzeln für einzelne
Knoten ausgeführt
wird, schafft dies mehrere Vorteile. Zum Beispiel können gemäß diesen
Ausführungsformen
APs (oder andere "Entscheidungen treffenden
Autoritäten") Bäume oder
Teilbäume
von Knoten weiteren APs zuweisen, was nützlich für den Lastausgleich oder für das Funkbetriebsmittelmanagement
ist. Da der Baum oder Teilbaum aus geographisch angrenzenden Knoten
besteht, kann dies für
die Funkbetriebsmittel/Störungs-Steuerung verwendet
werden. Eine Entscheidungen treffende Autorität (die ein Zugriffspunkt sein
kann) hat Kenntnis von den relevanten Parametern, um eine solche
Entscheidung zu treffen, wobei die Entscheidungen treffende Autorität anhand
dieser Parameter z. B. entscheiden kann, einen bestimmten Baum oder
Teilbaum zu einem anderen Zugriffspunkt weiterzuschalten, der z.
B. eine andere Frequenz besitzt, wodurch (z. B. im Sinn der Vermeidung
von Störungen,
des Lastausgleichs usw.) ein effektiveres Funkbetriebsmittelmanagement
erzielt wird.
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Darüber hinaus
können
Knoten mit Hilfe weiterer Knoten (oder ausgelöst durch weitere Knoten) zu
weiteren Zugriffspunkten weiterschalten, was durch die einzelne
Weiterschaltung nicht möglich
ist. Dies erfolgt dadurch, dass eine Weiter schaltung weiter stromaufwärtiger Knoten,
die sich stromaufwärts von
einem Knoten befinden können,
der die Weiterschaltung initiiert, zu einem neuen Zugriffspunkt
ausgelöst
wird. Falls ein Teilbaum eine Weiterschaltung ausführt, können darüber hinaus
alle seine Knoten eine effiziente koordinierte Weiterschaltung ausführen, d.
h., die Konnektivitätsverluste
werden minimiert.
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Im
Folgenden wird eine weitere Ausführungsform
beschrieben, die die Prozedur einer Teilbaumweiterschaltung in Verbindung
mit den 2 bis 4 ausführlicher
beschreibt. 2 veranschaulicht den ersten
bis dritten Schritt, die gemäß dieser
Ausführungsform
ausgeführt
werden.
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Schritt
1 – Neue
AP-Anforderung: Der Knoten A fordert z. B. deshalb, weil andere
Fähigkeiten erforderlich
sind, die durch den alten Zugriffspunkt nicht erfüllt werden
können
und die es erforderlich machen, zu einem anderen Zugriffspunkt umzuschalten,
einen neuen AP an. Eine solche Fähigkeit
könnte z.
B. ein Dienst oder eine Dienstqualität sein, der/die durch einen
neuen Zugriffspunkt, jedoch nicht durch den, mit dem der Knoten
derzeit verbunden ist, angeboten wird.
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Schritt
2 – Weiterschaltungsanforderung (HO-Anforderung):
Der Knoten A sendet über
B eine Anforderung zu AP1 (die Nachrichten 2a) und 2) in 2).
B fügt,
falls verfügbar,
Informationen über
erreichbare APs hinzu. Das heißt,
dass die Anforderung auf ihrem Weg in Stromaufwärtsrichtung Informationen über "sichtbare" Zugriffspunkte,
d. h. über Zugriffspunkte,
die durch die Zwischenzugriffspunkte, durch die die Weiterschaltungsnachricht
auf ihrem Weg stromaufwärts
geht, erreicht werden können, sammelt.
Die Nachricht 2) in 2 kann dann solche zusätzlichen
Informationen enthalten, die schematisch in 2 durch
(B, AP2) angegeben sind, während
AP2 einen "sichtbaren" Zugriffspunkt angibt
und B den Knoten angibt, für
den er sichtbar ist. Diese Informationen können daraufhin später von
der Entscheidungen treffenden Autorität als relevante Informationen
verwendet werden, um zu entscheiden, welcher neue Zugriffspunkt
ausgewählt
wird, sowie, welcher Knoten als der Wurzelknoten des weiterzuschaltenden
Baums ausgewählt
wird.
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Schritt
3 – Baumweiterschaltungsvorbereitung:
Der AP1 entscheidet, dass der vollständige Teilbaum unter dem Knoten
B zu einem neuen Zugriffspunkt AP2 weitergeschaltet werden muss,
und löst aus,
dass B die Baumweiterschaltung initiiert. Dies ist in 2 schematisch
durch die Nachricht 3) angegeben. In dieser Ausführungsform ist AP1 die Entscheidungen
treffende Autorität,
die den neuen Zugriffspunkt und den ausgewählten Wurzelknoten entscheidet.
In einer alternativen Ausführungsform
könnte AP1
die Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht und die durch diese Anforderungsnachricht
auf ihrem Weg stromaufwärts
gesammelten Informationen zu einer getrennten Entscheidungen treffende
Autorität weiterleiten,
die daraufhin eine Entscheidung trifft, wobei sie möglicherweise
ebenfalls Informationen berücksichtigt,
die von verschiedenen Teilen des Netzes, z. B. von anderen Zugriffspunkten,
erhalten wurden. In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen,
dass AP2 auf einer anderen Frequenz arbeitet und dass anhand von
Funkbetriebsmittelmanagement-Betrachtungen sowie anhand von Betrachtungen,
die die Fähigkeiten
der Zugriffspunkte in dem Netz betreffen, durch die Entscheidungen
treffende Autorität
AP2 als der neue Zugriffspunkt ausgewählt wurde. Das heißt, dass
der weiterzuschaltende Baum zu einer neuen Frequenz umschalten muss.
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Um
ein Weiterschaltungsverfahren gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung weiter zu veranschaulichen, wird nun auf 3 Bezug
genommen. Hier ist angenommen, dass die Entscheidungen treffende
Autorität,
hier AP1, entschieden hat, dass die Weiterschaltung über den
Knoten C zu AP2 ausgeführt
werden sollte.
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Schritt
4 – Baumweiterschaltungsvorbereitung:
In diesem in 3 veranschaulichten Schritt benachrichtigt
der Knoten B die Knoten in seinem Teilbaum, für die er der Wurzelknoten ist,
dass sie zusammen mit B eine Weiterschaltung ausführen sollten.
Zu diesem Zweck werden die notwendigen Informationen wie etwa die
ID des neuen Zugriffspunkts, die neue Frequenz und irgendwelche
weiteren für
die Weiterschaltung notwendigen Parameter zu diesen Knoten übermittelt.
Dies ist schematisch durch die in 3 gezeigten
Nachrichten 4) veranschaulicht. Die Knoten, die sich stromabwärts (in
Richtung der Blätter
des Teilbaums) befinden, können
entweder nach alternativen APs suchen (z. B., wie im Folgenden etwas
ausführlicher
beschrieben wird, bei ihrem alten Zugriffspunkt bleiben) oder B
zu AP2 folgen. Üblicherweise
bedeutet es weniger Aufwand, dem Knoten B zu AP2 zu folgen, da die
stromabwärtigen
Knoten die Verbindung zu ihren jeweiligen stromaufwärtigen Knoten
weiter verwenden können,
d. h., es ist keine "vollständige Weiterschaltungsprozedur" notwendig, die den
Aufbau einer Verbindung mit dem neuen Zugriffspunkt, das Aushandeln
von Kommunikationsparametern usw. umfasst. Stattdessen kann die
bereits vorhandene Verbindung mit dem stromaufwärtigen Knoten verwendet werden,
wobei nur einige Parameter wie etwa die Frequenz an den neuen Zugriffspunkt
angepasst werden müssen.
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Anhand
von 4 wird nun die Ausführung der tatsächlichen
Weiterschaltung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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Schritt
5 – Tatsächliche
Weiterschaltung: In diesem Schritt, der in 4 veranschaulicht
ist, führt der
Wurzelknoten des Teilbaums die Weiterschaltung aus. Dies ist schematisch
durch den in 4 mit 5) bezeichneten Pfeil
veranschaulicht. In diesem Fall ist der Wurzelknoten der Knoten
B. In dieser Ausführungsform
wird mit dem Knoten B nicht direkt, sondern über den Zwischenknoten C mit
dem neuen Zugriffspunkt AP2 verbunden. Alternativ könnte B ebenfalls
direkt mit dem Zugriffspunkt AP2 verbunden werden, falls er sich
in dem Versorgungsbereich von AP2 befindet. Die Entscheidung, zu
welchem Zugriffspunkt und über
welchen Weg (direkt oder über einen
Zwischenknoten) die Weiterschaltung ausgeführt werden sollte, kann anhand
der tatsächlich
verfügbaren
Zugriffspunkte und der Wege, durch die sie erreicht werden können, durch
den vorherigen Zugriffspunkt AP1 (oder durch irgendeine andere Entscheidungen
treffende Autorität)
erfolgen. Die Informationen über
die verfügbaren
Zugriffspunkte werden in dem zuvor beschriebenen Schritt 2 erhalten, angesammelt
und zu dem alten Zugriffspunkt AP1 weitergeleitet, während die
Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht ihren Weg stromaufwärts zu dem alten
Zugriffspunkt AP1 nimmt und während
sie Informationen über
verfügbare
Zugriffspunkte sammelt. Die Entscheidung, zu welchem AP die Weiterschaltung
erfolgt, kann anhand von Betrachtungen wie etwa dem Funkfrequenzmanagement,
den Fähigkeiten
und der Belastung der verfügbaren
Zugriffspunkte, der Anzahl der Sprünge einer Verbindung über die Weiterschaltung,
die Signalstärke
und dergleichen getroffen werden.
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Es
wird hier angemerkt, dass das "Sammeln der
zusätzlichen
Informationen durch die Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht" nicht notwendig bedeutet,
dass die zusätzlichen
Informationen über sichtbare
Zugriffspunkte zu der Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht tatsächlich in
dem Sinn "hinzugefügt" werden, dass zwei
Zeichenfolgen verkettet werden. Selbstverständlich bedeutet dies eher,
dass die Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht auf ihrem Weg stromaufwärts die
Sammlung der zusätzlichen
Informationen auslöst,
die daraufhin ebenfalls entweder zusammen mit der Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht
oder getrennt als eine getrennte Nachricht stromaufwärts weitergeschaltet
werden.
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Schritt
6 – Tatsächliche
Weiterschaltung: Wenn der Wurzelknoten B zu einem neuen Zugriffspunkt
AP2 umgeschaltet hat, schalten die weiteren Knoten in dem Teilbaum
(die Knoten A und A')
ebenfalls zu dem neuen Zugriffspunkt um. Dies ist ebenfalls in 4 schematisch
durch die mit 6) bezeichneten Pfeile veranschaulicht. Die Verbindung
von A und A' erfolgt
dadurch über
den Weg des Knotens B und des Zwischenknoten C, durch den der Wurzelknoten
B, wie ebenfalls in 4 zu sehen ist, mit AP2 verbunden
wird. Es wird hier angemerkt, dass das Umschalten zum neuen Zugriffspunkt
AP2 erfordert, dass B, A und A' die
Frequenz von der Frequenz 2 zur Frequenz 1 umschalten.
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Im
Folgenden werden einige Änderungen der
zuvor beschriebenen Ausführungsformen
beschrieben.
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Gemäß einer
Ausführungsform
fügen die weitergebenden
Knoten oder Zwischenknoten, die die Anforderung für eine Weiterschaltung
von ihrem Ursprungsknoten stromaufwärts zu dem nächsten Zugriffspunkt
(oder stromaufwärts,
bis sie eine kompetente Entscheidungen treffende Autorität erreicht) weiterleiten,
Informationen über
die sichtbaren Zugriffspunkte hinzu, die für diese Zwischenknoten sichtbar
sind, mit anderen Worten, mit denen diese Zwischenknoten verbunden
werden könnten.
Dies kann Zugriffspunkte enthalten, mit denen diese Zwischenknoten
direkt verbunden werden könnten,
sowie solche Zugriffspunkte, durch die eine Verbindung über einen
anderen Zwischenknoten aufgebaut werden könnte. Das heißt, dass
die Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht auf ihrem Weg stromaufwärts Informationen über verfügbare Zugriffspunkte
ansammelt. Dies kann nicht nur die IDs der jeweiligen Zugriffspunkte
selbst, sondern auch ihre Fähigkeiten
wie etwa angebotene Dienste, Bandbreite usw. enthalten. Die Informationen über die
sichtbaren Zugriffspunkte können
durch die Zwischenknoten z. B. in regelmäßigen Intervallen ununterbrochen
gesammelt werden, ohne dass dies explizit durch eine Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht
ausgelöst wird.
Dies vermeidet die Verzögerung,
die auftreten würde,
falls ein Zwischenknoten, der eine solche Weiterschaltungsanforderung
von einem stromabwärtigen
Knoten empfängt,
zunächst
diese Informationen sammeln müsste,
bevor sie zu der Weiterschaltungsanforderung, die weiter in Stromaufwärtsrichtung
weitergeleitet werden muss, bis sie den Zugriffspunkt erreicht,
hinzugefügt
werden könnten.
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In
den obigen Schritten 4 bis 6, die sich auf die Vorbereitung und
auf die tatsächliche
Ausführung der
Weiterschaltung beziehen, ist eine gewisse Synchronisation zwischen
den Weiterschaltungen des Wurzelknotens und ihren stromabwärtigen Knoten bevorzugt.
Diese kann z. B. durch Hinzufügen
von Synchronisationsinformationen zur Nachricht 4 (oder zur Nachricht
3 und daraufhin zu den Nachrichten 4), 5) und 6)) erreicht werden.
Diese Synchronisationsinformationen könnten explizite Synchronisationsinformationen
oder implizite Synchronisationsinformationen sein. Im Fall expliziter
Synchronisationsinformationen könnten
die Informationen einen bestimmten Zeitpunkt angeben, zu dem die
Weiterschaltung ausgeführt
werden soll. Diese expliziten Zeitinformationen informieren dann
die Knoten des Teilbaums, zu welcher Zeit die Weiterschaltung tatsächlich ausgeführt werden
sollte, und minimieren dadurch die Gesamtzeit, die zum Ausführen der
Weiterschaltung erforderlich ist. Im Fall impliziter Synchronisationsinformationen
wird kein spezifischer Zeitpunkt angegeben, sondern die Nachricht
4 eher als eine Benachrichtigung über eine bevorstehende Weiterschaltung interpretiert.
Mit anderen Worten wird durch diese Nachricht ausgelöst, dass
die Knoten, die die Nachricht 4 empfangen, die Weiterschaltung ohne
Verzögerung
ausführen,
wodurch die Nachricht 4 in der Weise interpretiert wird, dass sie
implizit Synchronisationsinformationen enthält, die angeben, dass die Weiterschaltung
nun ausgeführt
werden soll. Dies minimiert den Verlust an Konnektivität, da ein
stromabwärtiger
Knoten eine Weiterschaltung erst ausführt, nachdem sein entsprechender
stromaufwärtiger Knoten
die Weiterschaltung bereits ausgeführt hat.
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Gemäß einer
Ausführungsform
halten die verschiedenen Zugriffspunkte jeweils eine Tabelle über die
verschiedenen APs, über
ihre entsprechenden Frequenzen, über
ihre Merkmale und darüber, welche
Merkmale auf welchen Frequenzen verfügbar sind, aufrecht. Die Informationen
für die
Aufrechterhaltung einer solchen Tabelle können durch das Lernen aus Nachrichten
erhalten werden, die Weiterschaltungs-Anforderungsnachrichten in
Stromaufwärtsrichtung
weitergeben und die diese Informationen wie zuvor beschrieben sammeln.
Alternativ (oder zusätzlich)
können
diese Informationen durch Konfiguration der Zugriffspunkt-Netzstruktur
erhalten und als eine Art Vorkenntnis im Voraus gespeichert werden.
Außerdem
können
die Informationen durch Informationsaustausch zwischen den Zugriffspunkten erhalten
werden, die einander regelmäßig (oder
in Reaktion auf eine Anforderung) über ihre jeweiligen Fähigkeiten
und Parameter informieren können.
In einer weiteren Ausführungsform
kann eine dedizierte Entscheidungen treffende Autorität diese
Informationen sammeln, wobei sie möglicherweise durch die Zugriffspunkte
zugeführt
werden, die die Informationen ihrerseits von den Weiterschaltungs-Anforderungsnachrichten
und von den durch sie wie zuvor beschrieben gesammelten Informationen
empfangen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann die Entscheidungen treffende Autorität, die den neuen Zugriffspunkt
und den Wurzelknoten des weiterzuschaltenden Baums entscheidet,
selbst ein Knoten des Netzes sein. Ein solcher Knoten kann ein Mobilendgerät oder irgendeine
andere Vorrichtung, die als ein Knoten in dem Netz wirkt und direkt
oder über
Zwischenknoten mit einem Zugriffspunkt verbunden wird und die so
beschaffen ist, dass sie eine Entscheidung über den neuen Zugriffspunkt,
der für
die Weiterschaltung verwendet werden soll, und über den Wurzelknoten des Weiterschaltungsbaums
ausführt, sein.
Die Informationen zum Treffen einer solchen Entscheidung erreichen
den Knoten z. B. durch die Weiterschaltungs-Anforderungsnachricht,
die auf ihrem Weg stromaufwärts
wie zuvor beschrieben die relevanten Informationen über sichtbare
Knoten und ihre Fähigkeiten
sammelt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann ein (Zwischen- oder Wurzel-)Knoten zwei Frequenzen gleichzeitig
unterstützen.
In diesem Fall und im Gegensatz zu einer früheren Ausführungsform brauchen dann die
stromabwärtigen
Knoten, die mit diesem Knoten verbunden werden, nicht die Frequenz zu
wechseln, wenn sie zusammen mit diesem Knoten, der zwei Frequenzen
unterstützen
kann, zu einem neuen AP umschalten.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann es möglich
sein, dass einige Knoten in dem Teilbaum auf andere Weise mit dem
alten AP verbunden werden können
und nicht wechseln möchten.
In diesem Fall werden diese Knoten früh über die Änderung informiert und können proaktiv
zu einem anderen Weg zu dem alten AP wechseln.
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Gemäß einer
Ausführungsform
verwenden die APs eine Frequenzzuweisung (z. B. eine dynamische
Frequenzauswahl DFS wie in IEEE 802.11h), um Knoten gemäß ihren
Merkmalen Frequenzen zuzuweisen. Dies ermöglicht ein geeignetes und effizientes
Funkfrequenzmanagement.
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Für den Fachmann
ist selbstverständlich, dass
die zuvor beschriebenen Ausführungsformen durch
Hardware, durch Software oder durch eine Kombination aus Software
und Hardware realisiert werden können.
Die mobilen Knoten, die Zugriffspunkte, die Entscheidungen treffende
Autorität
und alle weiteren in Verbindung mit den Ausführungsformen der Erfindung
beschriebenen Elemente können dadurch
realisiert werden, dass Hardwarekomponenten in der Weise geeignet
ausgewählt
und programmiert werden, dass sie wie zuvor beschrieben arbeiten.
Insbesondere können
Ausführungsformen
der Erfindung durch ein wie zuvor beschriebenes Verfahren zum Ausführen einer
Weiterschaltung, aber ebenfalls durch irgendeine wie zuvor beschriebene Vorrichtung
zum Ausführen
einer Weiterschaltung in einem Maschennetz realisiert werden. Eine
solche Vorrichtung kann ein Knoten des Netzes (wie etwa ein Mobiltelephon,
ein Smartphone, ein PDA oder irgendeine Vorrichtung, die mit einem
Mobilnetz verbunden werden kann), ein Zugriffspunkt des Netzes, irgendein
anderes Netzelement wie etwa z. B. eine zuvor beschriebene Entscheidungen
treffende Autorität
oder irgendein anderes Mobilnetz entweder als Ganzes oder als Teil
sein. Der Fachmann erkennt, dass eine solche Vorrichtung dadurch
realisiert werden kann, dass irgendeine programmierbare Vorrichtung
wie etwa ein Mikroprozessor, ein Signalprozessor oder dergleichen,
z. B. ein Standardeinzelcomputer, verwendet wird und dass die Vorrichtung
geeignet in der Weise programmiert wird, dass sie die wie zuvor
beschriebenen Operationen ausführen
kann. Ferner kann eine Ausführungsform
der Erfindung durch ein Computerprogramm realisiert werden, das entweder
auf einem Datenträger
aufgezeichnet ist, in einem Speicher gespeichert ist oder durch
eine Kommunikationsverbindung verkörpert oder übertragen wird, wobei das Computerprogramm,
wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, veranlassen kann, dass
der Computer ein Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ausführt.