Procedimientos y sistemas para reducir la latencia de handover o traspaso de capa MAC en redes inalámbricas.

Un procedimiento para reducir la latencia de handover o traspaso para un dispositivo móvil (102) en una red inalámbrica,

comprendiendo el procedimiento:

asociarse con un primer punto de acceso (104), donde información clave que identifica al primer punto de acceso (104) se almacena en una caché ubicada en el dispositivo móvil (102);

determinar si es necesario un handover o traspaso;

consultar la caché para determinar si otro punto de acceso (104) está asociado con la información clave en respuesta a la determinación de si es necesario el handover o traspaso;

llevar a cabo una exploración selectiva de canales en el dispositivo móvil (102) tras determinar que otro punto de acceso (104) no está asociado con la información clave, donde la exploración selectiva comprende:

acceder a una máscara de canal que está asociada con el dispositivo móvil (102);

detectar uno o más puntos de acceso (104) usando la máscara de canal, donde el dispositivo móvil (102) recibe una o más respuestas desde el uno o más puntos de acceso; y

determinar un segundo punto de acceso (104) para la asociación por parte de el dispositivo móvil (102) en función de, al menos en parte, las respuestas procedentes del uno o más puntos de acceso (102);

almacenar información relacionada con el segundo punto de acceso (102) en la caché ubicada en el dispositivo móvil (102), donde la información identifica al segundo punto de acceso (104) y está asociada con la información clave;

transmitir uno o más mensajes al segundo punto de acceso (104) para la asociación con el segundo punto de acceso (104); y

asociarse con el segundo punto de acceso (104) en respuesta a recibir una indicación desde el segundo punto de acceso (104).

Procedimientos y sistemas para reducir la latencia de handover o traspaso de capa MAC en redes inalámbricas.

Referencia cruzada con solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica el beneficio, conforme al artículo 35 U.S.C. 119 (e) , de la solicitud de patente provisional estadounidense núm. 60/549.782, presentada el 3 de marzo de 2004.

Campo de la invención La presente invención se refiere en general a redes inalámbricas. Más en particular, la presente invención se refiere a reducir la latencia de handover o traspaso en una red inalámbrica.

Antecedentes de la invención Con la aparición de las redes de área local (LAN) inalámbricas y los dispositivos móviles, tales como asistentes digitales personales, teléfonos celulares y ordenadores portátiles, los usuarios pueden acceder a Internet, correos electrónicos, archivos y aplicaciones desde casi cualquier sitio. Las LAN inalámbricas basadas en la norma IEEE

802.11 se han convertido en la opción predominante para obtener acceso inalámbrico a Internet debido a su bajo coste y ancho de banda no regulado.

En los últimos años se ha generado mucho interés en la posibilidad de tener un dispositivo móvil con la capacidad del protocolo de voz sobre Internet (denominado algunas veces en este documento como “voz sobre IP” o “VoIP”) y aplicaciones similares usadas en una LAN inalámbrica basada en la norma IEEE 802.11. VoIP permite comunicar voz y potencialmente otros tipos de datos multimedia entre dos o más partes a través de una red, tal como Internet, a diferencia de las líneas telefónicas tradicionales. Los datos, ya sean datos informáticos o datos de audio, se envían de manera digital en paquetes usando el protocolo de Internet. Hay mucho interés público en esta noción de disponer de un dispositivo móvil que use una infraestructura común para tratar estos tipos de datos. Por ejemplo, los usuarios ya están tratando de realizar llamadas telefónicas baratas de larga distancia a través de Internet usando teléfonos LAN inalámbricos.

Sin embargo, VoIP y otras aplicaciones son problemáticas debido a la latencia del proceso de handover o traspaso introducida cuando un dispositivo móvil pasa de un punto de acceso (AP) a otro. El proceso de handover o traspaso implica generalmente dos fases lógicas: una fase de descubrimiento, que incluye el inicio del handover o traspaso y una exploración, y una fase de nueva autenticación, que incluye la autenticación y la asociación con un nuevo punto de acceso. La cantidad de tiempo necesaria completar este proceso de handover o traspaso es una cantidad suficiente que provoca llamadas interrumpidas, estáticas y/o de habla entrecortada durante las comunicaciones VoIP.

Se han realizado varios intentos para reducir la latencia de handover o traspaso. Se ha propuesto una solución que se centra en reducir el retardo de reasociación usando un mecanismo de almacenamiento en caché ubicado en el punto de acceso. (Por ejemplo, véase el documento “Context caching using neighbor graphs for fast handoffs in a wireless network”, de Mishra et al., Computer Science Technical Report CS-TR-4477, Universidad de Mar y land, febrero de 2004) . Este mecanismo de almacenamiento en caché está basado en el protocolo entre puntos de acceso (IAPP) y se usa para intercambiar información de contexto de cliente entre puntos de acceso vecinos. La caché del punto de acceso se llena usando la información incluida en mensajes Mover-Notificar IAPP o en solicitudes de reasociación enviadas al punto de acceso por dispositivos móviles. Intercambiando la información de contexto de cliente con el punto de acceso anterior, el nuevo punto de acceso no requiere que el cliente envíe su información de contexto para la reasociación, reduciéndose de este modo el retardo de reasociación.

Se ha propuesto otra solución que se centra en el proceso de autenticación 802.11. (Véase, por ejemplo, el documento "Fast inter-AP handoff using predictive authentication scheme in a public wireless LAN", de S. Pack et al., en Proc. IEEE Networks 2002 (Joint ICN 2002 e ICWLHN 2002) , agosto de 2002) . El proceso de autenticación se lleva a cabo generalmente después de que el dispositivo móvil se haya asociado con un nuevo punto de acceso. El retardo de autenticación IEEE 802.11 se reduce usando un algoritmo de selección de región de handover o traspaso frecuente (FHR) que tiene en cuenta los patrones de movilidad de los usuarios, las clases de servicio, etc.

Sin embargo, aunque estas soluciones reducen el retardo en la fase de reautenticación, la fase de descubrimiento, y especialmente la parte de exploración de la fase de descubrimiento, es la parte más lenta del proceso de handover o traspaso. La parte de exploración constituye más del 90% de la latencia de handover o traspaso total, mientras que el tiempo de reasociación es, por lo general, de solo algunos milisegundos.

Se han propuesto otras soluciones, tal como el uso de un algoritmo de exploración selectiva. (Véase, por ejemplo, el documento “Selective channel scanning for fast handoff in wireless LAN using neighbor graph", de S. Kim et al.,

Conferencia Técnica Internacional sobre circuitos/sistemas, ordenadores y comunicaciones de 2004 (ITC-CSCC2004) , Japón, del 6 al 8 de julio de 2004) . Sin embargo, este enfoque requiere el uso de grafos de vecindad, hay que realizar múltiples cambios en la infraestructura de red y debe usarse IAPP. Además, este enfoque define el retardo de exploración como el lapso de tiempo entre el primer mensaje de solicitud de sondeo y el último mensaje de solicitud de sondeo. Esta definición no tiene en cuenta el tiempo que necesita el cliente o el dispositivo móvil para procesar las respuestas de sondeo recibidas. El procesamiento llevado a cabo por el cliente representa una parte significativa del retardo de exploración y aumenta considerablemente con el número de respuestas de sondeo recibidas por el dispositivo móvil.

La patente estadounidense US 6.332.077 describe un algoritmo de itinerancia para asociar un dispositivo móvil (STA) con un punto de acceso en un sistema LAN inalámbrico usado en una aplicación de vehículo de guiado automático (AGV) . Se consigue una itinerancia rápida eliminando el tiempo de exploración de una STA durante la búsqueda del siguiente AP con el que asociarse. Para eliminar el tiempo de exploración, cada AP se preconfigura de antemano con su AP adyacente. Siempre que haya un AP asociado, un dispositivo móvil (STA) obtiene la información de los AP vecinos a partir del AP actualmente asociado. Después, la STA supervisa continuamente la intensidad de señal de los AP vecinos. Durante la itinerancia, la STA elige el mejor AP al que asociarse sin tener que explorar todos los AP.

La solicitud de patente británica GB 2.277.849 describe un móvil que funciona en una red de comunicación por radio en la que hay una pluralidad de estaciones base, cada una asociada a un canal de radio. El móvil es informado acerca de los canales que son usados temporalmente por un mensaje corto de información (SIM) difundido a través de los canales. El móvil explora todos los canales de radio cercanos y determina el grado de servicio potencial que puede proporcionar cada uno. El móvil compara la información de disponibilidad de canal con sus mediciones de calidad de canal para crear un lista priorizada de canales. Se elige el canal más favorable para las comunicaciones y la elección se retransmite a la estación base. El móvil actualiza regularmente su información sobre el estado y grado de servicio potencial de los canales de radio cercanos. Si el canal preferido del móvil está ocupado, el móvil ya sabe cuál es el segundo mejor canal disponible.

Por lo tanto, existe una necesidad en la técnica de sistemas y procedimientos para reducir la latencia de handover

o traspaso en redes inalámbricas reduciendo el tiempo de exploración. Por consiguiente, es deseable proporcionar sistemas y procedimientos que superen estas y otras deficiencias de la técnica anterior.

Resumen de la invención Según la presente invención se proporcionan procedimientos y sistemas implementados por ordenador para reducir la latencia de retardo en una red inalámbrica. Por lo general, el retardo de sondeo se reduce considerablemente usando un algoritmo de exploración selectiva y/o un algoritmo de almacenamiento en caché.

Según algunas realizaciones de la presente invención se proporcionan sistemas y procedimientos para reducir la latencia de handover o traspaso para un dispositivo móvil en una red inalámbrica. En respuesta a la asociación con un primer punto de acceso, el dispositivo móvil almacena información clave que identifica al primer... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para reducir la latencia de handover o traspaso para un dispositivo móvil (102) en una red inalámbrica, comprendiendo el procedimiento:

asociarse con un primer punto de acceso (104) , donde información clave que identifica al primer punto de acceso (104) se almacena en una caché ubicada en el dispositivo móvil (102) ; determinar si es necesario un handover o traspaso; consultar la caché para determinar si otro punto de acceso (104) está asociado con la información clave en respuesta a la determinación de si es necesario el handover o traspaso; llevar a cabo una exploración selectiva de canales en el dispositivo móvil (102) tras determinar que otro punto de acceso (104) no está asociado con la información clave, donde la exploración selectiva comprende:

acceder a una máscara de canal que está asociada con el dispositivo móvil (102) ; detectar uno o más puntos de acceso (104) usando la máscara de canal, donde el dispositivo móvil

(102) recibe una o más respuestas desde el uno o más puntos de acceso; y determinar un segundo punto de acceso (104) para la asociación por parte de el dispositivo móvil

(102) en función de, al menos en parte, las respuestas procedentes del uno o más puntos de acceso (102) ;

almacenar información relacionada con el segundo punto de acceso (102) en la caché ubicada en el dispositivo móvil (102) , donde la información identifica al segundo punto de acceso (104) y está asociada con la información clave; transmitir uno o más mensajes al segundo punto de acceso (104) para la asociación con el segundo punto de acceso (104) ; y asociarse con el segundo punto de acceso (104) en respuesta a recibir una indicación desde el segundo punto de acceso (104) .

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa que determina si es necesario el handover o traspaso comprende además determinar que la intensidad de señal del primer punto de acceso (104) ha disminuido por debajo de un valor umbral dado.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa que determina si es necesario el handover o traspaso comprende además determinar que la relación de señal a ruido del primer punto de acceso (104) ha disminuido por debajo de un valor umbral dado.

4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la exploración selectiva comprende además:

invertir la máscara de canal si el dispositivo móvil (102) no detecta uno o más puntos de acceso (104) usando la máscara de canal; y detectar uno o más puntos de acceso (104) usando la máscara de canal invertida.

5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la exploración selectiva comprende además:

determinar si la máscara de canal está asociada con el dispositivo móvil (102) ; y llevar a cabo una exploración de todos los canales en el dispositivo móvil (102) tras determinar que la máscara de canal no está asociada con el dispositivo móvil (102) .

6. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además transmitir una o más solicitudes al primer punto de acceso (104) para información relacionada con puntos de acceso vecinos (104) .

7. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la red inalámbrica es una red inalámbrica 802.11b, comprendiendo además el procedimiento añadir el canal 1, el canal 6 y el canal 11 a la máscara de canal.

8. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además eliminar de la máscara de canal el canal que está usándose actualmente para la conexión con el segundo punto de acceso (104) .

9. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa que determina el segundo punto de acceso (104) en función de, al menos en parte, las respuestas procedentes del uno o más puntos de acceso (104) , comprende además determinar el segundo punto de acceso (104) en función de uno cualquiera de lo siguiente: intensidad de señal, relación de señal a ruido, distancia desde el primer punto de acceso (104) y ancho de banda disponible.

10. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la información clave comprende al menos uno de lo siguiente: SSID, dirección MAC, dirección IP, información de posición GPS, información WiFi e información de ubicación.

11. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además configurar el dispositivo móvil (102) para fijar un temporizador para acceder al segundo punto de acceso (104) .

12. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además:

actualizar la máscara de canal para eliminar el canal que se usa para la conexión con el segundo punto de acceso (104) .

13. Un sistema para reducir la latencia de handover o traspaso en una red inalámbrica, comprendiendo el sistema:

un dispositivo móvil (102) que está asociada con un primer punto de acceso (104) , comprendiendo el 10 dispositivo móvil:

memoria; un procesador que ejecuta al menos parcialmente un programa de aplicación de handover o traspaso configurado para:

almacenar información clave que identifica al primer punto de acceso en una caché ubicada en el dispositivo móvil (102) ; determinar si es necesario un handover o traspaso; consultar la caché para determinar si otro punto de acceso (104) está asociado con la información clave en respuesta a la determinación de si es necesario el handover o traspaso; llevar a cabo una exploración selectiva de canales en el dispositivo móvil (102) tras determinar que otro punto de acceso no está asociado con la información clave, donde el procesador está configurado además para:

acceder a una máscara de canal que está asociada con el dispositivo móvil (102) ; detectar uno o más puntos de acceso (104) usando la máscara de canal, donde el dispositivo móvil (102) recibe una o más respuestas desde el uno o más puntos de acceso; y determinar un segundo punto de acceso (104) para la asociación por parte de el dispositivo móvil (102) en función de, al menos en parte, las respuestas procedentes del uno o más puntos de acceso (104) ; almacenar información relacionada con el segundo punto de acceso (104) en la caché

ubicada en el dispositivo móvil, donde la información identifica al segundo punto de acceso (104) y está asociada con la información clave; transmitir uno o más mensajes al segundo punto de acceso (104) para la asociación con el segundo punto de acceso (104) ; y asociarse con el segundo punto de acceso (104) en respuesta a recibir una indicación desde el segundo punto de acceso (104) .

14. El sistema según la reivindicación 13, en el que el procesador está configurado además para determinar que la intensidad de señal del primer punto de acceso (104) ha disminuido por debajo de un valor umbral dado.

15. El sistema según la reivindicación 13, en el que el procesador está configurado además para determinar que la relación de señal a ruido del primer punto de acceso (104) ha disminuido por debajo de un valor umbral dado.

4.

16. El sistema según la reivindicación 13, en el que el procesador está configurado además para:

invertir la máscara de canal si el dispositivo móvil (102) no detecta uno o más puntos de acceso (104) usando la máscara de canal; y detectar uno o más puntos de acceso (104) usando la máscara de canal invertida.

17. El sistema según la reivindicación 13, en el que el procesador está configurado además para:

determinar si la máscara de canal está asociada con el dispositivo móvil (102) ; y llevar a cabo una exploración de todos los canales en el dispositivo móvil (102) tras determinar que la máscara de canal no está asociada con el dispositivo móvil (102) .

18. El sistema según la reivindicación 13, en el que el procesador está configurado además para transmitir una o más solicitudes al primer punto de acceso (104) para información relacionada con puntos de acceso vecinos (104) .

19. El sistema según la reivindicación 13, en el que el procesador está configurado además para eliminar de la máscara de canal el canal que está usándose actualmente para la conexión con el segundo punto de acceso (104) .

20. El sistema según la reivindicación 13, en el que el procesador está configurado además para configurar el dispositivo móvil (102) para fijar un temporizador para acceder al segundo punto de acceso.

21. El sistema según la reivindicación 13, en el que el procesador está configurado además para actualizar la máscara de canal para eliminar el canal que se usa para la conexión con el segundo punto de acceso (104) .