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Dokumentenidentifikation DE112006000810T5 07.02.2008
Titel Selbstlernendes geografiebewusstes Weiterreichverfahren und -system
Anmelder Motorola, Inc., Schaumburg, Ill., US
Erfinder Metke, Anthony R., Naperville, Ill., US;
Ekl, Randy L., Lake Zurich, Ill., US
Vertreter Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising
DE-Aktenzeichen 112006000810
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KN, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, LY, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 27.03.2006
PCT-Aktenzeichen PCT/US2006/011081
WO-Veröffentlichungsnummer 2006110307
WO-Veröffentlichungsdatum 19.10.2006
Date of publication of WO application in German translation 07.02.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.02.2008
IPC-Hauptklasse H04Q 7/00(2006.01)A, F, I, 20060327, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04Q 7/20(2006.01)A, L, I, 20060327, B, H, DE   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Mobilnetz und insbesondere auf ein Weiterreichen (engl.: handoff) eines Mobilknotens in einem Mobilnetz.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In einem Mobilnetz kann sich ein Mobilknoten ständig von einer Zelle, die durch einen Zugriffspunkt bedient wird, zu einer zweiten Zelle, die durch einen anderen Zugriffspunkt bedient wird, bewegen. Um dem Mobilknoten zu ermöglichen, ständig mit anderen Mobilknoten in Wechselwirkung zu treten, ist es wesentlich, eine Kommunikation zwischen dem Mobilknoten und mindestens einem Zugriffspunkt in dem Mobilnetz aufrechtzuerhalten. Das Verfahren zum Übergeben einer Kommunikationsverbindung von einem Zugriffspunkt zu einem anderen ist als ein Weiterreichen (engl.: handoff) bekannt.

Die üblichsten Kriterien zum Bestimmen der Notwendigkeit eines Weiterreichens sind die Stärke des Empfangssignals (engl.: Received Signal Strength; RSS) und/oder das Signal-Rausch-Verhältnis (engl.: Signal to Noise Ratio; SNR). Wenn ein Mobilknoten von einer Zelle zu einer anderen wechselt, registriert derselbe einen Abfall der RSS und/oder des SNR. Der Mobilknoten sucht dann nach einem neuen Zugriffspunkt, der für den Mobilknoten einen Dienst in der neuen Zelle liefern kann. Nach einem Finden des neuen Zugriffspunkts tritt der Mobilknoten mit demselben in Wechselwirkung und verwendet dessen Dienste.

Das beschriebene Verfahren eines Weiterreichens leidet jedoch an einer Zahl von Begrenzungen. Erstens ist das Verfahren möglicherweise nicht immer in der Lage, ein problemloses Weiterreichen zu erreichen. Wenn beispielsweise der Mobilknoten früh mit dem Suchen beginnt (während derselbe noch mit einem alten Zugriffspunkt in Kontakt ist), kann derselbe einen neuen Zugriffspunkt entdecken. Der Mobilknoten kann dann die Verbindbarkeit zu dem neuen Zugriffspunkt verlieren, während derselbe noch in der Lage ist, mit dem alten Zugriffspunkt zu sprechen. Der Mobilknoten muss dann erneut suchen, was in einer Verschwendung von Batterie- und Netzressourcen resultiert. Wenn der Mobilknoten mit dem Suchen spät beginnt, ist derselbe selbst nach einem Verlieren der Verbindbarkeit mit dem alten Zugriffspunkt eventuell nicht in der Lage, einen neuen Zugriffspunkt zu entdecken. Dies resultiert in Ineffizienzen bei dem Weiterreichverfahren.

Zweitens gibt es in einem Mobilnetz bestimmte Bereiche, in denen die RSS und das SNR bei einer sehr kurzen Bewegung rasch abnehmen. In anderen Bereichen können dieselben bei einer geradlinigen Bewegung abwechselnd abnehmen und zunehmen. In solchen Bereichen kann die Verwendung von RSS- und SNR-Werten zum Entscheiden der Notwendigkeit eines Weiterreichens das Verfahren ineffizient machen.

Demgemäß besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Weiterreichverfahren und -system.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den beigefügten Figuren beziehen sich gleiche Bezugsziffern auf identische oder funktionsähnliche Elemente in sämtlichen Einzelansichten. Dieselben sind zusammen mit der folgenden detaillierten Beschreibung in die Beschreibung aufgenommen und bilden einen Teil derselben und dienen dazu, die Ausführungsbeispiele weiter zu erläutern und verschiedene Prinzipien und Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung zu erklären.

1 stellt ein Mobilnetz gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.

2 ist ein Blockdiagramm eines Weiterreichverwalters gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

3 ist ein schematisches Diagramm einer Versorgungsabbildung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

4 ist ein Flussdiagramm, das ein Weiterreichverfahren gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

5 ist ein Flussdiagramm, das ein Weiterreichverfahren gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

6 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorhersagematrix gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die vorliegende Offenbarung ist vorgesehen, um auf eine befähigende Art und Weise die besten Arten zum Herstellen und Verwenden verschiedener Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung weiter zu erläutern. Die Offenbarung ist ferner gegeben, um die Wahrnehmung und Würdigung der erfinderischen Prinzipien und Vorteile derselben zu steigern und nicht die Erfindung auf irgendeine Art und Weise zu begrenzen. Die Erfindung ist allein durch die beigefügten Ansprüche, einschließlich irgendwelcher Änderungen während der Anhängigkeit dieser Anmeldung und aller Äquivalente der erteilten Ansprüche, definiert.

Es versteht sich ferner von selbst, dass die etwaige Verwendung von Beziehungsausdrücken, wie erste(r) und zweite(r), obere(r) und untere(r) und dergleichen, allein dazu dient, ein Element oder eine Handlung von einer anderen zu unterscheiden, ohne notwendigerweise eine tatsächliche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Elementen oder Handlungen zu erfordern oder zu beinhalten.

1 stellt ein Mobilnetz 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Das Mobilnetz 100 umfasst Mobilknoten 102a, 102b, 102c und 102d und Zugriffspunkte 104a, 104b, 104c und 104d. Im Folgenden ist auf die Mobilknoten 102a, 102b, 102c und 102d als eine Mehrzahl von Mobilknoten 102 Bezug genommen. Ferner ist auf die Zugriffspunkte 104a, 104b, 104c und 104d als eine Mehrzahl von Zugriffspunkten 104 Bezug genommen. Das Mobilnetz 100 ist in Zellen 106a, 106b, 106c und 106d geteilt. Auf die Zellen 106a, 106b, 106c und 106d ist im Folgenden als eine Mehrzahl von Zellen 106 Bezug genommen. Bezug nehmend auf 1 können, obwohl der geografische Bereich als ein Rechteck gezeigt ist und Zellen als Kreise gezeigt sind, sowohl der geografische Bereich als auch die Zelle von einer beliebigen Form sein. Jede Zelle der Mehrzahl von Zellen 106 wird durch einen der Mehrzahl von Zugriffspunkten 104 bedient. Beispielsweise liefert der Zugriffspunkt 104a einen Kommunikationskanal zu dem Mobilknoten 102a in der Zelle 106a. Dieser Kommunikationskanal ermöglicht dem Mobilknoten 102a, mit anderen Mobilknoten in dem Mobilnetz 100 zu kommunizieren.

Wenn sich der Mobilknoten 102a von der Zelle 106a zu einer Nachbarzelle, z. B. der Zelle 106b, bewegt, kann die Stärke des Empfangssignals (RSS) des Zugriffspunkts 104a unzureichend werden, um eine Kommunikation mit dem Mobilknoten 102a zu unterstützen. Als ein Resultat kann der Mobilknoten 102a eine Kommunikation mit dem Zugriffspunkt 104b in der Zelle 106b einrichten. Dieses Verfahren eines Weiterreichens des Mobilknotens 102a wird durch einen Weiterreichverwalter 108 in dem Mobilnetz 100 koordiniert. Der Weiterreichverwalter 108 koordiniert das Weiterreichen in einem geografischen Bereich 110 in dem Mobilnetz 100. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der geografische Bereich 110 mindestens eine Zelle der Mehrzahl von Zellen 106. Der Weiterreichverwalter 108 kommuniziert mit der Mehrzahl von Zugriffspunkten 104 in dem geografischen Bereich 110 durch einen Kommunikationskanal 112. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Kommunikationskanal 112 ein Drahtleitungs- oder ein Drahtlos-Kommunikationskanal sein.

2 ist ein Blockdiagramm des Weiterreichverwalters 108 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Weiterreichverwalter 108 ist ein System, das einem Mobilknoten ein Weiterreichen von einem ersten Zugriffspunkt in dem Mobilnetz 100 ermöglicht. Der Weiterreichverwalter 108 umfasst eine Einrichtung zum Empfangen von Informationen 202, eine Einrichtung zum Lernen 204, eine Einrichtung zum Bestimmen 206 und eine Einrichtung zum Informieren 208.

Die Einrichtung zum Empfangen von Informationen 202 empfängt Informationen über die Position und Bewegung der Mehrzahl von Mobilknoten 102 in dem geografischen Bereich 110. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung empfängt die Einrichtung zum Empfangen von Informationen 202 Informationen über die Geschwindigkeit der Mehrzahl von Mobilknoten 102. Die Einrichtung zum Empfangen von Informationen 202 erhält ferner Informationen hinsichtlich einer RSS und eines Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) bei jedem der Mehrzahl von Mobilknoten 102 in dem geografischen Bereich 110. Die Einrichtung zum Empfangen von Informationen 202 hält ferner Informationen über die Position der Mehrzahl von Zugriffspunkten 104 in dem geografischen Bereich 110. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung empfängt die Einrichtung zum Empfangen von Informationen 202 Informationen über eine zweite Position für einen Mobilknoten. Die zweite Position ist die Position, an der der Mobilknoten ein Weiterreichen durchführt.

Die Einrichtung zum Lernen 204 bildet die Informationen, die durch die Einrichtung zum Empfangen von Informationen 202 empfangen werden, auf den geografischen Ort der jeweiligen Mobilknoten ab, um eine Versorgungsabbildung zu bilden. Eine Versorgungsabbildung ist in Verbindung mit 3 im Detail beschrieben. Der Weiterreichverwalter 108 lernt unter Verwendung der abgebildeten Informationen die Versorgungsfähigkeiten der Mehrzahl von Zugriffspunkten 104 in dem geografischen Bereich 110. Die abgebildeten Informationen werden dann durch die Einrichtung zum Bestimmen 206 verwendet, um einen zweiten Zugriffspunkt, zu dem ein Mobilknoten ein Weiterreichen durchführen wird, zu bestimmen. Die Einrichtung zum Informieren 208 informiert dann den Mobilknoten über den zweiten Zugriffspunkt. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung informiert die Einrichtung zum Informieren 208 den Mobilknoten über die vorhergesagte Position, z. B. die Weiterreichposition, und den vorhergesagten Zeitpunkt, z. B. den Weiterreichzeitpunkt, für das Weiterreichen. Der Weiterreichverwalter 108 kann beispielsweise basierend auf den abgebildeten Informationen vorhersagen, dass der Mobilknoten 102a nach einem vorhergesagten Zeitraum ein Weiterreichen zu einem zweiten Zugriffspunkt, z. B. dem Zugriffspunkt 104b, durchführen wird. Die Einrichtung zum Informieren 208 informiert dann den Mobilknoten 102a und den Zugriffspunkt 104b über das bevorstehende Weiterreichen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung informiert die Einrichtung zum Informieren 208 den Zugriffspunkt 104b, um Netzressourcen für das vorhergesagte Weiterreichen zu reservieren. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung leitet die Einrichtung zum Informieren 208 eine Kontextübertragung ein. Das Einleiten einer Kontextübertragung erlaubt, dass Dienste, die bereits bei dem ersten Zugriffspunkt, z. B. dem Zugriffspunkt 104a, eingerichtet wurden, bei dem Zugriffspunkt 104b fortgesetzt werden. Dieselbe kann dann dem Mobilknoten 102a notwendige Informationen, wie das Frequenzband, das Modulationsverfahren, das Funkfeuerintervall und dergleichen, über den Zugriffspunkt 104b liefern. Diese Informationen helfen dem Mobilknoten 102a, den Zugriffspunkt 104b zu suchen und eine Kommunikation mit demselben einzurichten.

3 ist ein schematisches Diagramm einer Versorgungsabbildung 300 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Weiterreichverwalter 108 ist mit Koordinaten, die die Grenze des geografischen Bereichs 110 definieren, konfiguriert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung teilt der Weiterreichverwalter 108 den geografischen Bereich 110 in eine Mehrzahl von Mikrozellen 302. Jeder der Mehrzahl von Mobilknoten 102 sendet die geografischen Koordinaten seiner Position und des Zugriffspunkts, mit dem derselbe verbunden ist, zu dem Weiterreichverwalter 108. Der Weiterreichverwalter 108 bestimmt für jeden Mobilknoten basierend auf den empfangenen geografischen Koordinaten die Mikrozelle, in der sich der Mobilknoten befindet. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann jeder Mobilknoten über eine von vielen Einrichtungen, wie durch Verwenden eines GPS-Empfängers, einer Triangulation und dergleichen, seine geografischen Koordinaten seiner Position lernen.

Der Mobilknoten 102b läuft beispielsweise auf einem Weg 304 durch die Mikrozellen 302a, 302b, 302c und so weiter. Der Weiterreichverwalter 108 bildet einen Zugriffspunkt, der für den Mobilknoten 102b in diesen Mikrozellen eine Versorgung liefert, auf die jeweilige Mikrozelle ab. Dieses Abbilden resultiert in der Versorgungsabbildung 300, wobei jede der Mehrzahl von Mikrozellen 302 mindestens einem Zugriffspunkt zugeordnet ist, wobei der Zugriffspunkt eine Versorgung für die Mobilknoten in dieser Mikrozelle liefert. In 3 bezeichnet beispielsweise die Zahl „1" einen ersten Zugriffspunkt, der eine Versorgung für Mikrozellen 302a, 302b, 302c, 302d und 302e liefert. Ferner bezeichnet die Zahl „2" einen zweiten Zugriffspunkt, der eine Versorgung für andere Mikrozellen liefert, und die Zahl „4" bezeichnet einen anderen Zugriffspunkt, der eine Versorgung für andere Mikrozellen liefert.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Versorgungsabbildung 300 einen RSS-Anzeiger für jeden der Zugriffspunkte, die der Mehrzahl von Mikrozellen 302 zugeordnet sind. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung berücksichtigt die Versorgungsabbildung 300 Faktoren, wie den Zustand der Batterie, die das Verhalten der Mobilknoten beeinflussen können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die vollständige Abbildungstabelle 300 über einen längeren Zeitraum aufgebaut.

4 ist ein Flussdiagramm, das ein Weiterreichverfahren gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei einem Schritt 402 empfängt der Weiterreichverwalter 108 Informationen über die Position und Bewegung der Mehrzahl von Mobilknoten 102 in dem geografischen Bereich 110. Zusätzlich könnte der Weiterreichverwalter in Verbindung mit den vorhergehenden Informationen zusätzlich Informationen bezüglich der Zeit, zu der die Positions- und Bewegungsmessung vorgenommen wurde, empfangen. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel können die Informationen einen Zeitstempel aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Weiterreichverwalter 108 ferner Informationen über die Geschwindigkeit der Mehrzahl von Mobilknoten 102 in dem geografischen Bereich 110 empfangen.

Bei einem Schitt 404 lernt der Weiterreichverwalter 108 die Versorgungsfähigkeiten der Mehrzahl von Zugriffspunkten 104 in dem geografischen Bereich 110. Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch Abbilden der empfangenen Informationen auf die Position des Mobilknotens. Bei einem Schritt 406 bestimmt der Weiterreichverwalter 108 einen zweiten Zugriffspunkt, z. B. den Zugriffspunkt 104b, zu dem ein Mobilknoten, z. B. der Mobilknoten 102a, ein Weiterreichen durchführen wird. Diese Bestimmung erfolgt unter Verwendung der abgebildeten Informationen. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Bestimmung des zweiten Zugriffspunkts unter Verwendung einer Vorhersagematrix. Die Vorhersagematrix eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist in Verbindung mit 6 im Detail beschrieben.

Bei einem Schritt 408 informiert der Weiterreichverwalter 108 den Mobilknoten 102a über den Zugriffspunkt 104b. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung leitet der Weiterreichverwalter 108 dann eine Kontextübertragung ein. Der Weiterreichverwalter 108 informiert ferner den Mobilknoten 102a über das Frequenzband, das Modulationsverfahren, das Funkfeuerintervall und dergleichen, um dem Mobilknoten 102a zu erlauben, mit dem zweiten Zugriffspunkt, z. B. dem Zugriffspunkt 104b, zu kommunizieren.

5 ist ein Flussdiagramm, das ein Weiterreichverfahren gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei einem Schritt 502 empfängt der Weiterreichverwalter 108 die Informationen über die Position und Bewegung von jedem der Mehrzahl von Mobilknoten 102, die in dem geografischen Bereich 110 anwesend sind. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung empfängt der Weiterreichverwalter 108 Informationen über die Geschwindigkeit von jedem der Mehrzahl von Mobilknoten 102 in dem geografischen Bereich 110. Der Weiterreichverwalter 108 kann ferner Informationen hinsichtlich der RSS und/oder des SNR bei jedem der Mehrzahl von Mobilknoten 102 empfangen. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verfolgt der Weiterreichverwalter 108 die Informationen über eine zweite Position eines Mobilknotens. Die zweite Position bezeichnet die Position, an der ein Mobilknoten in dem geografischen Bereich 110 entscheidet, selbst oder über ein anderes Verfahren, das den Weiterreichverwalter nicht betrifft, ein Weiterreichen durchzuführen. Der Weiterreichverwalter 108 empfängt die Informationen periodisch durch Verwenden eines Protokolls zwischen jedem der Mehrzahl von Mobilknoten 102 und dem Weiterreichverwalter 108. Das Protokoll kann beispielsweise aufweisen, dass jeder der Mehrzahl von Mobilknoten 102 periodisch eine Aktualisierung zu dem Weiterreichverwalter 108 sendet, wobei die Aktualisierung die aktuelle Position des Mobilknotens und möglicherweise andere Parameter, wie die Geschwindigkeit, die RSS und das SNR des Mobilknotens, aufweist. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Häufigkeit der Aktualisierungen abhängig von dem Wert und/oder der Änderungsrate der Parameter variieren. Die Häufigkeit der Aktualisierungen kann ferner durch den Weiterreichverwalter 108 beeinflusst werden.

Bei einem Schritt 504 lernt der Weiterreichverwalter 108 durch Halten von Informationen über die Position von jedem der Mehrzahl von Zugriffspunkten 104 die Versorgungsfähigkeiten von jedem der Mehrzahl von Zugriffspunkten 104 in dem geografischen Bereich 110. Bei einem Schritt 506 baut der Weiterreichverwalter 108 unter Verwendung der empfangenen Informationen die Versorgungsabbildung 300 auf (wie in Verbindung mit 3 beschrieben). Bei einem Schritt 508 erzeugt und hält der Weiterreichverwalter 108 eine Verlaufstabelle bzw. Geschichtstabelle für jeden der Mehrzahl von Mobilknoten 102 in dem geografischen Bereich 110. Die Verlaufstabelle zeigt die Orte an, die durch jeden der Mehrzahl von Mobilknoten 102 in dem geografischen Bereich 110 zuletzt besucht wurden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Zahl von Orten, die in der Verlaufstabelle gehalten werden, fest. Alternativ kann die Zahl von Orten, die in der Verlaufstabelle gehalten werden, basierend auf der Zahl von alternativen Wegen, die der Mobilknoten auf einer gegebenen Route nehmen kann, variieren. Die Zahl von Orten, die in der Verlaufstabelle gehalten werden, kann ferner basierend auf der Granularität der Versorgungsabbildung variieren. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Zahl von Orten, die für jeden der Mehrzahl von Mobilknoten 102 in der Verlaufstabelle angezeigt werden, mindestens zwei. Jedes Mal, wenn ein Mobilknoten Informationen über seinen Ort zu dem Weiterreichverwalter 108 sendet, wird die Verlaufstabelle aktualisiert und der älteste Ort für den Mobilknoten in der Verlaufstabelle gelöscht. Die Informationen über andere Orte werden ferner verschoben, und der aktuelle Ort des Mobilknotens wird der Verlaufstabelle hinzugefügt.

Wenn ein Mobilknoten 102b beispielsweise auf dem Weg 304 durch die Mikrozellen 302a, 302b, 302c und dann zu 302d läuft, wird die Verlaufstabelle diesen Satz von Mikrozellen in einer Reihe, die dem Mobilknoten 102b entspricht, haben. Die Zahl von Orten, die in der Verlaufstabelle angezeigt sind, ist hier vier. Der Mobilknoten 102b bewegt sich dann zu einer Mikrozelle 302e. Der Weiterreichverwalter 108 entfernt den ältesten Ort, z. B. die Mikrozelle 302a, aus der Verlaufstabelle. Der Weiterreichverwalter 108 markiert die anderen drei Mikrozellen als die vorhergehenden Orte des Mobilknotens 102b. Der Weiterreichverwalter 108 markiert dann die Mikrozelle 302e als den aktuellen Ort des Mobilknotens 102b. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfolgt jedes Mal, wenn von einem Mobilknoten in dem geografischen Bereich 110 Informationen empfangen werden, ein Aktualisieren der Verlaufstabelle.

Bei einem Schritt 510 bestimmt der Weiterreichverwalter 108 einen zweiten Zugriffspunkt, zu dem ein Mobilknoten, beispielsweise der Mobilknoten 102a, ein Weiterreichen durchführen wird. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet der Weiterreichverwalter 108 eine Vorhersagematrix zum Bestimmen des zweiten Zugriffspunkts, der Weiterreichposition und des Weiterreichzeitpunkts. Die Vorhersagematrix ist in Verbindung mit 6 detailliert beschrieben. Der Weiterreichverwalter 108 sagt ferner eine Weiterreichposition und einen Weiterreichzeitpunkt vorher. Die Weiterreichposition ist die Position, für die vorhergesagt wird, dass ein Weiterreichen auftritt. Der Weiterreichzeitpunkt ist der Zeitpunkt, zu dem ein Auftreten eines Weiterreichens vorhergesagt wird. Die Weiterreichposition und der Weiterreichzeitpunkt können basierend auf Standardverfahren den Ort und den Zeitpunkt, bei dem/zu dem Messungen empfangen wurden, berücksichtigend berechnet werden. Wenn beispielsweise, wie im Vorhergehenden erwähnt ist, der Weiterreichverwalter 108 den Zeitpunkt zusammen mit empfangenen Informationen über eine Position und Bewegung von dem Mobilknoten empfangen hat, könnte der Weiterreichverwalter 108 die Weiterreichposition und den Weiterreichzeitpunkt aus den empfangenen Informationen berechnen. Bei einem Schritt 512 informiert der Weiterreichverwalter 108 den Mobilknoten 102a über den zweiten Zugriffspunkt. Der Weiterreichverwalter 108 kann den Mobilknoten 102a ferner über die Weiterreichposition und den Weiterreichzeitpunkt informieren.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung leitet der Weiterreichverwalter 108 eine Kontextübertragung ein. Derselbe kann ferner den Mobilknoten 102a über das Frequenzband, das Modulationsverfahren, das Funkfeuer-Intervall und dergleichen informieren, um dem Mobilknoten 102a zu erlauben, mit dem zweiten Zugriffspunkt zu kommunizieren.

6 stellt eine Vorhersagematrix 600 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Der Weiterreichverwalter 108 erzeugt und aktualisiert unter Verwendung der Informationen aus der Verlaufstabelle die Vorhersagematrix 600. Die Vorhersagematrix 600 wird zum Bestimmen eines zweiten Zugriffspunkts, zu dem ein Mobilknoten, beispielsweise der Mobilknoten 102a, ein Weiterreichen durchführen wird, verwendet. Die Vorhersagematrix 600 umfasst eine Mehrzahl von Reihen. Jede Reihe enthält einen Satz von vorhergehenden Orten. Jede Reihe hat ferner einen vorhergesagten Ort, der die Mikrozelle angibt, in die ein Mobilknoten eintreten kann, wenn derselbe den Satz von vorhergehenden Orten durchlaufen hat. Jede Reihe spezifiziert ferner eine Häufigkeit, die die Wahrscheinlichkeit eines Eintretens des Mobilknotens in die vorhergesagte Mikrozelle ist.

Jedes Mal, wenn die Verlaufstabelle aktualisiert wird, durchsucht der Weiterreichverwalter 108 die Reihen der Vorhersagematrix 600 nach dem Satz von vorhergehenden Orten. Die Verlaufstabelle wird beispielsweise basierend auf den Informationen, die von dem Mobilknoten 102b empfangen werden, aktualisiert. Die Mikrozellen 302b, 302c und 302d werden als der Satz von vorhergehenden Orten für den Mobilknoten 102b der Verlaufstabelle hinzugefügt. Die Mikrozelle 302e wird als der aktuelle Ort der Verlaufstabelle hinzugefügt. Nun durchsucht der Weiterreichverwalter 108 die vorhandenen Reihen der Vorhersagematrix 600 nach dem Satz von vorhergehenden Orten, die durch den Mobilknoten 102b berichtet wurden. Basierend auf dem Resultat der Suche kann der Weiterreichverwalter 108 eine der folgenden Tätigkeiten durchführen.

Wenn der Satz von vorhergehenden Orten nicht in den existierenden Reihen existiert, wird eine neue Reihe mit diesem Satz von vorhergehenden Orten der Vorhersagematrix 600 hinzugefügt. Der aktuelle Ort des Mobilknotens 102b, z. B. die Mikrozelle 302e, wird ferner als der vorhergesagte Ort in der Vorhersagematrix 600 gespeichert. Die Häufigkeit des Eintretens eines Mobilknotens in die Mikrozelle 302e, wenn derselbe dem Satz von vorhergehenden Orten gefolgt ist, ist eins.

Wenn für den Satz von vorhergehenden Orten ein einzelner Eintrag in der Vorhersagematrix 600 existiert und der vorhergesagte Ort die Mikrozelle 302e ist, werden in der Vorhersagematrix 600 keine Änderungen vorgenommen. Die Häufigkeit bleibt ebenfalls unverändert.

Wenn für den Satz von vorhergehenden Orten ein einzelner Eintrag in der Vorhersagematrix 600 existiert, jedoch der vorhergesagte Ort eine andere Mikrozelle als die Mikrozelle 302e ist, wird eine neue Reihe hinzugefügt. Die neuen Häufigkeiten für diese beiden Reihen werden unter Verwendung bereits bekannter Verfahren, wie eines gewichteten Mittelns, berechnet.

Wenn in der Vorhersagematrix 600 mehrere Einträge für den Satz von vorhergehenden Orten existieren und der vorhergesagte Ort für einen derselben die Mikrozelle 302e ist, wird keine neue Reihe hinzugefügt, und die existierende Häufigkeiten werden neu berechnet.

Wenn für die mehreren Einträge keiner der vorhergesagten Orte die Mikrozelle 302e enthält, wird eine neue Reihe mit diesem vorhergesagten Ort hinzugefügt, und die Häufigkeiten werden neu berechnet.

Während eines Bestimmens eines vorhergesagten Orts für einen Mobilknoten vergleicht der Weiterreichverwalter 108 die älteren Orte des Mobilknotens mit den existierenden Reihen in der Vorhersagematrix 600. Wenn ein entsprechender Eintrag existiert, bestimmt der Weiterreichverwalter 108 die vorhergesagte Mikrozelle und die Wahrscheinlichkeit eines Bewegens des Mobilknotens in die vorhergesagte Mikrozelle. Derselbe verwendet dann die Versorgungsabbildung, um einen zweiten Zugriffspunkt zu bestimmen, der einen Dienst in der vorhergesagten Mikrozelle liefert. Wenn ein anderer Zugriffspunkt einen Dienst in der vorhergesagten Mikrozelle liefert, reserviert der Weiterreichverwalter 108 die Ressourcen bei dem zweiten Zugriffspunkt und informiert den Mobilknoten, dass ein Weiterreichen bevorsteht. Bei dem Fall mehrerer Möglichkeiten kann der Weiterreichverwalter 108 alle oder einen Teilsatz der vorhergesagten Zugriffspunkte benachrichtigen, um die Ressourcen für das Weiterreichen zu reservieren. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Teilsatz durch Auswählen lediglich derjenigen, die eine größere als eine bestimmte Wahrscheinlichkeitsschwelle haben, bestimmt werden. Derselbe kann dann den Mobilknoten benachrichtigen, dass ein Weiterreichen zu einem der vorhergesagten Zugriffspunkte bevorsteht.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Weiterreichverwalter 108 einen Mobilknoten anweisen, seinen Ort öfters zu berichten, während sich der Mobilknoten dem Rand seiner aktuellen Mikrozelle nähert. Dies kann der Weiterreichverwalter 108 in Fällen tun, bei denen die Zahl von vorhergesagten Zugriffspunkten mehr als eins ist. Dies hilft dem Weiterreichverwalter 108, den zweiten Zugriffspunkt mit einer höheren Genauigkeit festzustellen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können zusätzliche Informationen in der Vorhersagematrix 600 hinzugefügt werden, um den Weiterreichverwalter 108 bei der Berechnung von Häufigkeiten zu unterstützen. Beispielsweise kann durch Hinzufügen von Mobilknoten-Identifizierungsinformationen, z. B. einer Modellnummer oder einer Seriennummer des Mobilknotens, zu der Versorgungsabbildung und der Vorhersagematrix eine Vorhersagegenauigkeit verbessert werden. Ein Hinzufügen solcher Identifizierungsinformationen würde eine getrennte Bestimmung von Systemversorgungsfähigkeiten für jedes Mobilmodell und/oder für spezifische, durch ihre Seriennummer identifizierte Mobilvorrichtungen erlauben. Die Vorhersagegenauigkeit kann zusätzlich durch Hinzufügen von Rohzählungen eines Weiterreichens, nicht nur Mittelwerten von Weiterreichvorgängen, einer Zeit zwischen Weiterreichvorgängen, einer Verweildauer eines Mobilknotens in einer Mikrozelle und anderen ähnlichen solchen Faktoren verbessert werden.

Aus der vorausgehenden Offenbarung sollte deutlich sein, dass die Erfindung ein Weiterreichverfahren bereitstellt, das aufgrund der Koordination, die durch den Weiterreichverwalter 108 geliefert wird, ein problemloses Weiterreichen ermöglicht. Der Weiterreichverwalter 108 erfordert ferner eine sehr geringe Konfiguration und Wartung. Derselbe ist selbstlernend und aktualisiert sich periodisch mit Änderungen der Versorgungsfähigkeiten bzw. Abdeckungsfähigkeiten der existierenden Zugriffspunkte. Das Weiterreichverfahren ist zusätzlich skalierbar, da in einem Mobilnetz 100 eine beliebige Zahl von Weiterreichverwaltern, jeweils mit einem begrenzten Steuerbereich, implementiert werden kann. In dem Fall eines Versagens des Weiterreichverwalters 108 können die Mobilknoten ferner auf die herkömmlichen Weiterreicheinrichtungen zurückfallen.

Es ist offensichtlich, dass das hierin beschriebene Weiterreichverfahren einen oder mehrere herkömmliche Prozessoren und einzigartige gespeicherte Programmanweisungen, die den einen oder die mehreren Prozessoren steuern, um einige, die meisten oder alle der hierin beschriebenen Funktionen zu implementieren, in sich aufweisen kann; als solche können die Funktionen zum Lernen von Versorgungsfähigkeiten und zum Bestimmen eines Zugriffspunkts als Schritte eines Verfahrens interpretiert werden. Alternativ könnten die gleichen Funktionen durch eine Zustandsmaschine, die keine gespeicherten Programmanweisungen hat, bei der jede Funktion oder einige Kombinationen bestimmter Teile der Funktionen als eine benutzerdefinierte Logik implementiert sind, implementiert sein. Es könnte eine Kombination der zwei Lösungsansätze verwendet sein. Somit wurden hierin Verfahren und Einrichtungen zum Durchführen dieser Funktionen beschrieben.

Während im Vorhergehenden die Prinzipien der Erfindung in Verbindung mit spezifischen Vorrichtungen beschrieben wurden, versteht es sich von selbst, dass diese Beschreibung lediglich beispielhaft und nicht als eine Begrenzung des Schutzbereichs der Erfindung erfolgt.

Diese Offenbarung soll näher ausführen, wie verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung zu gestalten und zu verwenden sind, und nicht den wahren, beabsichtigten, angemessenen Schutzbereich und Geist derselben begrenzen. Die vorhergehende Beschreibung soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten genauen Formen begrenzen. Modifikationen oder Variationen sind im Lichte der vorhergehenden Lehren möglich. Das Ausführungsbeispiel wurde gewählt und beschrieben, um die beste Darstellung der Prinzipien der Erfindung und der praktischen Anwendung derselben zu liefern, um durchschnittlichen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen und mit verschiedenen Modifikationen, die für die beabsichtigte besondere Verwendung passend sind, zu benutzen. Alle solchen Modifikationen und Variationen liegen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche, die während der Anhängigkeit dieser Patentanmeldung geändert werden können, und alle Äquivalente derselben bestimmt ist, wenn dieselben gemäß der Breite, die dieselben angemessen, gesetzesmäßig und billigerweise beanspruchen können, interpretiert werden.

Zusammenfassung Selbstlernendes geografiebewusstes Weiterreichverfahren und -system

Es ist ein selbstlernendes geografiebewusstes Weiterreichverfahren und -system offenbart. Das System umfasst einen Weiterreichverwalter (108), der Informationen über eine Position und Bewegung der Mobilknoten (102a, 102b, 102c und 102d), die in dem Mobilnetz (100) anwesend sind, empfängt. Der Weiterreichverwalter lernt die Versorgungsfähigkeiten der Zugriffspunkte (104a, 104b, 104c und 104d) in dem Mobilnetz. Derselbe bestimmt dann basierend auf den gelernten Versorgungsfähigkeiten einen zweiten Zugriffspunkt, zu dem ein Mobilknoten ein Weiterreichen durchführen wird. Der Weiterreichverwalter informiert dann den Mobilknoten über den zweiten Zugriffspunkt.


Anspruch[de]
Verfahren zum Ermöglichen, dass ein Mobilknoten ein Weiterreichen von einem ersten Zugriffspunkt in einem Mobilnetz durchführt, wobei das Mobilnetz eine Kommunikation zwischen einer Mehrzahl von Mobilknoten ermöglicht, mit folgenden Schritten:

a. Empfangen von Informationen über eine Position und eine Bewegung jedes Mobilknotens, der in dem Mobilnetz anwesend ist;

b. Lernen von Versorgungsfähigkeiten einer Mehrzahl von Zugriffspunkten in dem Mobilnetz, wobei die Informationen über die Position und die Bewegung jedes Mobilknotens zum Lernen der Versorgungsfähigkeiten benutzt werden;

c. Bestimmen eines zweiten Zugriffspunkts basierend auf den Versorgungsfähigkeiten der Mehrzahl von Zugriffspunkten in dem Mobilnetz; und

d. Informieren des Mobilknotens über den zweiten Zugriffspunkt, wobei der Mobilknoten ein Weiterreichen zu dem zweiten Zugriffspunkt durchführt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Informationen über die Bewegung des Mobilknotens Informationen über eine Geschwindigkeit des Mobilknotens aufweisen. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit folgenden Schritten:

a. Empfangen von Informationen über eine zweite Position des Mobilknotens, wobei der Mobilknoten entscheidet, bei der zweiten Position ein Weiterreichen durchzuführen; und

b. Abbilden der Informationen über die zweite Position des Mobilknotens auf einen geografischen Ort des Mobilknotens.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit folgenden Schritten:

a. Empfangen einer Information über die Stärke des Empfangssignals (RSS) und das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des Mobilknotens; und

b. Abbilden der Information über die RSS und das SNR des Mobilknotens auf einen geografischen Ort des Mobilknotens.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit folgenden Schritten:

a. Vorhersagen mindestens entweder einer Weiterreichposition oder eines Weiterreichzeitpunkts, wobei der Mobilknoten bei der Weiterreichposition und zu dem Weiterreichzeitpunkt ein Weiterreichen zu dem zweiten Zugriffspunkt durchführt; und

b. Informieren des Mobilknotens über mindestens entweder die Weiterreichposition oder den Weiterreichzeitpunkt.
Verfahren zum Ermöglichen, dass ein Mobilknoten ein Weiterreichen von einem ersten Zugriffspunkt in einem Mobilnetz durchführt, wobei das Mobilnetz eine Kommunikation zwischen einer Mehrzahl von Mobilknoten ermöglicht, mit folgenden Schritten:

a. Empfangen einer Information über eine Position und eine Bewegung jedes Mobilknotens, der in dem Mobilnetz anwesend ist;

b. Lernen von Versorgungsfähigkeiten einer Mehrzahl von Zugriffspunkten in dem Mobilnetz, wobei die Information über die Position und die Bewegung jedes Mobilknotens zum Lernen der Versorgungsfähigkeiten benutzt wird;

c. Aufbauen einer Versorgungsabbildung basierend auf den Versorgungsfähigkeiten der Mehrzahl von Zugriffspunkten in dem Mobilnetz;

d. Aufrechterhalten einer Verlaufstabelle für jeden Mobilknoten, der innerhalb des Mobilnetzes anwesend ist;

e. Bestimmen eines zweiten Zugriffspunkts basierend auf der Verlaufstabelle; und

f. Informieren des Mobilknotens über den zweiten Zugriffspunkt, wobei der Mobilknoten ein Weiterreichen zu dem zweiten Zugriffspunkt durchführt.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit folgenden Schritten:

a. Empfangen einer Information über eine zweite Position des Mobilknotens, wobei der Mobilknoten entscheidet, bei der zweiten Position ein Weiterreichen durchzuführen; und

b. Abbilden der Information über die zweite Position des Mobilknotens auf einen geografischen Ort des Mobilknotens.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Aufbauen der Versorgungsabbildung folgende Schritte aufweist:

a. Teilen des Mobilnetzes in eine Mehrzahl von Mikrozellen;

b. Abbilden jedes Mobilknotens in eine Mikrozelle; und

c. Abbilden jeder Mikrozelle auf mindestens einen Zugriffspunkt, wobei der mindestens eine Zugriffspunkt eine Versorgung für den Mobilknoten, der in der Mikrozelle anwesend ist, liefert.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Aufrechterhalten der Verlaufstabelle folgende Schritte aufweist:

a. Aktualisieren der Verlaufstabelle basierend auf den Informationen, die von jedem Mobilknoten empfangen werden; und

b. Aktualisieren einer Vorhersagematrix basierend auf der Verlaufstabelle.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit folgenden Schritten:

a. Vorhersagen mindestens entweder einer Weiterreichposition oder eines Weiterreichzeitpunkts basierend auf der Vorhersagematrix, wobei der Mobilknoten bei der Weiterreichposition und zu dem Weiterreichzeitpunkt ein Weiterreichen zu dem zweiten Zugriffspunkt durchführt; und

b. Informieren des Mobilknotens über mindestens entweder die Weiterreichposition oder den Weiterreichzeitpunkt.






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