(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速初期リンクセットアップ(FILS)のためのデバイスにおけるワイヤレス通信の方法であって、
ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)と、拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレームとを含む、集約されたメッセージを生成するステップと、
FILS認証メッセージにおいて前記集約されたメッセージをアクセスポイントに送信するステップと、
前記集約されたメッセージに応答して、前記アクセスポイントから、FILS認証応答メッセージを受信するステップであって、前記FILS認証応答メッセージが、前記PMKIDまたは前記EAP-RPフレームの使用を示す、ステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記FILS認証応答メッセージに基づいて前記PMKIDを削除するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記FILS認証応答メッセージに基づいて前記PMKIDを削除するステップが、前記FILS認証応答メッセージが前記EAP-RPフレームの前記使用を示すことに基づいて前記PMKIDを削除するステップを含む、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記PMKIDを削除することに応答して、別のPMKIDを生成するステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記FILS認証応答メッセージが前記PMKIDの前記使用を示すことに基づいて、前記PMKIDを維持するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
ネットワークへのアソシエーションのためにアソシエーション要求メッセージを送信するステップと、
前記アソシエーション要求メッセージに応答してアソシエーション応答メッセージを受信するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記FILS認証応答メッセージが、認証が成功であるかどうかをさらに示す、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記FILS認証応答メッセージが、前記認証が不成功であることを示すことに基づいて別のPMKIDを生成するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
高速初期リンクセットアップ(FILS)のために構成されたワイヤレス通信のための装置であって、
ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)と、拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレームとを含む、集約されたメッセージを生成するための手段と、
FILS認証メッセージにおいて前記集約されたメッセージをアクセスポイントに送信するための手段と、
前記集約されたメッセージに応答して、前記アクセスポイントから、FILS認証応答メッセージを受信するための手段であって、前記FILS認証応答メッセージが、前記PMKIDまたは前記EAP-RPフレームの使用を示す、手段と
を含む、装置。
【請求項１０】
前記FILS認証応答メッセージに基づいて前記PMKIDを削除するための手段をさらに含む、請求項9に記載の装置。
【請求項１１】
前記EAP-RPフレームが使用されたことを前記FILS認証応答メッセージが示すことに基づいて前記PMKIDを削除するための手段をさらに含む、請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記PMKIDを削除することに応答して、別のPMKIDを生成するための手段をさらに含む、請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記FILS認証応答メッセージが前記PMKIDの前記使用を示すことに基づいて、前記PMKIDを維持するための手段をさらに含む、請求項9に記載の装置。
【請求項１４】
ネットワークへのアソシエーションのためにアソシエーション要求メッセージを送信するための手段と、
前記アソシエーション要求メッセージに応答してアソシエーション応答メッセージを受信するための手段と
をさらに含む、請求項9に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも1つのプロセッサに請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法を実行させるための命令を含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般にワイヤレス通信システムに関し、より詳細には、ワイヤレス通信システム内の高速初期ネットワークリンクセットアップ中の認証のためのシステム、方法、およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの電気通信システムでは、いくつかの相互作用する空間的に分離されたデバイス間でメッセージを交換するために、通信ネットワークが使用される。ネットワークは地理的範囲に従って分類することができ、たとえば、その範囲は、メトロポリタンエリア、ローカルエリア、またはパーソナルエリアとすることができる。そのようなネットワークは、それぞれ、ワイドエリアネットワーク(WAN)、メトロポリタンエリアネットワーク(MAN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、またはパーソナルエリアネットワーク(PAN)と呼ばれる。ネットワークはまた、様々なネットワークのノードおよびデバイスを相互接続するために使用されるスイッチング/ルーティング技法(たとえば、回線交換対パケット交換)、伝送のために利用される物理媒体のタイプ(たとえば、有線対ワイヤレス)、および使用される通信プロトコルのセット(たとえば、インターネットプロトコル群、SONET(同期光ネットワーク)、イーサネット(登録商標)など)により異なる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ネットワーク要素がモバイルであり、それゆえ、動的に接続する必要性があるとき、または、ネットワークアーキテクチャが固定されたトポロジではなく、アドホックなトポロジにおいて形成されるとき、多くの場合、ワイヤレスネットワークが好ましい。ワイヤレス局(STA)およびアクセスポイント(AP)などのモバイルネットワーク要素は、ネットワークを利用するためのリンクセットアップのプロセスを通してメッセージを交換することができる。いくつかの条件下では、短い時間期間中に多くのSTAがネットワークを使用しようと試みる可能性がある。たとえば、いくつかのSTAが新しいネットワークの近辺に入るとき、ネットワークは、リンクセットアッププロセス衝突の割合が増大し、リンクセットアップにおいて望ましくない待ち時間を作り出すことになる可能性がある。したがって、ワイヤレス通信ネットワークにおける高速初期リンクセットアップの必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
添付の特許請求の範囲内のシステム、方法、およびデバイスの様々な実施形態の各々は、いくつかの態様を有し、そのいずれの態様も、本明細書で説明される望ましい属性に単独では関与しない。本明細書においては、添付の特許請求の範囲を限定することなく、いくつかの顕著な特徴が説明される。
【０００５】
本明細書において説明される主題の1つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明に記載される。他の特徴、態様および利点は、説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は、縮尺通りには描かれていない場合があることに留意されたい。
【０００６】
本開示の一態様は、ワイヤレス通信ネットワークでデータを通信するための方法を提供する。この方法は、集約されたメッセージを生成するステップを含む。集約されたメッセージは、ペアワイズマスターキー識別子(PMKID:pairwise master key identifier)、および拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP:extensible authentication protocol re-authentication protocol)フレームを含む。この方法は、集約されたメッセージを送信するステップをさらに含む。
【０００７】
本開示の別の態様は、ワイヤレス通信ネットワークでデータを通信するための装置を提供する。この装置は、集約されたメッセージを生成するように構成されたプロセッサを含み、集約されたメッセージは、ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)、および拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレームを含む。この装置は、集約されたメッセージを送信するように構成された送信機をさらに含む。
【０００８】
この開示の別の態様は、実行されるとき、プロセッサにワイヤレス通信の方法を実行させる命令を含むコンピュータ可読記憶媒体を提供する。この方法は、集約されたメッセージを生成するステップを含む。集約されたメッセージは、ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)、および拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレームを含む。この方法は、集約されたメッセージを送信するステップをさらに含む。
【０００９】
本開示の別の態様は、ワイヤレス通信ネットワークでデータを通信するための装置を提供する。この装置は、集約されたメッセージを生成するための手段を含み、集約されたメッセージは、ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)、および拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレームを含む。この装置は、集約されたメッセージを送信するための手段をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の態様を用いることができる例示的なワイヤレス通信システムを示す図である。
【図２】図1のモバイルデバイスのうちの1つまたは複数のワイヤレスデバイスの例示的な実施形態を示す図である。
【図３】高速初期リンクセットアップ(FILS)ワイヤレス通信システムにおける通信交換のメッセージフロー図である。
【図４】図1のワイヤレス通信システムにおける別の例示的な通信交換のメッセージフロー図である。
【図５】ワイヤレス通信のための例示的な方法のフローチャートである。
【図６】ワイヤレス通信のための例示的な方法のフローチャートである。
【図７】ワイヤレス通信のための例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
新規のシステム、装置、および方法の様々な態様が、添付の図面を参照しながら以下にさらに十分に説明される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化されてよく、本開示全体を通じて示される任意の特定の構造または機能に限定されるものと解釈されるべきでない。そうではなく、これらの態様は、本開示が十分なものであり、完全であるように、また本開示の範囲を当業者に十分伝えるように提供される。本明細書の教示に基づいて、本開示の範囲は、本発明の任意の他の態様とは無関係に実装されるか、本発明の任意の他の態様と組み合わせて実装されるかにかかわらず、本明細書で開示する新規のシステム、装置および方法のいかなる態様をも包含するものであることを、当業者は諒解されたい。たとえば、本明細書に記載される任意の数の態様を使用して、装置が実装されてよく、または方法が実践されてよい。加えて、本発明の範囲は、本明細書で述べられる本発明の様々な態様に加えて、またはそれ以外の、他の構造、機能、または構造および機能を使用して実施されるそのような装置または方法を包含することを意図する。本明細書で開示する任意の態様は、特許請求の範囲の1つまたは複数の要素により具現化されてもよいことを理解されるべきである。
【００１２】
特定の態様について本明細書で説明するが、これらの態様の数多くの変形および変更が本開示の範囲内に入る。好ましい態様のいくつかの利益および利点について述べるが、本開示の範囲は、特定の利益、用途、または目的に限定されることは意図していない。そうではなく、本開示の態様は、異なるワイヤレス技法、システム構成、ネットワーク、および送信プロトコルに広く適用可能であることを意図しており、それらのうちのいくつかが例として図および好ましい態様の以下の説明において示される。詳細な説明および図面は、限定的ではなく本開示の例示にすぎず、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される。
【００１３】
図1は、本開示の態様を用いることができる例示的なワイヤレス通信システム100を示す。ワイヤレス通信システム100は、基本サービスエリア(BSA)107aで複数の局(STA)106a〜106dと通信するアクセスポイント(AP)104aを含む。ワイヤレス通信システム100は、BSA107bで通信することができる第2のAP104bをさらに含むことができる。1つまたは複数のSTA106は、たとえば列車120または他の輸送機関により、BSA107a〜107bに入るおよび/またはこれらから出る可能性がある。本明細書で説明する様々な実施形態では、STA106および106a〜106dは、特にBSA107aおよび/または107bに入るとき、AP104aおよび/または104bとワイヤレスリンクを迅速に確立するように構成されることが可能である。ワイヤレス通信システム100は、認証サーバ108をさらに含むことができる。認証サーバ108は、識別情報確認、認証、プライバシー、および否認防止などの認証サービスを提供するサーバを含んでよい。
【００１４】
一般的には、IEEE 702.1Xプロトコルにおいて、STA(たとえば、STA106)と認証サーバ(たとえば、認証サーバ108)との間で認証が行われる。APに対する、STAの認証およびSTAのアソシエーションが、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)においてSTAごとに異なるレベルのアクセスを提供するための方法をもたらす。WLAN内の各STAおよびAPは、接触している他の各STAおよびAPとの認証状態およびアソシエーション状態を保持することを要求される。認証は、STAがネットワークへアクセスできるようになる方法である。認証は、識別情報の証明を与えて、STAがネットワークへのアクセスを許可されることを保証する。ペアワイズマスターキー(PMK)は、STAとAPとの間の認証の成功の結果として得られるキーである。PMKは、一般的に、拡張認証プロトコル(EAP)認証の成功後にSTAおよび認証サーバによって導出され、次いでAPに送られる。STAが認証されると、STAはAPとアソシエーションされた(associated)状態になることができる。
【００１５】
本明細書で説明する様々な高速初期リンクセットアップ(FILS)実装形態は、多様な使用状態の下で向上したシステム性能をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、多数のSTA106がAP104aおよび/または104bの範囲に入るとき、多数のSTA106は、たとえば、AP104aとワイヤレスリンクを確立しようとして、大量のワイヤレストラフィックを作り出す可能性がある。場合によっては、STA106は、1秒当たり数百の接続の試みを生成する可能性がある。多数のSTA106がアクセスを要求すると、パケット衝突および/またはパケットの棄却(dropping)を引き起こし、それによって潜在的に、ネットワーク性能を下げ、待ち時間を増やす可能性がある。待ち時間が増えることにより、STA106はより長い時間期間の間アイドル状態のままとなり、それによって電力消費量が増える可能性がある。したがって、接続プロセス中にSTA106がスリープ状態(たとえば、非アクティブ状態、電力消費量を低減させるためにSTA106の構成要素の一部または全部がパワーを落とした(powered down)状態など)に入ることを可能にするための技法を利用する、より速い初期リンクセットアップが、電力消費量を低減させることができる。本明細書でより詳細に説明するように、デバイス106および104a〜104bは、電力消費量を低減させ、それによってネットワーク性能を向上させるための様々な技法を実施することができる。
【００１６】
様々な実施形態では、ワイヤレス通信システム100は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)を含むことができる。WLANは、1つまたは複数のネットワークプロトコルを用いて、近くのデバイスを相互接続するために使用することができる。本明細書で説明する様々な態様は、IEEE 802.11ワイヤレスプロトコルなどの任意の通信規格に適用することができる。たとえば、本明細書で説明する様々な態様は、IEEE 802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ah、および/または802.11aiプロトコルの一部として使用することができる。802.11プロトコルの実装形態は、センサー、ホームオートメーション、パーソナルヘルスケアネットワーク、監視ネットワーク、計測、スマートグリッドネットワーク、車内および車間通信、緊急協調ネットワーク、セルラー(たとえば、3G/4G)ネットワークオフロード、(たとえば、ホットスポットとともに使用するための)短距離および/または長距離インターネットアクセス、マシンツーマシン(M2M)通信などに、使用することができる。
【００１７】
AP104a〜104bは、ワイヤレス通信システム100のためのハブまたは基地局として働くことができる。たとえば、AP104aは、BSA107aでワイヤレス通信カバレージを提供することができ、AP104bは、BSA107bでワイヤレス通信カバレージを提供することができる。AP104aおよび/または104bは、NodeB、無線ネットワークコントローラ(RNC)、eNodeB、基地局コントローラ(BSC)、送受信機基地局(BTS)、基地局(BS)、送受信機機能(TF)、無線ルータ、無線送受信機、またはその他の用語を含む、これらとして実装される、またはこれらとして知られることも可能である。
【００１８】
STA106および106a〜106d(本明細書ではまとめてSTA106と呼ぶ)は、たとえば、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末(PDA)、モバイルフォンなどの多様なデバイスを含むことができる。STA106は、インターネットまたは他のワイドエリアネットワークへの一般的な接続性を得るために、WiFi(たとえば、802.11aiなどのIEEE 802.11プロトコル)準拠のワイヤレスリンクを介してAP104a〜104bに接続する、またはこれらとアソシエーションすることができる。STA106は、「クライアント」と呼ばれることもある。
【００１９】
様々な実施形態では、STA106は、アクセス端末(AT)、加入者局、加入者ユニット、移動局、遠隔局、遠隔端末、ユーザ端末(UT)、端末、ユーザエージェント、ユーザデバイス、ユーザ機器(UE)、またはその他の用語を含む、これらとして実装される、またはこれらとして知られることも可能である。いくつかの実装形態では、STA106は、携帯電話、コードレス電話、セッション開始プロトコル(SIP)電話、ワイヤレスローカルループ(WLL)局、携帯情報端末(PDA)、ワイヤレス接続機能を有するハンドヘルドデバイス、またはワイヤレスモデムに接続されたその他の好適な処理デバイスを含むことができる。したがって、本明細書において教示される1つまたは複数の態様は、電話(たとえば、セルラーフォンもしくはスマートフォン)、コンピュータ(たとえば、ラップトップ)、ポータブル通信デバイス、ヘッドセット、ポータブルコンピューティングデバイス(たとえば、携帯情報端末)、エンターテイメントデバイス(たとえば、音楽もしくは映像デバイス、または衛星ラジオ)、ゲームデバイスもしくはシステム、全地球測位システムデバイス、またはワイヤレス媒体を介して通信するように構成される任意の他の適切なデバイスに組み込むことができる。
【００２０】
AP104aは、AP104aとアソシエーションされて、通信のためにAP104aを使用するように構成されるSTA106a〜106dとともに、基本サービスセット(BSS)と呼ぶことができる。いくつかの態様では、ワイヤレス通信システム100には、中心のAP104aがないことがある。たとえば、いくつかの態様では、ワイヤレス通信システム100は、STA106間のピアツーピアネットワークとして機能することができる。したがって、本明細書において説明されるAP104aの機能は、代替的には、STA106のうちの1つまたは複数によって実行されることが可能である。さらにAP104aは、いくつかの実施形態では、STA106に関して説明する1つまたは複数の態様を実施することができる。
【００２１】
AP104aからSTA106のうちの1つまたは複数への送信を容易にする通信リンクは、ダウンリンク(DL)130と呼ぶことができ、STA106のうちの1つまたは複数からAP104aへの送信を容易にする通信リンクは、アップリンク(UL)140と呼ぶことができる。代替的には、ダウンリンク130は順方向リンクまたは順方向チャネルと呼ぶことができ、アップリンク140は逆方向リンクまたは逆方向チャネルと呼ぶことができる。
【００２２】
AP104aとSTA106との間のワイヤレス通信システム100における送信には、多様なプロセスおよび方法を使用することができる。いくつかの態様において、ワイヤレス信号は、直交周波数分割多重化(OFDM)、直接シーケンススペクトラム拡散(DSSS)通信、OFDMとDSSS通信の組合せ、または他の方式を用いて送信することができる。たとえば、OFDM/OFDMAプロセスに従って、AP104aとSTA106との間で信号を送受信することができる。したがって、ワイヤレス通信システム100は、OFDM/OFDMAシステムと呼ぶことができる。別の例として、CDMAプロセスに従って、AP104aとSTA106との間で信号を送受信することができる。したがって、ワイヤレス通信システム100は、CDMAシステムと呼ぶことができる。
【００２３】
そのようなプロトコルを実施するいくつかのデバイス(AP104aおよびSTA106など)の態様は、他のワイヤレスプロトコルを実施するデバイスよりも消費する電力を少なくすることができる。このデバイスは、比較的長い距離、たとえば約1キロメートル以上にわたってワイヤレス信号を送信するために使用することができる。本明細書でより詳細に説明するように、いくつかの実施形態ではデバイスは、他のワイヤレスプロトコルを実施するデバイスよりも迅速にワイヤレスリンクを確立するように構成することができる。
【００２４】
図2は、図1のワイヤレス通信システム100内で用いられることがある例示的なワイヤレスデバイス202の機能ブロック図を示す。ワイヤレスデバイス202は、本明細書で説明する様々な方法を実施するように構成することができるデバイスの例である。たとえば、ワイヤレスデバイス202は、STA106a〜dのうちの1つを含むことができる。
【００２５】
ワイヤレスデバイス202は、ワイヤレスデバイス202の動作を制御するプロセッサ204を含むことができる。プロセッサ204は、中央処理ユニット(CPU)と呼ばれることもある。読取り専用メモリ(ROM)とランダムアクセスメモリ(RAM)の両方を含むことができるメモリ206は、命令とデータとをプロセッサ204に提供することができる。メモリ206の一部分は、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)を含む場合もある。プロセッサ204は、典型的には、メモリ206内に記憶されたプログラム命令に基づいて、論理演算および算術演算を実行する。メモリ206内の命令は、本明細書で説明される方法を実施するために実行可能とすることができる。
【００２６】
プロセッサ204は、1つまたは複数のプロセッサを用いて実施される処理システムを含む、またはその構成要素であることがある。1つまたは複数のプロセッサは、汎用マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、コントローラ、状態機械、ゲート論理、個別のハードウェア構成要素、専用のハードウェア有限状態機械、または、情報の計算もしくは他の操作を実行することができる任意の他の適切なエンティティの任意の組合せを用いて実装することができる。
【００２７】
処理システムはまた、ソフトウェアを記憶するための機械可読媒体を含むことができる。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語などの名称にかかわらず、任意のタイプの命令を意味すると広く解釈されたい。命令は、(たとえば、ソースコードフォーマット、バイナリコードフォーマット、実行可能コードフォーマット、または、任意の他の適切なコードのフォーマットにおける)コードを含むことができる。命令は、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるとき、本明細書に記載される様々な機能を、処理システムに実行させる。
【００２８】
ワイヤレスデバイス202は、ワイヤレスデバイス202と遠隔地との間のデータの送信および受信を可能にするために送信機210および/または受信機212を含むことができる筐体208も含むことができる。送信機210および受信機212は、組み合わされて送受信機214になることもある。アンテナ216は、筐体208に取り付けられ、送受信機214に電気的に結合されてよい。図示されていないが、ワイヤレスデバイス202は、複数の送信機、複数の受信機、複数の送受信機、および/または複数のアンテナを含むこともできる。
【００２９】
ワイヤレスデバイス202は、送受信機214によって受信された信号のレベルを検出および定量化するために使用することができる信号検出器218を含むこともできる。信号検出器218は、総エネルギー、シンボルあたりのサブキャリアあたりのエネルギー、電力スペクトル密度、および他の信号などの信号を検出することができる。ワイヤレスデバイス202は、信号を処理する際に使用するためのデジタル信号プロセッサ(DSP)220を含むこともできる。DSP220は、送信用のパケットを生成するように構成されてよい。いくつかの態様では、パケットは、物理レイヤデータユニット(PPDU)を含むことができる。
【００３０】
ワイヤレスデバイス202は、さらに、いくつかの態様において、ユーザインターフェース222を含むことができる。ユーザインターフェース222は、キーパッド、マイクロフォン、スピーカ、および/またはディスプレイを含むことができる。ユーザインターフェース222は、ワイヤレスデバイス202のユーザに情報を伝える、および/または、ユーザからの入力を受信する任意の要素または構成要素を含むことができる。
【００３１】
ワイヤレスデバイス202の様々な構成要素は、バスシステム226によって一緒に結合することができる。バスシステム226は、たとえば、データバス、ならびに、データバスに加えて、電力バス、制御信号バス、およびステータス信号バスを含むことがある。ワイヤレスデバイス202の構成要素は、その他のメカニズムを使用して、一緒に結合される、または互いに対する入力を受け入れる、もしくは提供する場合があることは、当業者には諒解されよう。
【００３２】
図2には、いくつかの別個の構成要素が示されているが、構成要素のうちの1つまたは複数が組み合わされる、または共通に実装される場合があることは、当業者には認識されよう。たとえば、プロセッサ204は、プロセッサ204に関して上記で説明した機能を実施するためだけでなく、信号検出器218および/またはDSP220に関連して上記で説明した機能を実施するためにも使用される場合がある。さらに、図2に示す構成要素の各々は、複数の別個の要素を使用して実装される場合がある。
【００３３】
ワイヤレスデバイス202は、STA106a〜dのいずれかを含むことができ、通信を送信および/または受信するために使用されることがある。すなわち、STA106a〜dのいずれかが、送信機デバイスまたは受信機デバイスとして働くことがある。いくつかの態様は、信号検出器218が、送信機または受信機の存在を検出するために、メモリ206およびプロセッサ204上で動作しているソフトウェアによって使用されることを企図する。
【００３４】
上述のように、ワイヤレスデバイス202などのワイヤレスデバイスは、ワイヤレス通信システム100などのワイヤレス通信システム内でサービスを提供するように構成されてよい。たとえば、ワイヤレスデバイス202は、データ(たとえば、センサー測定値、位置座標など)を取り込むまたは計算するために使用されるハードウェア(たとえば、センサー、全地球測位システム(GPS)など)を含むことができる。
【００３５】
上述のように、STA106と認証サーバ108との間で認証が行われることがある。いくつかの実施形態では、図1のAP104aは、オーセンティケータとして機能することができ、認証プロセス中にSTA106と認証サーバ108との間でメッセージを中継する。場合によっては、STA106とAP104aとの間の認証メッセージは、ローカルエリアネットワーク上の拡張認証プロトコル(EAPOL:extensible authentication protocol over local area network)フレームを使用して転送される。EAPOLフレームは、IEEE802.11iプロトコルで定義することができる。AP104aと認証サーバ108との間の認証メッセージは、遠隔認証ダイヤルインユーザサービス(RADIUS:remote authentication dial in user service)プロトコル、またはDiameter認証、許可、およびアカウンティングプロトコルを使用して転送されてよい。
【００３６】
認証プロセス中に、認証サーバ108は、AP104aから受信されるメッセージに応答するのに長い時間がかかることがある。たとえば、認証サーバ108は、AP104aから遠い位置に物理的に位置していることがあり、したがって遅延の原因は、バックホールリンク速度によるものとされることがある。別の例として、認証サーバ108は、STA106および/またはAP104によって開始された多数の認証要求を処理していることがある(たとえば、列車120上などの高密度エリアに多数のSTAがあり、それらの各々が接続を確立しようとしていることがある)。したがって、遅延の原因は、認証サーバ上のローディング(たとえば、トラフィック)によるものとされることがある。
【００３７】
図3は、図1のワイヤレス通信システム100における通信交換300のメッセージフロー図である。図3に示すように、STA106(たとえば、サプリカント)は、AP104(たとえば、オーセンティケータ)から情報を取得するために、IEEE 802.11プローブ要求310をAP104に送信する。AP104は、IEEE 802.11プローブ応答311で応答する。STA106は次いで、ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)を含んだFILS認証メッセージ312をAP104に送信する。AP104は次いで、FILS認証メッセージ312中のPMKIDが、そのキャッシュと一致するかどうかをチェックする。そうである場合、AP104は、キャッシュされた値を用いてFILS認証を実行することに移ることになる。しかしながら、FILS認証メッセージ312がAP104のキャッシュに一致しない場合、AP104は、PMKIDがキャッシュ内にないことを示す認証失敗メッセージ313を送る。
【００３８】
この時点で、STA106は、拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレーム314(たとえば、EAP-RPラップされたフレーム)を使用することによってAP104とのFILS認証を再び試みることができる。EPA-RPフレーム314を受信することに基づいて、AP104は、EAP-RP認証要求315を認証サーバ108または信頼できる第三者サーバに送信することができる。EAP-RP認証要求315は、認証、許可、およびアカウンティング(AAA)EAP要求(たとえば、EAPペイロード)であってよく、これはEAP-RPフレーム314を含んでよい。上記で説明したように、認証サーバ108は、EAP-RP認証要求315に応答するのに長い時間期間がかかることがある。認証サーバ108が応答する準備ができると、認証サーバ108は次いで、EAP-RP認証応答316をAP104に送信することができる。EAP-RP認証応答316は、認証が成功であるか、不成功であるかの表示を含むことができるAAA EAP Answer(たとえば、EAPペイロード)であってよい。たとえば、認証が成功したか、失敗したかの表示は、EAP成功メッセージか、EAP失敗メッセージであってよい。
【００３９】
EAP-RP認証応答316を受信すると、AP104は、FILS認証リプライメッセージ317をSTA106に送信することができる。FILS認証リプライメッセージ317は、EAPOLフレームであって、(たとえば、EAP再認証プロトコルの一部である)EAP終了再認証(EAP finish-re-authentication)メッセージを含んでよく、このメッセージが、認証が成功したか、失敗したかを表示する。
【００４０】
FILS認証リプライメッセージ317を受信した後、STA106は、AP104とアソシエーションするために、FILSアソシエーション要求メッセージ318をAP104に送信することができる。FILSアソシエーション要求メッセージ318は、EAPOLフレームであって、キー確認を含むことができる。アソシエーションが成功である場合、AP104はFILSアソシエーション応答メッセージ319で応答することができる。FILSアソシエーション応答メッセージ319は、EAPOLフレームであって、キー確認および/またはグループキー配送を含むことができ、トラフィックを暗号化するために使用することができる。STA106がAP104とアソシエートされると、STA106とAP104との間の通信に、データ保護が適用されてよい。
【００４１】
上述のように、認証サーバ108は、EAP-RP認証要求315に応答するのに長い時間期間がかかることがある。さらに、AP104にEAP-RPフレーム314を送信しているSTA106のさらなるハンドシェイクもまた、遅延を引き起こす可能性がある。本明細書で開示する方法、システム、および装置は、FILS中にデバイスを認証する効率を改善する。さらなるハンドシェイクを防止するために、STA106は、AP104に送られるFILS認証メッセージに、PMKIDとEAP-RPフレーム(たとえば、EAP-RPラップされたフレーム)の両方を含むことができる。
【００４２】
図4は、図1のワイヤレス通信システム100における例示的な通信交換400を示す。図4に示すように、STA106は、AP104から情報を取得するために、IEEE 802.11プローブ要求メッセージ310をAP104に送信する。AP104は、IEEE 802.11プローブ応答メッセージ311で応答する。STA106は次いで、情報要素PMKID(たとえば、PMKIDリスト)およびEAP-RPフレーム(たとえば、EAP-RPラップされたフレーム)を含むFILS認証メッセージ412をAP104に送信する。FILS認証メッセージ412は、AP104がどの認証方法を用いるかを選ぶためのオプションを有することを可能にする。いくつかの実施形態では、AP104は、そのキャッシュにさらにPMKIDを依然として有する場合に備えて、PMKIDの使用を優先させるように選ぶことができる。この実施形態では、EAP-RP認証が認証サーバ108との交換を含むことになるので、AP104は、PMKIDが失敗する場合にのみ、EAP-RPハンドシェイクにフォールバックすることがある。他の実施形態では、AP104は、たとえば、認証サーバ108の応答時間が速いとき、EAP-RPの使用を優先することを選ぶことができる。
【００４３】
STA106のPMKIDがAP104のキャッシュから消失している場合は、AP104はEAP-RP認証要求413を認証サーバ108に送ることになる。認証サーバ108は次いで、EAP-RP認証応答414をAP104に送信することができる。この実施形態は、STA106がAP104への別個のEAP-RPフレーム(たとえば、EAP-RPフレーム314)を送らなければならないことを避ける。
【００４４】
EAP-RP認証応答414を受信すると、AP104は、FILS認証リプライメッセージ415をSTA106に送信することができる。FILS認証リプライメッセージ415は、EAPOLフレームであって、(たとえば、EAP再認証プロトコルの一部である)EAP終了再認証メッセージを含んでよく、このメッセージが、認証が成功したか、失敗したかを表示する。FILS認証リプライメッセージ415は、AP104がペアワイズマスターキー(PMK)キャッシュを使用したか、新規のEAP-RPを使用したかを示すこともできる。いくつかの実施形態では、新規のEAP-RPが使用される場合、AP104とSTA106の両方が、それらの既存のPMKキャッシュを削除し、別のPMKID(たとえば、PMKベクトルまたは値)を生成する。他の実施形態では、PMKキャッシュが使用された場合、AP104およびSTAは、それらのPMKベクトルまたは値を維持するまたは保持することになる。
【００４５】
FILS認証リプライメッセージ415を受信した後、STA106は、AP104とアソシエーションするために、FILSアソシエーション要求メッセージ416をAP104に送信することができる。アソシエーションが成功である場合、AP104はFILSアソシエーション応答メッセージ417で応答することができる。FILSアソシエーション応答メッセージ417は、EAPOLフレームであって、キー確認および/またはグループキー配送を含むことができ、トラフィックを暗号化するために使用することができる。STA106がAP104とアソシエートされると、STA106とAP104との間の通信に、データ保護が適用されてよい。
【００４６】
図5は、ワイヤレス通信のための例示的な方法500のフローチャートである。方法500は、いくつかの態様ではデバイス202によって実行されてよい。方法500は、図1、図3、および図4に示すSTA106またはAP104のうちの1つまたは複数によって実行されてもよく、方法500は他の好適なデバイスおよびシステムによって実施されてよいことは当業者には諒解されよう。方法500は、特定の順序に関して本明細書で説明されるが、様々な実施形態では、本明細書のブロックが異なる順序で実施されるか、または省略されることがあり、さらなるブロックが追加されることがある。
【００４７】
動作ブロック505は、集約されたメッセージを生成するステップを含み、集約されたメッセージは、ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)、および拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレームを含む。動作ブロック510は、集約されたメッセージを送信するステップを含む。
【００４８】
いくつかの実施形態では、ワイヤレス通信のための装置は、本明細書で説明するいくつかの実施形態により、方法500の機能のうちの1つまたは複数を実行することができる。この装置は、集約されたメッセージを生成するための手段を含むことができ、集約されたメッセージは、ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)、および拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレームを含む。いくつかの実施形態では、生成するための手段は、プロセッサ204またはDSP220(図2)によって実装されることが可能である。いくつかの実施形態では、生成するための手段は、ブロック505(図5)の機能を実行するように構成されることが可能である。この装置は、集約されたメッセージを送信するための手段をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、送信するための手段は、送信機210(図2)によって実装されることが可能である。いくつかの実施形態では、送信するための手段は、ブロック510(図5)の機能を実行するように構成されることが可能である。装置は、応答メッセージがPMKIDフレームの使用を示すことに基づいて、PMKIDを維持するための手段をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、維持するための手段は、プロセッサ204またはDSP220(図2)によって実装されることが可能である。いくつかの実施形態では、維持するための手段は、PMKIDフレームの使用を示す応答メッセージに基づいて、キャッシュ中のPMKIDを保持するまたは削除しないという機能を実行するように構成されることが可能である。
【００４９】
図6は、STA106が認証情報をAP104に伝えるための例示的な方法600のフローチャートである。ブロック603において、STA106は、集約されたメッセージを生成し、集約されたメッセージは、ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)、および拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレームを含む。ブロック604において、STA106は、認証のために集約メッセージをAP104に送信する。ブロック606において、STA106は、集約メッセージに応答して応答メッセージをAP104から受信する。応答メッセージは、認証が成功したか失敗したかを示す。認証が失敗である場合、方法はブロック607に進み、STA106は別のPMKIDを生成する。次いで、方法はブロック603に戻る。認証が成功である場合、方法はブロック608へと続く。ブロック608において、STA106は、AP104がPMKIDを使用したか、EAP-RPフレームを使用したかを決定する。応答メッセージは、PMKIDまたはEAP-RPフレームの使用を示すことができる。AP104がEAP-RPフレームを使用した場合、ブロック610に示すように、応答メッセージがEAP-RPフレームの使用を示すことに基づいて、STA106はその既存のPMKIDを削除し、別のPMKIDベクトルを生成する。AP104がPMKキャッシングを使用した場合、ブロック611に示すように、応答メッセージがPMKIDの使用を示すことに基づいて、STA106はそのPMKIDベクトルを維持する。ブロック612において、STA106は、次いでアソシエーション要求メッセージをAP104に送信することになる。ブロック614において、STA106は、アソシエーションが成功したか、失敗したかを示す、アソシエーション応答メッセージをAP104から受信する。
【００５０】
図7は、AP104がSTA106を認証するための例示的な方法700のフローチャートである。ブロック702において、AP104は、STA106から集約されたメッセージを受信し、集約されたメッセージは、ペアワイズマスターキー識別子(PMKID)、および拡張認証プロトコル再認証プロトコル(EAP-RP)フレームを含む。ブロック704において、AP104は、集約されたメッセージ中のPMKIDがAP104のキャッシュにあるかどうかを決定する。そうである場合、ブロック708にあるように、AP104はそのキャッシュ中のPMKIDを維持し続ける。ブロック710において、AP104は次いで認証応答をSTA106に送る。集約メッセージ中のPMKIDがAP104のキャッシュにない場合、ブロック705にあるように、AP104はEAP-RP要求を認証サーバに送る。ブロック706において、AP104は、認証サーバから応答を受信する。ブロック707において、AP104は、その既存のPMKIDキャッシュを削除し、別のPMKIDベクトルを生成することができる。次いでAP104は、ブロック710に移り、認証応答を送信することができる。認証応答は、認証が成功か失敗かを示すことができる。認証が失敗した場合、方法はブロック702に戻り、別の集約メッセージの受信を待つ。認証が成功した場合、ブロック712において、AP104は、STA106からアソシエーション要求メッセージを受信することができる。ブロック714において、AP104は、アソシエーションが成功したか、失敗したかを示す、アソシエーション応答メッセージをSTA106に送信する。
【００５１】
当業者には、本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、構成、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装されてもよいことがさらに諒解されよう。様々な例示的な構成要素、ブロック、構成、モジュール、回路、およびステップについて、それらの機能に関して概略的に上記で説明した。そのような機能が、ハードウェアとして実装されるかソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約次第である。当業者は、説明した機能を各特定の適用例に対して様々な方式で実装し得るが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈されるべきではない。
【００５２】
本明細書で開示する実施形態に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはこの2つの組合せにおいて具現化されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ(ROM)、プログラマブル読取り専用メモリ(PROM)、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EPROM)、電気消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、コンパクトディスク読取り専用メモリ(CD-ROM)、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体中に存在してもよい。例示的な非一時的(たとえば、有形)記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替形態では、記憶媒体は、プロセッサと一体に構成される場合がある。プロセッサおよび記憶媒体は特定用途向け集積回路(ASIC)内に存在してもよい。ASICは、コンピューティングデバイスまたはユーザ端末内に存在してもよい。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、コンピューティングデバイスまたはユーザ端末内に個別の構成要素として存在してもよい。
【００５３】
開示された実施形態の上の記載は、当業者が開示された実施形態を作るまたは使用することを可能にするように提供される。これらの実施形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかになり、本明細書において規定された原理は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本開示は、本明細書において示される実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲によって定義される原理および新規の特徴と一致する可能な最も広い範囲を与えられるべきである。
【符号の説明】
【００５４】
100  ワイヤレス通信システム
104  アクセスポイント(AP)
106  局(STA)
107  基本サービスエリア(BSA)
108  認証サーバ
120  列車
130  ダウンリンク
140  アップリンク
202  ワイヤレスデバイス
204  プロセッサ
206  メモリ
208  筐体
210  送信機
212  受信機
214  送受信機
216  アンテナ
218  信号検出器
220  デジタル信号プロセッサ
222  ユーザインターフェース
226  バスシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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