(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線ネットワーク、あるいは、第２の無線ネットワーク上に配置され、前記第１の無線ネットワークのエリアに在圏する移動局と該移動局の経路情報を管理する転送装置とを中継する通信装置であって、
前記移動局と前記第２の無線ネットワークとのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理を行うため、認証サーバに認証要求を送信するとともに、前記認証処理が成功した場合、前記認証サーバから、前記認証処理が成功したことを示す認証応答を受信する認証サーバ連携部と、
前記移動局が前記第１の無線ネットワークのエリアから前記第２の無線ネットワークのエリアへと移動した場合であって、前記認証サーバ連携部によって前記認証応答が受信された場合、前記転送装置へ前記第２の無線ネットワークのエリアへの経路切替要求を送信する経路切替部を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記経路切替部は、前記移動局が前記第２の無線ネットワークのエリアから、前記第１の無線ネットワークのエリアへと移動したことを検知し、かつ、前記移動局と前記第１の無線ネットワークとのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理に成功すると、前記転送装置へ前記経路切替要求を送信する請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
第１の無線ネットワークと、第２の無線ネットワークと、前記第１の無線ネットワークのエリアに在圏する移動局と、該移動局の経路情報を管理する転送装置と、前記第１の無線ネットワーク、あるいは、前記第２の無線ネットワーク上に配置され、前記移動局と前記転送装置とを中継する通信装置とを備える通信システムにおける通信方法であって、
前記通信装置が、前記移動局と前記第２の無線ネットワークとのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理を行うため、認証サーバに認証要求を送信するステップと、
前記通信装置が、前記認証サーバから前記認証処理が成功したことを示す認証応答を受信するステップと、
前記移動局が前記第１の無線ネットワークのエリアから前記第２の無線ネットワークのエリアへと移動した場合であって前記通信装置が認証応答を受信した場合、前記通信装置が、前記転送装置へ前記第２の無線ネットワークのエリアへの経路切替要求を送信するステップとを含むことを特徴とする通信方法。
【請求項４】
前記送信するステップでは、前記通信装置が、前記移動局が前記第２の無線ネットワークのエリアから前記第１の無線ネットワークのエリアへと移動したことを検知し、かつ、前記移動局と前記第１の無線ネットワークとのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理に成功すると、前記転送装置へ前記経路切替要求を送信する請求項３に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局と移動局の経路情報を管理する転送装置とを中継する通信装置及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現状、3GPP（3rd Generation Partnership Project）において、3GPPセルラ網とWLANシステム間を連携する技術が規定されている（例えば、非特許文献１参照。）。本仕様では、3GPPセルラ網とWLANシステム網間における認証連携(WLAN Direct IP access)とWLANシステムからの3GPPセルラのサービス利用(WLAN 3GPP IP access)の方式が規定されている。しかし、現段階では3GPPセルラシステムとWLANシステム間を通信中に移動した際の移動制御の技術までは規定されていない。【０００３】
又、インターネットの世界においては、異なるサブネット間を跨った移動制御を実現する技術としてMobile IPが規定されている（例えば、非特許文献２及び非特許文献３参照。）。この技術は、3GPPセルラ網とWLANシステム間の移動通信制御方式を実現する候補の一つとして考えられる。【０００４】
このMobile IP方式を、3GPPセルラ網とWLANシステム間の移動通信制御方式に適用すると、図８に示すように、移動局１０が3GPPセルラシステムエリアからWLANシステムエリアへ移動した場合に、移動局１０が、WLAN側アクセスポイント６０、セルラ側アクセスポイント７０（例えば、PDG）を経由し、パケット転送装置５０（例えば、Mobility Anchor）へ、セルラ網１００への経路切替要求を送信する。その後、通信経路Ａから通信経路Ｂへの切替が行われる。【０００５】
しかしながら、上述したように、Mobile IP方式をそのまま適用すると、移動局から制御信号を送信することによる無線区間の信号量が増加するという問題が生じる。又、移動局が制御を実施するため、異なる無線ネットワークへの切替に時間を要し、切替処理の遅延といった問題も生じる。更に、移動局が制御信号を送信する際、パケット転送装置等ネットワークノードのアドレス情報が必要となり、ネットワークノードのセキュリティの低下といった問題が生じてしまう。
【非特許文献１】3GPP TS23.234 V6.6.0
【非特許文献２】RFC3344 (IP Mobility Support for IPv4)
【非特許文献３】RFC3775 (Mobility Support in IPv6)
【発明の開示】
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、無線リソースの有効利用を可能とし、切替処理遅延の短縮による切替品質の向上、及び、ノードセキュリティの向上を実現する通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、第１の無線ネットワーク、あるいは、第２の無線ネットワーク上に配置され、第１の無線ネットワークエリアに在圏する移動局と該移動局の経路情報を管理する転送装置とを中継する通信装置であって、移動局が第１の無線ネットワークエリアから第２の無線ネットワークエリアへと移動する場合、移動局と第２の無線ネットワークとのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理に成功していることを条件に、転送装置へ第２の無線ネットワークエリアへの経路切替要求を送信する経路切替部を備える通信装置であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、第１の無線ネットワークと、第２の無線ネットワークと、第１の無線ネットワークエリアに在圏する移動局と、該移動局の経路情報を管理する転送装置と、第１の無線ネットワーク、あるいは、第２の無線ネットワーク上に配置され、移動局と転送装置とを中継する通信装置とを備える通信システムにおける通信方法であって、移動局が、第１の無線ネットワークエリアから第２の無線ネットワークエリアへと移動する場合、通信装置が、移動局と第２の無線ネットワークとのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理に成功していることを条件に、転送装置へ第２の無線ネットワークエリアへの経路切替要求を送信するステップを含む通信方法であることを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る通信システムの構成ブロック図である（その１）。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る通信システムの構成ブロック図である（その２）。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る通信装置の構成ブロック図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態に係る通信方法を示すシーケンス図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態に係る通信システムの構成ブロック図である（その１）。
【図６】図６は、第２の実施の形態に係る通信システムの構成ブロック図である（その２）。
【図７】図７は、第２の実施の形態に係る通信方法を示すシーケンス図である。
【図８】図８は、従来の通信システムの構成ブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。【００１１】
本発明の実施の形態では、移動局が第１の無線ネットワークエリアから第２の無線ネットワークエリアへと移動した場合、移動局とパケット転送装置との間に配置された通信装置が、所定の条件を満たした場合、パケット転送装置へ、第２の無線ネットワークエリアへの経路切替要求を送信することについて説明する。【００１２】
＜第１の実施の形態＞
（通信システム）
第１の実施の形態では、図１に示すように、移動局１０が3GPPセルラシステムで通信中にWLANシステムに移動する場合について説明する。このとき、図２に示すように、セルラ側アクセスポイント７０が、パケット転送装置５０へ経路切替要求を送信することによって、移動局１０の呼の通信経路が、通信経路Ａから通信経路Ｂへと切り替わる。【００１３】
図１及び図２に示すWLANシステム２００は、WLAN 3GPP IP accessを提供できる接続構成でセルラ網１００と接続されている。セルラ網１００には、無線制御局（RNC）２０、SGSN(Serving GPRS support node)３０、GGSN(Gateway GPRS Support Node)４０、パケット転送装置５０、セルラ側アクセスポイント７０、認証サーバ８０が配置され、WLAN２００には、WLAN側アクセスポイント６０が配置されている。その他、図示していないが、セルラ網１００とWLAN２００との間にはゲートウェイが配置され、移動局１０と無線制御局２０との間には無線基地局が配置されるなど、適宜必要なネットワーク装置が配置されることは勿論である。【００１４】
以下に、各構成装置について、説明する。【００１５】
無線制御局２０は、複数の無線基地局を制御する。【００１６】
SGSN３０は、在圏する移動加入者の加入者情報（提供可能なQoSサービスクラスや接続可能な接続先情報、認証方法等）を管理する。又、SGSN３０は、移動局１０の発着信時に加入者情報を元に接続可否判断を行い、接続先に対して接続制御を行う。【００１７】
GGSN４０は、ISP(Internet Service Provider)とのアクセス制御（接続通知や着信通知等）を行う。又、GGSN４０は、パケット通信に必要となる移動局１０に割り当てるデータ通信用アドレスの管理を行う。【００１８】
パケット転送装置５０は、移動局１０の経路情報を登録し、これらの経路情報を管理する。パケット転送装置５０としては、例えば、Mobile IP方式おけるホーム・エージェントが挙げられる。【００１９】
セルラ側アクセスポイント７０は、移動局１０とパケット転送装置５０とを中継する通信装置である。セルラ側アクセスポイント７０としては、例えば、PDGが挙げられる。【００２０】
セルラ側アクセスポイント７０（通信装置）は、図３に示すように、ルーチング部２と、アドレス管理部３と、フィルタリング部４と、認証サーバ連携部５と、IPsec終端部６と、経路切替部７とを備える。【００２１】
ルーチング部２は、送信側と受信側間で転送されるパケットを転送する経路を決定する。【００２２】
アドレス管理部３は、接続先のアドレスを管理する。【００２３】
フィルタリング部４は、特定のパケットのみの通過を許可し、それ以外のパケットの通過を禁止する。【００２４】
認証サーバ連携部５は、認証サーバ８０と連携し、移動局１０とWLAN２００とのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理を行う。【００２５】
認証サーバ連携部５は、認証サーバ８０と連携し、移動局１０とWLAN２００とのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理を行う。【００２６】
具体的には、認証サーバ連携部５は、IPsec終端部６と移動局１０との間にIPsecトンネルの設定を行うために必要となるユーザ認証処理を行うため、認証サーバ８０に認証要求を送信する。そして、認証サーバ連携部５は、上述の認証処理が成功した場合、認証サーバ８０から、その旨を示す認証応答を受信する。【００２７】
IPsec終端部６は、移動局１０との間にIPsecトンネルの設定を行う。【００２８】
具体的には、IPsec終端部６は、WLAN側アクセスポイント６０を介して移動局１０から送信された経路切替要求を含むIPsec設定要求に応じて、移動局１０との間にIPsecトンネルの設定を行う。【００２９】
経路切替部７は、移動局１０が3GPPセルラシステムエリアからWLANシステムエリアへと移動した場合、所定の条件を満たした場合に、パケット転送装置５０へ、WLAN２００への経路切替要求を送信する（図２参照。）。【００３０】
具体的には、経路切替部７は、認証サーバ連携部５によって上述の認証応答が受信された場合、パケット転送装置５０に対してWLAN２００への経路切替要求を送信する。【００３１】
すなわち、移動局１０が、IPsec設定要求を送信した後にWLAN２００への経路切替要求を送信するように構成されている従来技術（Mobile  IP）に対して、本実施形態では、上述のユーザ認証処理の成功を契機に、セルラ側アクセスポイント７０の経路切替部７が、WLAN２００への経路切替要求送信することにより、無線リソースの有効利用を実現するように構成されている。【００３２】
所定の条件とは、移動局１０が3GPPセルラシステムエリアからWLANシステムエリアへと移動したことを検知（例えば、移動局からの通知による検知）し、かつ、移動局１０とWLAN２００とのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理に成功している場合である。【００３３】
認証サーバ８０は、IPsecトンネルを設定するために必要となるユーザ認証処理を行う。認証サーバ８０としては、例えば、AAAが挙げられる。AAAは、認証(Authentication)、承認(Authorization)、アカウンティング(Accounting)の機能を有する。【００３４】
WLAN側アクセスポイント６０は、移動局１０とセルラ側アクセスポイント７０とを中継する通信装置である。WLAN側アクセスポイント６０としては、例えば、無線アクセスポイント（AP）が挙げられる。【００３５】
（通信方法）
次に、第１の実施の形態に係る通信方法について、図４を用いて説明する。【００３６】
まず、通信中である移動局１０がセルラシステムエリアからWLANエリアに移動する場合、移動局１０はWLAN２００の無線エリアの存在を検知し、通信中の呼の経路をセルラ網１００からWLAN２００への切替を実施するか否かを判断する（Ｓ１０１）。【００３７】
そして、経路切替が必要であると判断したときに、移動局１０は、WLANに対してWLAN 3GPP IP accessの処理動作を起動し、セルラ側アクセスポイント７０（例えば、PDG）との間にIPsecトンネルの設定を行う。このIPsecトンネルを設定する際に、セルラ側アクセスポイント７０が通常のWLANの通信要求と区別（例えば、経路切替が不要な呼と区別）するために、移動局１０は、経路切替要求を含むIPsec設定要求を送信する（Ｓ１０２）。【００３８】
この経路切替要求を含むIPsecトンネル設定要求を受けたセルラ側アクセスポイント７０は、移動局１０が3GPPセルラシステムエリアからWLANシステムエリアへと移動したことを検知し、IPsecトンネルを設定するために必要となるユーザ認証処理のため、認証サーバ８０（例えば、AAA）へ認証要求を送信する（Ｓ１０３）。そして、認証結果が成功であるという信号を認証サーバ８０から受信した場合、ステップＳ１０５以下の処理へ進む。尚、ここで認証に失敗した場合は、通信中の呼の経路をセルラ網１００からWLAN２００へ切り替えることはできず、処理を終了する。【００３９】
次に、セルラ側アクセスポイント７０は、移動局１０から経路切替要求を受信し、かつ、移動局１０とのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理に成功しているか判断する（Ｓ１０５）。経路切替要求を受信し、認証処理に成功している場合、セルラ側アクセスポイント７０は、パケット転送装置５０（例えば、Mobility Anchor）へ経路切替要求を送信する（Ｓ１０６）。【００４０】
そして、パケット転送装置５０は、要求どおりに、移動局１０の呼の経路をセルラ網１００からWLAN２００へと切り替える（Ｓ１０７）。一方、セルラ側アクセスポイント７０は、移動局１０へIPsecトンネルの設定が完了したことを応答通知として送信する（Ｓ１０８）。そして、移動局１０は、WLAN２００を介して通信を行う（Ｓ１０９）。【００４１】
（作用及び効果）
第１の実施の形態に係るセルラ側アクセスポイント７０（通信装置）及び通信方法によると、移動局１０が直接パケット転送装置５０へ、経路切替要求を送信しないため、無線リソースの有効利用が可能となる。又、セルラ側アクセスポイント７０（通信装置）が切替処理を行うため、切替遅延の短縮による切替品質の向上が実現される。更に、ネットワーク側主導の切替処理とすることにより、ネットワークノードのアドレス情報を隠蔽でき、ノードセキュリティの向上が望める。【００４２】
＜第２の実施の形態＞
（通信システム）
第１の実施の形態では、移動局１０が3GPPセルラシステムで通信中にWLANシステムに移動する場合について説明したが、第２の実施の形態では、図５に示すように、移動局１０がWLANシステムで通信中に3GPPセルラシステムに移動する場合について説明する。【００４３】
第２の実施の形態では、図６に示すように、GGSN４０が、パケット転送装置５０へ経路切替要求を送信することによって、移動局１０の呼の通信経路が、通信経路Ｂから通信経路Ａへと切り替わる。【００４４】
図５及び図６に示すWLANシステム２００は、WLAN 3GPP IP accessを提供できる接続構成でセルラ網１００と接続されている。セルラ網１００には、無線制御局（RNC）２０、SGSN(Serving GPRS support node)３０、GGSN(Gateway GPRS Support Node)４０、パケット転送装置５０、セルラ側アクセスポイント７０、認証サーバ８０が配置され、WLAN２００にはWLAN側アクセスポイント６０が配置されている。その他、図示していないが、セルラ網１００とWLAN２００との間にはゲートウェイが配置され、移動局１０と無線制御局２０との間には無線基地局が配置されるなど、適宜必要なネットワーク装置が配置されることは勿論である。【００４５】
GGSN４０は、ISP(Internet Service Provider)とのアクセス制御（接続通知や着信通知等）を行う。又、GGSN４０は、パケット通信に必要となる移動局１０に割り当てるデータ通信用アドレスの管理を行う。【００４６】
第２の実施の形態に係るGGSN４０（通信装置）は、更に、第１の実施の形態において説明したセルラ側アクセスポイント７０と同様に、経路切替部を備える。【００４７】
経路切替部は、移動局１０がWLANシステムエリアから3GPPセルラシステムエリアへと移動した場合、所定の条件を満たした場合に、パケット転送装置５０へ経路切替要求を送信する（図６参照。）。所定の条件とは、移動局１０がWLANシステムエリアから3GPPセルラシステムエリアへと移動したことを検知し、かつ、移動局１０とセルラ網１００とのセキュリティが確保されたコネクションを確立するための認証処理に成功している場合である。【００４８】
無線制御局２０、SGSN３０、パケット転送装置５０、WLAN側アクセスポイント６０、セルラ側アクセスポイント７０、認証サーバ８０は、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。【００４９】
（通信方法）
次に、第２の実施の形態に係る通信方法について、図７を用いて説明する。【００５０】
まず、通信中である移動局１０がWLANエリアからセルラ網に移動する場合、移動局１０はセルラ網１００の存在を検知し、通信中の呼の経路をWLAN２００からセルラ網１００への切替を実施するか否かを判断する（Ｓ２０１）。【００５１】
次に、移動局１０は、SGSN３０との間で認証処理を行う（Ｓ２０２）。ここで、認証結果が成功した場合、ステップＳ２０３以下の処理へ進む。尚、ここで認証に失敗した場合は、通信中の呼の経路をWLAN２００からセルラ網１００へ切り替えることはできず、処理を終了する。【００５２】
次に、経路切替が必要であると判断したときに、移動局１０は、セルラ網１００に対してセッション設定要求を送信する（Ｓ２０３）。このセッションを設定する際に、GGSN４０が通常のセッション設定要求と区別（例えば、経路切替が不要な呼と区別）するために、移動局１０は、経路切替要求を含むセッション設定要求を送信する。【００５３】
次に、SGSN３０は、GGSN４０へ経路切替要求を含むセッション設定要求を送信する（Ｓ２０４）。【００５４】
次に、GGSN４０は、SGSN３０を経由した移動局１０からの経路切替要求を受信し（Ｓ２０５）、認証処理に成功している場合、GGSN４０は、パケット転送装置５０（例えば、Mobility Anchor）へ経路切替要求を送信する（Ｓ２０６）。【００５５】
そして、パケット転送装置５０は、要求どおりに、移動局１０の呼の経路をWLAN２００からセルラ網１００へと切り替える（Ｓ２０７）。一方、GGSN４０は、SGSN３０へセッション設定が完了したことを応答通知として送信し（Ｓ２０８）、SGSN３０は、移動局１０へセッション設定が完了したことを応答通知として送信する（Ｓ２０９）。そして、移動局１０は、セルラ網１００を介して通信を行う（Ｓ２１０）。【００５６】
（作用及び効果）
第２の実施の形態に係るGGSN４０（通信装置）及び通信方法によると、移動局１０が直接パケット転送装置５０へ、経路切替要求を送信しないため、無線リソースの有効利用が可能となる。又、GGSN４０（通信装置）が切替処理を行うため、切替遅延の短縮による切替品質の向上が実現される。更に、ネットワーク側主導の切替処理とすることにより、ネットワークノードのアドレス情報を隠蔽でき、ノードセキュリティの向上が望める。【００５７】
＜その他の実施形態＞
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。【００５８】
例えば、第１及び第２の実施の形態において、移動局１０が切替判断を行っているが（図４のステップＳ１０１や図７のステップＳ２０１）、通信装置（例えば、PDG７０やGGSN４０）が、切替判断を行ってもよい。又、通信装置は、移動局１０からの経路切替要求を受信したことによって、移動局が異なる無線ネットワークへ移動することを検知したが、これに限らず、通信装置が移動局１０を監視することによって、移動局が異なる無線ネットワークへ移動することを検知しても構わない。【００５９】
又、第１及び第２の実施の形態において、PDG７０及びGGSN４０を本発明に係る通信装置として説明したが、本発明に係る通信装置は、無線ネットワーク上に存在すればよく、無線制御局２０、SGSN３０、WLAN側アクセスポイント６０等が、経路切替機能（図３に示す経路切替部７）を有してもよい。【００６０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用の可能性】
【００６１】
本発明によると、無線リソースの有効利用を可能とし、切替処理遅延の短縮による切替品質の向上、及び、ノードセキュリティの向上を実現する通信装置及び通信方法を提供することができる。
【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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【図８】
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