(57)【要約】【課題】本発明は、無線ネットワークのためのセキュリティに関し、特に、ＷＬＡＮ及びＰＡＮに関する。【解決手段】受信端末に向けられた狭ビームを生成するためにその送信出力を調整し、ビームの範囲を受信端末の範囲に限定するために、送信電力を調整する端末を提供する。【選択図】図１
2005057773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに無線通信する第１及び第２の端末を具備する無線ローカルエリアネットワークにおいて、第１の端末は第２の端末へ送信する手段を有し、前記送信手段は、
前記第２の端末の相関位置に従って指向性送信放射パターンを形成する手段と、
前記第２の端末の相関位置に従って前記送信の電力を制御する手段とを有する無線ローカルエリアネットワーク。
【請求項２】
前記第２の端末は前記第１の端末へ送信する手段を有し、
前記第１の端末の相関位置に従って指向性送信放射パターンを形成する手段と、
前記第１の端末の相関位置に従って前記送信の電力を制御する手段とを有する請求項１記載のネットワーク。
【請求項３】
前記指向性送信放射パターン形成手段は、狭ビームを発生させるように構成される請求項１又は２記載のネットワーク。
【請求項４】
前記指向性送信放射パターン形成手段は、前記パターンを別の送信源から離すように構成される請求項１乃至３のいずれか１項記載のネットワーク。
【請求項５】
前記指向性送信放射パターン形成手段は、ヌルを持つパターンを形成するように構成される請求項４記載のネットワーク。
【請求項６】
前記送信手段は、ビーム形成手段とアンテナとを有する請求項１乃至５のいずれか１項記載のネットワーク。
【請求項７】
前記送信手段は、電力制御回路を有する請求項６記載のネットワーク。
【請求項８】
前記送信手段は、前記第２の端末の相関位置に従って前記ビーム形成及び電力制御回路に命令するマッピング機能を有する請求項７記載のネットワーク。
【請求項９】
前記端末又は各端末は他の端末の相関位置を決定する手段を有する請求項１乃至８のいずれか１項記載のネットワーク。
【請求項１０】
前記電力制御手段は前記他の端末と通信して送信電力レベルを調整すべきか否かを決定する手段を有する請求項１乃至９のいずれか１項記載のネットワーク。
【請求項１１】
前記電力制御手段は、他の端末によって受信される信号の強度が２つの予め定められたレベル間で保たれるように構成される手段である請求項１乃至１０のいずれか１項記載のネットワーク。
【請求項１２】
互いに無線通信する少なくとも２つの端末を具備する無線ローカルエリアネットワーク内の端末において、前記端末は前記他の端末へ送信する手段を有し、更に、
前記他の端末の相関位置に従って指向性送信放射パターンを形成する手段と、
前記他の端末の相関位置に従って前記送信の電力を制御する手段とを有する端末。
【請求項１３】
無線ローカルエリアネットワークを動作させてそのセキュリティを高める方法において、ネットワークは、互いに無線通信する少なくとも２つの端末を有し、この方法は、
他の端末の相関位置に従って１つ又はそれぞれの端末送信放射パターンを指示し、
他の端末の相関位置に従って前記放射電力を制御することを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信のためのセキュリティに関し、特に無線ローカルエリアネットワークに排他的に限定されない。
【背景技術】
【０００２】
無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、高価で不便なケーブリングを必要としないで端末間通信を行う一手段としてますます大衆化しており、そしてより動的又は柔軟なネットワークレイアウトを可能にしている。例えば、事業数が増加すると、その従業員の端末を会社のＩＴリソースに接続するためにＷＬＡＮを導入している。しかしながら、この技術を利用するとセキュリティ侵害の危険性が高まる。
【０００３】
無線ＬＡＮは、データおよび制御信号を送るために用いられる無線信号が第三者によって傍受できるのでセキュリティの弱点により損害を受ける。この弱点はハッカーによって利用され、ネットワークを通じた通信を盗聴したり、又はネットワークの機能を能動的に破壊する。
【０００４】
ＷＬＡＮのオペレータによって必ずしも採用されないが、この課題の解決策には、ネットワークに結合された端末用の認証処置と共に無線信号で伝播するトラフィックデータの暗号化がある。このようなシステムは、例えば欧州特許出願番号第１１７８６４４号で説明されている。ハッカーは、より複雑化した暗号及び／又は認証がもたらすある程度までこれら対策に対抗できる。しかしながら、これは、これらシステムをより複雑かつ高価になる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の局面において一般的条件では、本発明は改善セキュリティを有する無線通信システムを提供する。好ましくは、システムは、多数の端末を持つＩＥＥＥ８０２．１１ネットワーク（登録商標）のような無線ローカルエリアネットワークの形態で存在する。無線端末は、指向性放射パターンを使用して、好ましくは送信端末から受信端末へ向けた狭ビームを有する無線信号を使用して、互いに通信するよう設けられる。これにより、このネットワークのカバーレッジエリアを大きく縮小することによって、ハッカーが無線ネットワークと違法に対話する機会がかなり減少する。好ましくは、受信端末により要求される送信範囲を縮小するために、端末は、その送信電力が調整されるよう更に設けられる。この場合も、カバーレッジエリアを更に縮小することによって、特に、２つの端末間で通信するために必要な最小範囲にカバーレッジエリアを適合することによって、ハッカーがネットワークとインターフェースする機会を更に減少する。
【０００６】
これは比較的単純な方法であり、無線通信システムのセキュリティを改善でき、より伝統的な暗号化及び認証メカニズムと有用に組み合わせることができる。
【０００７】
特に、一局面において、本発明は請求項１に従った無線ローカルエリアネットワークを提供する。
【０００８】
特に、他の局面では、本発明は請求項１２に従った端末を提供する。
【０００９】
他の局面において一般的条件では、本発明は無線通信システム、特に無線ローカルエリアネットワークのセキュリティを向上する方法を提供する。この方法は、ネットワーク内の他の端末の位置に従って端末の送信放射パターンを方向付けることを含む。好ましくは、送信放射の電力は、他の端末までの距離にも基づいて制御される。この方法において、ネットワークは、端末間で効率的に通信できるようにするために最小のカバーレッジエリア又は放射パターンを持つよう設けられる。これにより、ハッカーがネットワークと対話する機会が減少する。これは、特に、放射パターンがネットワークを操作するエンティティによって所有され又は管理されている建物を超えて広がらない場合である。
【００１０】
特に、この局面において、本発明は請求項１３に従ったローカルエリアネットワークのセキュリティを向上する方法を提供する。
【００１１】
指向性送信放射パターンは、周知のビームフォーマ及びアンテナアレイを用いて端末内で発生することがある狭ビームの形態を取ることが好ましい。１つ以上の端末の放射パターンは、送信源に向けられたヌル又はノッチから成るよう更に調整できる。この送信源はネットワークによって認識されていなく、又はそうでなければネットワークの性能に干渉している。
【００１２】
狭ビームは、好ましくは、関連端末の送信電力を他の端末と通信するために必要とする電力に調整することによって、距離的に制限される。この送信電力の調整は、周知の電力制御メカニズムを用いて端末内で実施できる。
【発明の効果】
【００１３】
限定することを意図せずに一例として以下の図面を参照して実施形態を説明する。
図１を参照すると、家庭用住居、即ち住宅１が示されている。この住宅１は無線通信できる多数の機器端末３から成り、この機器端末３は互いに様々な無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を形成している。例えば、ＰＣ、モニタ、及びプリンタ及びスキャナユニットが互いに無線通信している。同様に、ハイファイユニット及びテレビジョンユニットは、互いに無線通信し、更にスピーカや遠隔制御ユニットのような他のユニットと無線通信している。電話ユニットは、ページャユニットと通信し、ＰＣとも通信している。総体的概略無線カバーレッジエリア２が、住宅１の縁の周りに破線の輪郭で示されている。
【００１４】
住宅内の様々な無線ネットワークが、住宅の物理的な境界よりはるかに優って広がっていることが分かる。同様の状況がビジネス用ＷＬＡＮについても存在する。ビジネス用ＷＬＡＮでは、事業用建物のあちこちに多数の従業員用コンピュータ端末が分配されているが、このネットワークのフットプリント又はワイヤレスカバーレッジエリアは、典型的に、建物の壁を超えて全方向に広がっている。この場合、ハッカーが、例えば隣接する建物内、歩道、又は道路上の車の中など、建物の外からこれらのネットワークにアクセスを試みるのは比較的易しい。
【００１５】
図２は同じ住宅１及び機器３を示しているが、これらは実施形態に従って構成された様々なワイヤレスネットワークから成る。特に、様々な端末３の放射パターン４は、通信（即ち、送信及び受信）端末及びその間の領域とちょうどオーバーラップするよう制約される。これは、受信端末に指向される狭ビームの形態で各送信端末から無線信号を送信することによって達成される。更に、各送信端末からの送信の電力は、無線信号のフットプリント４、即ち放射パターンが、端末間で行われる無線通信に十分であるように、受信端末との距離に従って調整される。故に、ハッカーのような第三者によってネットワークに干渉される機会を最小にするために、周知の構成の伝統的な全方向パターンは、非常に制約された放射パターン、即ちフットプリント４によって取って代えられる。フットプリント４は、建物１の壁の内側に制約でき、即ち封じ込めることができ、故に、明らかに最も難しくなる建物内部から第三者がネットワークとインターフェースしようとすることを要求していることが分かる。実施形態の装置は、認証及び暗号化のような、より伝統的なセキュリティ装置と都合良く組み合わせることができる。
【００１６】
図３を参照すると、ほかの点では標準的な端末に対する特別機能が模式的に示されている。端末は、他の端末に指向し、この他の端末までの距離に従って制御されるパワーレベルを有する、操だ可能ビーム、即ち指向性送信放射パターン１０を生成する。操だ可能ビーム１０は、アンテナアレイ１１および当業者に周知のビーム形成回路とを使用して生成される。また、電力制御回路は操だ可能ビーム１０の送信電力を制限するために使用される。この追加的なビーム形成及び電力制御回路１２は、標準端末装置１３に（模式的に）追加され、ビーム形成及び電力制御回路１２は概念的な制御装置１４によって制御される。受信機端末の方向及び距離を“知る”際に、制御装置１４は適切な送信ビーム１０を形成するためにビーム形成及び電力制御回路１２を管理する。この適切な送信ビーム１０は、受信端末に狭く指向され、適切に機能するワイヤレスリンクを確実にするのにちょうど十分となるように、受信機によって受信される信号の強度について調整される。
【００１７】
電力制御は非常によく知られたメカニズムであり、典型的に受信機から送信機までのフィードバックループを含む。ここで、送信機が静粛すぎるかどうかを受信機が戻り報告(report back)する。ＣＤＭＡアプリケーションの場合、送信電力は、隣接する他の端末を弱体化しないように必要な限り低く維持される。ＧＳＭやＵＭＴＳ／３ＧのようなＥＴＳＩ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｔｓｉ．ｏｒｇ）標準規格は電力制御を委任し、受信電力レベルを戻り報告するためおよび送信電力の増加又は減少を要求するために必要な高レベルのメッセージ交換を定義する。
【００１８】
実施形態において、許容可能な通信を確実にするが同時に信号強度が過度になり、その結果 “ビーム”が受信端末を著しく“オーバーシュート”しないために受信信号レベルは２つの予め定められたレベルの間に保たれる。
【００１９】
これを達するための実際の構成が図４に示される。ＷＬＡＮは図４の端末及び１つ以上の他の端末（図示せず）によって形成されている。図４の端末に関係するこれら他の端末の方向及び距離は、当業者に周知の信号方向及び強度検出機能２０を用いて決定できる。この決定は、最適な送信方向及び電力を達成するために、ビーム方向の段階的な変化とその後の信号強度の段階的な減少を典型的に含む何らかの適切なポーリングプロトコルを用いて達成できる。これはその後、特定のデバイスに関する識別子にマッピングされ、端末によってマッピング機能２１に記憶される。
【００２０】
端末が他の端末に情報を送信すると、受信端末の識別子がマッピング装置２１に送信される。このマッピング装置２１は、アンテナアレイ１１からの適切な送信ビーム１０を与えるように、ビーム形成及び電力制御回路１２に対して命令する。マッピング機能２１は単に、端末識別子及びビーム方向、及び電力レベルのテーブルから成っていてもよく、ビーム形成及び電力制御回路を周知の方法で制御するために用いられる。この機能は典型的に、例えばアプリケーション又は転送レイヤ２２などのプロトコルスタックにおいて、高レベルで実施される。
【００２１】
あるいは、宛先アドレスによってインデックス付けされたルックアップテーブルがＭＡＣレイヤ（レイヤ２、リンクレイヤ）で実施できる。アプリケーション／高レイヤは“このパケットをデバイスＸに送信せよ”という命令として送信する。その後ＭＡＣレイヤは、デバイスＸのエントリのためのテーブルを調べ、デバイスＸが存在する方向（及び／又は物理レイヤがビームをその方向に向けることを必要とする実際のパラメータ）や、そのデバイスにちょうど達する電力レベルのような情報を抽出する。
【００２２】
端末がそのデバイスに以前送信したことのない場合、何らかの初期化が必要となる。初期化は、ユーザが相関位置及び距離を入力することによって、ユーザ開始される。あるいは、端末は、宛先デバイスとまずハンドシェークして、これを認証するために、全方位送信を行ってもよい。安全なハンドシェーク手順は周知であり、ここで実施でき、例えばＤＥＣＴ基地局に新しいハンドセットを登録するときに使用される。
【００２３】
ルックアップテーブル内の情報は動作中に更新でき、２つのデバイスによる何らかの相対移動だけでなく、名目電力レベルの変更を要求する無線伝搬環境（例えば、干渉、障害物）を反映する。
【００２４】
同様に、端末は他の端末がどの方向から送信するか“分かり”、それ故、例えばこれらの方向以外の離れた端末からではなく、予め定められた経路に沿ってのみ送信を受信するように構成できる。
【００２５】
これらの手段に加えて、端末は、認証及び暗号化処理２３のようなより伝統的なセキュリティ手段と組み合わせることもでき、これは再び説明すると、典型的には高レイヤ２２で実施される。
【００２６】
従って、本実施形態は、アンテナアレイ、ビーム形成及び電力制御回路を使用し、転送又はアプリケーションレイヤプロトコル２２を適応させることによって、ＭＡＣレイヤに関して実施できる。
【００２７】
端末は、アンテナ放射パターン内のヌルを送信源に向けるために準備されてもよい。このような送信源は、無線ネットワークに“ハッキング”しようとする第三者の送信源かもしれないし、あるいはネットワークに関して性能課題を生じる不正動作又は不正実行端末かもしれない。この場合、ネットワークへのヌルの影響を最小にするためにヌルがこの端末に当てられる。
【００２８】
例えばＩＥＥＥ８０２．１１（登録商標）系統、ＥＴＳＩのＨｉｐｅｒＬＡＮ−２（登録商標）、又は日本のＨｉＳＷＡＮａ（登録商標）のうちのいずれかのような、任意の適切なＷＬＡＮネットワークが活用できる。同様に、このセキュリティ手段は、例えばブルートゥース（登録商標）のようなパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）上でも実施できる。
【００２９】
実施形態は、ネットワークのワイヤレスフットプリントを適切に制限することによって、ワイヤレスネットワーク、特にＷＬＡＮ又はＰＡＮのセキュリティを高める向上した方法を提供する。
【００３０】
代替え構成として、機械的に調整／操だ可能なアンテナを含み、受信端末を“ラインナップ”するために、固定狭ビーム間での切り換えを伴う。
【００３１】
当業者は、上述の装置及び方法が、例えばディスク、ＣＤ−又はＤＶＤ−ＲＯＭ、読み出し専用メモリ（ファームファイア）のようなプログラムされたメモリのようなキャリア媒体上で、或いは光学又は電気信号キャリアのようなデータキャリア上で、プロセッサ制御コードとして具体化されてもよいことを認識するだろう。多くのアプリケーションのために、本発明の実施形態は、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）、又はＦＰＧＡ（書き換え可能ゲートアレイ）上で実施される。従って、コードは、一般のプログラムコードすなわちマイクロコード、或いは例えばＡＳＩＣ又はＦＰＧＡをセットアップ又は制御するためのコードを含めてもよい。コードは、再プログラム可能な論理ゲートアレイのような再構成可能な装置をダイナミックに構成するためのコードも含めてもよい。同様に、コードは、ヴェリログ（登録商標）又はＶＨＤＬ（高速集積回路ハードウェア記述言語）のようなハードウェア記述言語のためのコードを含めてもよい。当業者が認識するように、互いに通信する複数の結合されたコンポーネント間でコードが分配されてもよい。場合によっては、実施形態は、アナログハードウェアを構成するために、書き換え可能（再プログラム可能）アナログアレイ又は同様なデバイス上で動くコードを使用して実施されてもよい。
【００３２】
当業者は、様々な実施形態及びその実施形態に関して記載された特定の特徴が、他の実施形態、又は一般的に上述の教示に従ってそれらの特に記載された特徴と自由に組み合わされてもよいことも認識するだろう。当業者は、添付の請求の範囲の範囲から逸脱することなく、記載された特定の例に対して様々な代替及び修正がなされてもよいことも認識することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、屋内の多数の無線ローカルエリアネットワークのための合成放射パターンを示す。
【図２】図２は、実施形態を利用した図１のＷＬＡＮのための放射パターンを示す。
【図３】図３は、実施形態の図である。
【図４】図４は、図３の実施形態の構造をより詳細に示す。
【図１】
2005057773.tif 000003
【図２】
2005057773.tif 000004
【図３】
2005057773.tif 000005
【図４】
2005057773.tif 000006
【外国語明細書】
2005057773000001.pdf