(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回線交換網に設けられ前記回線交換網内の通信端末の第１認証を行う第１認証情報処理手段と、マルチメディア通信網に設けられ前記マルチメディア通信網内の通信端末の第２認証を行う第２認証情報処理手段と、構内情報通信網に設けられ前記構内情報通信網内の通信端末と無線通信を行う小型基地局と、前記回線交換網或いは前記構内情報通信網を介して通信を行う回線交換用通信端末とを含む通信システムであって、
前記小型基地局に設けられ、前記回線交換用通信端末から前記第１認証情報を取得しその第１認証情報を前記第２認証情報処理手段へ送信する第１認証処理手段と、
前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記小型基地局から得た前記第１認証に基づき前記第１認証情報処理手段から前記回線交換用通信端末の暗号化鍵情報を取得する暗号化鍵情報取得手段と、
前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記暗号化鍵情報を前記第２認証情報にマッピングする認証情報マッピング手段と、
前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記マッピングした情報を前記小型基地局へ送信するマッピング情報送信手段と、
前記小型基地局に設けられ、前記マッピングした情報から前記暗号化鍵情報を抽出する暗号化鍵情報抽出手段とを含むことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記回線交換網は前記回線交換用通信端末と無線通信を行う既存公衆用基地局と、前記既存公衆用基地局と回線交換信号により通信を行う既存回線交換用交換機とを含み、既存回線交換用交換機は前記第１認証情報処理手段とＭＡＰ信号により通信を行うことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
マルチメディア通信網は前記小型基地局とＭＭＤ（Multi Media Domain）方式ＳＩＰ(Session Initiation Protocol) 信号により通信を行うサーバＰ−ＣＳＣＦ（Proxy Call Session Control Function ）と、前記サーバＰ−ＣＳＣＦとＭＭＤ方式ＳＩＰ信号により通信を行うサーバＳ−ＣＳＣＦ（Serving Call Session Control Function ）とを含み、前記サーバＳ−ＣＳＣＦは前記第２認証情報処理手段とＭＭＤ方式Ｄｉａｍｅｔｅｒ信号により通信を行うことを特徴とする請求項１または２記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１認証情報処理手段はサーバＡＣ（Authentication Center ）と、サーバＨＬＲ（Home Location Register）とを含んで構成され、前記サーバＡＣおよびサーバＨＬＲ間でＣＡＶＥ(Cellular Authentication and Voice Encryption algorithm)認証情報の処理が行われることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
前記第２認証情報処理手段はサーバＡｕＣ（Authentication Center ）と、サーバＨＳＳ（Home Subscriber Server）とを含んで構成され、前記サーバＡｕＣおよびサーバＨＳＳ間でＩＭＳ−ＡＫＡ(IMS Authentication and Key Agreement)認証情報の処理が行われることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の通信システム。
【請求項６】
前記第１認証情報処理手段の前記サーバＨＬＲと、前記第２認証情報処理手段の前記サーバＨＳＳとの間でＭＡＰ信号により通信が行われることを特徴とする請求項４記載の通信システム。
【請求項７】
前記マルチメディア通信網と前記構内情報通信網との間にブロードバンド通信網が接続されることを特徴とする請求項１から６いずれかに記載の通信システム。
【請求項８】
前記回線交換網はＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) ２０００方式回線交換網であることを特徴とする請求項１から７いずれかに記載の通信システム。
【請求項９】
回線交換網に設けられ前記回線交換網内の通信端末の第１認証を行う第１認証情報処理装置と、マルチメディア通信網に設けられ前記マルチメディア通信網内の通信端末の第２認証を行う第２認証情報処理装置と、構内情報通信網に設けられ前記構内情報通信網内の通信端末と無線通信を行う小型基地局と、前記回線交換網或いは前記構内情報通信網を介して通信を行う回線交換用通信端末とを含む通信システムにおける通信方法であって、
前記小型基地局に設けられ、前記回線交換用通信端末から前記第１認証情報を取得しその第１認証情報を前記第２認証情報処理装置へ送信する第１認証処理ステップと、
前記第２認証情報処理装置に設けられ、前記小型基地局から得た前記第１認証に基づき前記第１認証情報処理装置から前記回線交換用通信端末の暗号化鍵情報を取得する暗号化鍵情報取得ステップと、
前記第２認証情報処理装置に設けられ、前記暗号化鍵情報を前記第２認証情報にマッピングする認証情報マッピングステップと、
前記第２認証情報処理装置に設けられ、前記マッピングした情報を前記小型基地局へ送信するマッピング情報送信ステップと、
前記小型基地局に設けられ、前記マッピングした情報から前記暗号化鍵情報を抽出する暗号化鍵情報抽出ステップとを含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１０】
前記回線交換網は前記回線交換用通信端末と無線通信を行う既存公衆用基地局と、前記既存公衆用基地局と回線交換信号により通信を行う既存回線交換用交換機とを含み、既存回線交換用交換機は前記第１認証情報処理装置とＭＡＰ信号により通信を行うことを特徴とする請求項9 記載の通信方法。
【請求項１１】
マルチメディア通信網は前記小型基地局とＭＭＤ方式ＳＩＰ信号により通信を行うサーバＰ−ＣＳＣＦと、前記サーバＰ−ＣＳＣＦとＭＭＤ方式ＳＩＰ信号により通信を行うサーバＳ−ＣＳＣＦとを含み、前記サーバＳ−ＣＳＣＦは前記第２認証情報処理装置とＭＭＤ方式Ｄｉａｍｅｔｅｒ信号により通信を行うことを特徴とする請求項９または１０記載の通信方法。
【請求項１２】
前記第１認証情報処理装置はサーバＡＣと、サーバＨＬＲとを含んで構成され、前記サーバＡＣおよびサーバＨＬＲ間でＣＡＶＥ認証情報の処理が行われることを特徴とする請求項９から１１いずれかに記載の通信方法。
【請求項１３】
前記第２認証情報処理装置はサーバＡｕＣと、サーバＨＳＳとを含んで構成され、前記サーバＡｕＣおよびサーバＨＳＳ間でＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報の処理が行われることを特徴とする請求項９から１２いずれかに記載の通信方法。
【請求項１４】
前記第１認証情報処理装置の前記サーバＨＬＲと、前記第２認証情報処理装置の前記サーバＨＳＳとの間でＭＡＰ信号により通信が行われることを特徴とする請求項１２記載の通信方法。
【請求項１５】
前記マルチメディア通信網と前記構内情報通信網との間にブロードバンド通信網が接続されることを特徴とする請求項９から１４いずれかに記載の通信方法。
【請求項１６】
前記回線交換網はＣＤＭＡ２０００方式回線交換網であることを特徴とする請求項９から１５いずれかに記載の通信方法。
【請求項１７】
回線交換網に設けられ前記回線交換網内の通信端末の第１認証を行う第１認証情報処理手段と、マルチメディア通信網に設けられ前記マルチメディア通信網内の通信端末の第２認証を行う第２認証情報処理手段と、構内情報通信網に設けられ前記構内情報通信網内の通信端末と無線通信を行う小型基地局と、前記回線交換網或いは前記構内情報通信網を介して通信を行う回線交換用通信端末とを含む通信システムにおける認証情報管理サーバであって、
前記認証情報管理サーバは前記第１および第２認証情報処理手段を含んで構成され、
前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記小型基地局から得た前記第１認証に基づき前記第１認証情報処理手段から前記回線交換用通信端末の暗号化鍵情報を取得する暗号化鍵情報取得手段と、
前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記暗号化鍵情報を前記第２認証情報にマッピングする認証情報マッピング手段と、
前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記マッピングした情報を前記小型基地局へ送信するマッピング情報送信手段とを含み、
前記小型基地局にて前記マッピングした情報から前記暗号化鍵情報が抽出されることを特徴とする認証情報管理サーバ。
【請求項１８】
前記第１認証情報処理手段はサーバＡＣと、サーバＨＬＲとを含んで構成され、前記サーバＡＣおよびサーバＨＬＲ間でＣＡＶＥ認証情報の処理が行われることを特徴とする請求項１７記載の認証情報管理サーバ。
【請求項１９】
前記第２認証情報処理手段はサーバＡｕＣと、サーバＨＳＳとを含んで構成され、前記サーバＡｕＣおよびサーバＨＳＳ間でＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報の処理が行われることを特徴とする請求項１７または１８記載の認証情報管理サーバ。
【請求項２０】
前記第１認証情報処理手段の前記サーバＨＬＲと、前記第２認証情報処理手段の前記サーバＨＳＳとの間でＭＡＰ信号により通信が行われることを特徴とする請求項１８記載の認証情報管理サーバ。
【請求項２１】
前記マルチメディア通信網と前記構内情報通信網との間にブロードバンド通信網が接続されることを特徴とする請求項１７から２０いずれかに記載の認証情報管理サーバ。
【請求項２２】
前記回線交換網はＣＤＭＡ２０００方式回線交換網であることを特徴とする請求項１７から２１いずれかに記載の認証情報管理サーバ。
【請求項２３】
回線交換網に設けられ前記回線交換網内の通信端末の第１認証を行う第１認証情報処理手段と、マルチメディア通信網に設けられ前記マルチメディア通信網内の通信端末の第２認証を行う第２認証情報処理手段と、構内情報通信網に設けられ前記構内情報通信網内の通信端末と無線通信を行う小型基地局と、前記回線交換網或いは前記構内情報通信網を介して通信を行う回線交換用通信端末とを含む通信システムにおける小型基地局であって、
前記回線交換用通信端末から前記第１認証情報を取得しその第１認証情報を前記第２認証情報処理手段へ送信する第１認証処理手段と、
マッピングした情報から暗号化鍵情報を抽出する暗号化鍵情報抽出手段とを含み、
前記マッピングした情報とは、前記第２認証情報処理手段が受信した前記第１認証に基づき前記第１認証情報処理手段から前記回線交換用通信端末の暗号化鍵情報を取得し、その暗号化鍵情報を前記第２認証情報にマッピングして得られた情報であることを特徴とする小型基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信方法、認証情報管理サーバおよび小型基地局に関し、特に第二世代ＣＡＶＥ(Cellular Authentication and Voice Encryption algorithm)認証情報をＭＭＤ（Multi Media Domain）網で定義するＩＭＳ−ＡＫＡ(IMS Authentication and Key Agreement)認証情報にマッピングする通信システム、通信方法、認証情報管理サーバおよび小型基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は本発明に関連する通信システムの一例の構成図である。同図を参照すると、関連する通信システムの一例は、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）  ＷＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access)方式および３ＧＰＰ２  ＣＤＭＡ２０００方式移動網１０１と、固定網１０２と、通信網たとえばインターネット１０４とを含んで構成される。
【０００３】
移動網１０１は旧認証方式の２G （Second Generation ）移動機１１１と、旧認証方式の３G （Third Generation）移動機１１２と、新型認証方式の３Ｇ回線交換およびパケット交換両用移動機１１３と、回線交換網１１４と、パケット交換網１１５と、ＩＭＳ（IP Multimedia Subsystem ）およびＭＭＤ(Multi Media Domain ）網１１６と、超小型基地局１１７とを含んでいる。
【０００４】
また、固定網１０２は旧型認証方式の移動機１２１と、固定ＩＰ(Internet Protocol) 電話機またはＰＣ(Personal Computer) １２２と、固定ＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)網、ＰＷＬＡＮ(Public Wireless Local Area Network)網、ＣＡＴＶ(Community Antenna Television)網等の通信網１２３と、超小型基地局１２４とを含んでいる。
【０００５】
この２つの通信網１０１および１０２はインターネット１０４を介して接続されている。
【０００６】
移動網１０１内の２G 移動機１１１は超小型基地局１１７と回線交換網１１４とを介してＩＭＳおよびＭＭＤ網１１６と接続され、３G 移動機１１２も同様に超小型基地局１１７と回線交換網１１４とを介してＩＭＳおよびＭＭＤ網１１６と接続され、３Ｇ回線交換およびパケット交換両用移動機１１３は回線交換網１１４とパケット交換網１１５とを介してＩＭＳおよびＭＭＤ網１１６と接続される。
【０００７】
固定網１０２内の移動機１２１は超小型基地局１２４を介してインターネット１０４と接続され、さらにインターネット１０４はＩＭＳおよびＭＭＤ網１１６と接続される。固定ＩＰ電話機またはＰＣ１２２は通信網１２３と接続される。      
【０００８】
急速な発展を遂げている移動体通信の市場は、その技術的背景を見ると、現在主流の第二世代（２Ｇ）から第三世代（３Ｇ）へと移行しつつある。
【０００９】
第三世代の移動体通信網は、各国のキャリアーやベンダー或いは各国の標準化団体が参加した３Ｇパートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）としてその標準仕様を策定し、ＩＴＵ(International Telecommunication Union) への標準仕様提言や参加各国の標準化団体へフィードバックしている。
【００１０】
第三世代の移動体通信網の仕様策定には世界的には大きく２つの団体と無線部の方式がある。
【００１１】
一つは欧州のＧＳＭ（Global System for Mobile communication）仕様から発展した３ＧＰＰのＷＣＤＭＡ方式、もう一つは北米圏および日本、中国、韓国など一部のアジアで採用されている３ＧＰＰ２のＣＤＭＡ２０００方式である。
【００１２】
我が国においては、ＷＣＤＭＡ方式を採用するキャリアとＣＤＭＡ２０００方式を採用するキャリアが混在している。
【００１３】
ＷＣＤＭＡもＣＤＭＡ２０００も、無線部の信号を処理する基地局とその網構成には用途に応じてそれぞれ大きく２種類の仕様が策定されている。一つは回線交換用、もう一つはパケット交換用である。
【００１４】
また、両方式ともそれぞれ第二世代移動機をサポートするバックワードコンパチビリティを確保できるように仕様策定されている。
【００１５】
ところで、第三世代の仕様策定が先行していた欧州勢の３ＧＰＰにおいて、パケット交換網からアクセス可能なＶｏＩＰサービスを含んだマルチメディアサービス（音声、映像、データ交換など）を実現する新たなサブシステムの仕様化がなされた。
【００１６】
これを３ＧＰＰでは、ＩＭＳと命名している。ＩＭＳの目指すところは、アクセス網の仕様に依存しない共通的なマルチメディアサービスの実現にある。
【００１７】
３ＧＰＰ２においても同様の考えからＩＭＳ仕様の多くを３ＧＰＰ２のパケット交換網に適合するように改良を加えながら仕様化している。これを３ＧＰＰ２においては、ＭＭＤと命名している。
【００１８】
昨今、ＩＭＳにしろＭＭＤにしろ、その根底のコンセプトである「アクセス網の仕様に依存しない共通的なマルチメディアサービスの実現」により、移動体通信事業のみならず固定通信事業においてもその仕様が注目され、次世代ネットワーク（ＮＧＮ）の中核となるサブシステムとして、現在では固定通信事業の関連事業者、キャリア、標準化団体も交えて次世代の共通的なＩＭＳ仕様の策定が始まろうとしている。これを３ＧＰＰ標準化団体においてＣｏｍｍｏｍ  ＩＭＳと命名している。
【００１９】
そのような状況の下、無線電波カバー範囲が比較的狭い超小型の３Ｇ基地局（いわゆるＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ）が登場し、標準仕様はこれからであるが、移動体通信キャリアの間では、固定と移動機の統合サービス（ＦＭＣ）を補助する狙い、及び3G無線電波の不感地対策狙いとしてその利用を検討していると思われる。
【００２０】
また、現在主流の第二世代移動機や第三世代であるが回線交換機能しか持たない旧型の３Ｇ移動機に対してマルチメディア通信を可能にするアーキテクチャが３ＧＰＰ／３ＧＰＰ２標準化作業上で議論され始めており、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌの標準化がここにも絡んでくる可能性がある。
【００２１】
次に、本発明の前提条件となる、既存の回線交換サービスとパケット交換サービスからマルチメディアサービスへ移行していく３つの通信システムについて考える。
【００２２】
図１６は、既存の回線交換サービスとパケット交換サービスからマルチメディアサービスへ移行していく３つの通信システムの説明図である。同図（Ａ）は第１のＭＭＤ機能付き移動機を用いる場合、同図（Ｂ）は第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる場合、同図（Ｃ）は既存移動機を用いる場合をそれぞれ示している。
【００２３】
まず、同図（Ａ）の第１のＭＭＤ機能付き移動機を用いる場合について説明する。
【００２４】
マルチメディアサービス専用の認証制御が可能な移動機脱着可能のカードモジュールＩＳＩＭ（IMS Subscriber Identification Module）１３１を搭載し、マルチメディアサービスを制御するＭＭＤ方式ＳＩＰ(Session Initiation Protocol) 信号を理解する制御部を持った移動機１４１に対してマルチメディアサービスを実現する方式である。
【００２５】
この方式では、ＭＭＤ網におけるアクセス制御で使用されるのは移動機１４１と全ＭＭＤ網装置を通して一貫してＩＭＳ−ＡＫＡ(IMS Authentication and Key Agreement)方式の認証情報のみである。
【００２６】
次に、同図（Ｂ）の第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる場合について説明する。
【００２７】
これは、既存の旧型ＣＡＶＥ（Cellular Authentication and Voice Encryption algorithm）認証制御が可能なＲ−ＵＩＭ（Removal User Identification Module）１３３を搭載しマルチメディアサービスを制御するＭＭＤ方式ＳＩＰ信号を理解する制御部１３４を持った移動機１４２に対してマルチメディアサービスを実現する方式である。
【００２８】
この方式では、移動機１４２の制御部１３４がＲ−ＵＩＭ１３３とやり取りする旧式のＣＡＶＥ認証情報と網側と無線電波上のＳＩＰ信号でやり取りするＭＭＤ層におけるＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報とを相互変換する必要がある。
【００２９】
次に、同図（Ｃ）の既存移動機を用いる場合について説明する。これは、現在ＣＤＭＡ２０００移動体通信の大多数のユーザが使用している前述のようなマルチメディアサービスの機能を持たない既存移動機１４３に対して、小型基地局（Ｆｅｍｏｔ  ｃｅｌｌ）１４４を経由させることでマルチメディアサービスを実現するものである。
【００３０】
この方式では、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ１４４が移動機１４３と無線電波でやり取りする旧式のＣＡＶＥ認証情報と、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ１４４が網側とＳＩＰ信号でやり取りするＭＭＤ層におけるＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報とを相互変換する。
【００３１】
本発明は同図（Ｃ）の既存移動機を用いる場合を前提としている。
【００３２】
次に、本発明の前提となるＭＭＤ網規定のＩＭＳ−ＡＫＡ認証シーケンス（図１６（Ａ）参照）について説明する。
【００３３】
ＩＭＳ−ＡＫＡ認証は、移動機１４１に搭載された認証カードモジュールＩＳＩＭ１３１に対して、ＭＭＤ網内のＡｕＣが生成するユーザ毎の認証ベクターＡＶ(Authentication Vector）の乱数（ＲＡＮＤ−ａｋａ）とトークン（ＡＵＴＮ）を認証チャレンジとして送信し、ＩＳＩＭからの認証応答（ＲＥＳ）をＭＭＤ網に返信し認証ベクターＡＶの期待応答値（ＸＲＥＳ）と比較することで実現している。
【００３４】
実際に認証応答値を比較するのはＨＳＳ経由でＡｕＣの生成した認証ベクターＡＶを共有するＳ−ＣＳＣＦの役割となっている。
【００３５】
また、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証が成功すると、網側では認証ベクターＡＶの情報要素の一つであるＩＰＳｅｃ用整合鍵（ＩＫ）と暗号鍵( ＣＫ) 情報をサーバＳ−ＣＳＣＦからサーバＰ−ＣＳＣＦに共有し、以降Ｐ−ＣＳＣＦは移動機との間でこれらの鍵を使ってＩＰＳｅｃ  ＳＡ (Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）を確立する。
【００３６】
これにより、ＭＭＤへのアクセス制御を実施すると同時に、Ｐ−ＣＳＣＦと移動機１４１の間の通信をよりセキュアにすることができる。
【００３７】
図１７は関連する通信システムのＩＭＳ−ＡＫＡ認証シーケンスの一例を示すシーケンス図である。ＩＭＳ−ＡＫＡ認証における具体的な信号の流れは次のようになる。
【００３８】
移動機１４１の電源ＯＮやＭＭＤサービスへのログインなどにより、移動機１４１のＭＭＤ制御部１３２よりＰ−ＣＳＣＦ１５１に対してＭＭＤ規定のＳＩＰ：ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号が送信される（ステップＳ１）。この信号には、認証情報が無い或いは古い情報によって計算された認証情報が設定されている。
【００３９】
次に、Ｐ−ＣＳＣＦ１５１から適切なＳ−ＣＳＣＦ１５２をＭＭＤ規定の方式で選択後、Ｐ−ＣＳＣＦ１５１からＳ−ＣＳＣＦ１５２へそのＳＩＰ：ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号が送信される（ステップＳ２）。
【００４０】
さらにＳ−ＣＳＣＦ１５２からＨＳＳ１５３に対してＭＭＤ規定のＤｉａｍｅｔｅｒ：ＭＡＲ信号が送信される（ステップＳ３）。この信号にはユーザＩＤ等の必要な情報が設定されている。
【００４１】
ＨＳＳ１５３は、該当ユーザＩＤ毎の認証ベクターＡＶを払い出す認証情報取得要求信号をＡｕＣ１５４に出す（ステップＳ４）。
【００４２】
ＡｕＣ１５４はＭＭＤ規定の計算アルゴリズムによって、ＡＶの各種パラメータを計算し（ステップＳ５）、ＨＳＳ１５３に認証情報払出信号を返信する（ステップＳ６）。ＡＶのパラメータはＲＡＮＤ−ａｋａ、ＡＵＴＮ、ＸＲＥＳ、ＩＫ、ＣＫの５個である。
【００４３】
ＨＳＳ１５３はこの５個のパラメータをＭＭＤ規定のＤｉａｍｅｔｅｒ：ＭＡＡ信号に設定し、ＭＡＲ信号の応答信号としてＤｉａｍｅｔｅｒ：ＭＡＡ信号をＳ−ＣＳＣＦ１５２に返信する（ステップＳ７）。
【００４４】
Ｓ−ＣＳＣＦ１５２は、ＡＶの５個のパラメータの内、ＲＡＮＤ−ａｋａとＡＵＴＮのみをＭＭＤ規定のＳＩＰ：４０１信号に設定しＳＩＰ：ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号の応答信号としてＰ−ＣＳＣＦ１５１に返信する（ステップＳ８）。
【００４５】
Ｐ−ＣＳＣＦ１５１はＳ−ＣＳＣＦ１５２からのＳＩＰ：４０１信号を移動機１４１に対してＭＭＤ網規定のユーザインターフェースに変換し中継する（ステップＳ９）。これは移動機からのＳＩＰ：ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号に対する応答信号となる。
【００４６】
移動機１４１内のＭＭＤ制御部１３２は、Ｐ−ＣＳＣＦ１５１からのＳＩＰ：４０１信号をＩＭＳ−ＡＫＡ認証のチャレンジ信号と見なし、信号内のＲＡＮＤ−ａｋａとＡＵＴＮをＩＳＩＭカード１３１に入力し（ステップＳ１０）、認証応答結果を計算させる（ステップＳ１０）。
【００４７】
ＩＳＩＭカード１３１内では、ＭＭＤ規定の計算アルゴリズムによって、入力されたＲＡＮＤ−ａｋａ、ＡＵＴＮ及びＩＳＩＭ内メモリに保持している情報を使って、網を逆認証し、網からのユーザ認証に対するレスポンス値（ＲＥＳ）の計算を行い（ステップＳ１１）、Ｐ−ＣＳＣＦ１５１とのＩＰＳｅｃ  ＳＡ確立のための整合鍵( ＩＫ) および暗号鍵（ＣＫ）を生成し、移動機１４１内のＭＭＤ制御部１３２に応答する（ステップＳ１２）。
【００４８】
移動機１４１内のＭＭＤ制御部１３２では、ＩＳＩＭ１３１から受領したレスポンス値（ＲＥＳ）をＭＭＤ網規定のＳＩＰ：ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号に設定し前回と同じＰ−ＣＳＣＦ１５１に送信する（ステップＳ１３）。
【００４９】
Ｐ−ＣＳＣＦ１５１はこれをＭＭＤ網規定の手順によって前回と同じＳ−ＣＳＣＦ１５２に中継し（ステップＳ１４）、Ｓ−ＣＳＣＦ１５２によって移動機１４１内ＩＳＩＭ１３１によって計算されたレスポンス値（ＲＥＳ）とＡｕＣ１５４によって計算されたＡＶの期待応答値（ＸＲＥＳ）を比較する（ステップＳ１５）。これによりユーザ認証を実施する。
【００５０】
認証が成功した場合、Ｓ−ＣＳＣＦ１５２は保持していたＡＶのＩＫとＣＫを、ＭＭＤ規定のＳＩＰ：２００  ＯＫ信号に設定し、ＳＩＰ：ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号の応答としてＰ−ＣＳＣＦ１５１に返信する（ステップＳ１６）。
【００５１】
Ｐ−ＣＳＣＦ１５１では、これをＭＭＤ規定のユーザインターフェースに変換し、ＳＩＰ：ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号の応答としてＳＩＰ：２００  ＯＫ信号を移動機１４１に中継する（ステップＳ１７）。
【００５２】
この際に、Ｓ−ＣＳＣＦ１５２から受領したＩＫ、ＣＫは移動機１４１には中継せず、代わりにこれを使って移動機１４１との間にＩＰＳｅｃ  ＳＡを確立し（ステップＳ１８）、以降の移動機１４１との信号をＩＰＳｅｃで暗号化・復号化する。
【００５３】
移動機１４１もＳＩＰ：ＲＥＧＩＳＴＥＲに対するＳＩＰ：２００  ＯＫ信号を受信後、ＩＳＩＭ１３１が計算したＩＫ、ＣＫを使ってＰ−ＣＳＣＦ１５１との間でＩＰＳｅｃ  ＳＡを確立し、以降の信号をセキュアにする。
【００５４】
次に、ＭＭＤ網と同様に、まず本発明の前提となるＣＤＭＡ２０００方式における回線交換網規定のＣＡＶＥ認証シーケンスについて説明する。
【００５５】
図１８は関連するグローバルチャレンジレスポンス認証の一例のシーケンス図、図１９は関連するユニークチャレンジレスポンス認証の一例のシーケンス図である。
【００５６】
ＣＡＶＥ認証には、グローバルチャレンジレスポンス認証とユニークチャレンジレスポンス認証の二種類が存在し、用途に応じて使い分けている。
【００５７】
図１８を参照すると、グローバルチャレンジレスポンス認証は通常の端末認証で使用され、マクロ基地局( ＢＳ) １６２が独自に生成した３２ビットの乱数( ＲＡＮＤ) を設定したグローバルチャレンジ信号を無線区間に常時ブロードキャストする（ステップＳ２１）。
【００５８】
各移動機１６１は、自ら保持している秘密情報１７１およびＲＡＮＤを入力としてＣＡＶＥアルゴリズムを用いレスポンス値（ＡＵＴＨＲ）を計算し（ステップＳ２２）、受信したＲＡＮＤ値と共に位置登録、発信、着信時の応答信号など移動機１６１が網側に発する最初の信号に設定する。
【００５９】
網側でこの情報が中継され（ステップＳ２３〜Ｓ２５）、最終的にＨＬＲ／ＡＣ１６４が認証を実施する（ステップＳ２６）。
【００６０】
ＳＭＥＫＥＹ（Signaling Message Encryption Key）は、グローバルチャレンジレスポンス認証の副産物として、移動機１６１とＨＬＲ／ＡＣ１６４双方で生成され、認証成功後の制御信号の暗号化に利用される。
【００６１】
ＰＬＣＭ（Private Long Code Mask）は、同様にグローバルチャレンジレスポンス認証の副産物として、移動機１６１とＨＬＲ／ＡＣ１６４双方で生成され、こちらは認証成功後の音声信号の暗号化に利用される。
【００６２】
一方、図１９を参照すると、ユニークチャレンジレスポンス認証は、グローバルチャレンジレスポンス認証の失敗時や通話中認証を行う場合などに回線交換網１６３側から特定の移動機１６１に対してチャレンジ信号を出す（ステップＳ３１〜３２）。
【００６３】
この手順は位置登録や呼制御信号とは別の信号で実施される。チャレンジ信号にはＨＬＲ／ＡＣ１６４が生成した２４ビットの乱数と特定の移動機Ｉｄ( ＭＩＮ）から抽出した８ビットを合わせたユニークチャレンジ専用の３２ビットの乱数（ＲＡＮＤＵ）が設定される。
【００６４】
移動機１６１側では、自ら保持している秘密情報１７１およびＲＡＮＤＵを入力としてＣＡＶＥアルゴリズムを用いレスポンス値（ＡＵＴＨＵ）を計算し、基地局（ＢＳ）１６２に対してＡＵＴＨＵを設定した応答信号を返信する（ステップＳ３３）。
【００６５】
ＣＤＭＡ２０００方式の回線交換網規定のＣＡＶＥ認証では、これらの認証アルゴリズムを搭載した認証カードモジュールＵＩＭが移動機１６１に搭載され実施される。
【００６６】
次に、ＣＡＶＥ認証パラメータとＩＭＳ−ＡＫＡ認証パラメータのマッピングを考える前に、それぞれ規定されているビット長について整理しておく。
【００６７】
ＣＡＶＥ認証で使われるパラメータは、ＲＡＮＤ（３２ビット）、ＡＵＴＨＲ（１８ビット）、ＲＡＮＤＵ（３２ビット）、ＡＵＴＨＵ（１８ビット）、ＳＭＥＫＥＹ（６４ビット）、ＰＬＣＭ（４２ビット）である。
【００６８】
一方、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証で使われるパラメータは、ＲＡＮＤ−ａｋａ（１２８ビット）、ＡＵＴＮ（１２８ビット）、ＸＲＥＳ／ＲＥＳ（３２−１２８ビット）、ＩＫ（１２８ビット）、ＣＫ（１２８ビット）、Ｋ（１２８ビット）である。
【００６９】
上記を見て判るように、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証のパラメータ長の方がＣＡＶＥ認証パラメータ長よりも大きいことから、ＣＡＶＥ認証パラメータを入れ子式にＩＭＳ−ＡＫＡ認証パラメータに含めることを検討していく。
【００７０】
次に、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証ベクター（ＡＶ）の各パラメータの構成と計算アルゴリズムとの関係を見る。
【００７１】
ＭＭＤ網のＡｕＣが生成するＡＶは、次の５つのパラメータから構成される。
【００７２】
ＡＶ＝（ＲＡＮＤ−ａｋａ，ＡＵＴＮ，ＸＲＥＳ，ＩＫ，ＣＫ)   ・・・（１）
【００７３】
さらに、ＡＵＴＮは次のような構成となっている。
【００７４】
ＡＵＴＮ＝（ＳＱＮ  ｅｏｒ  ＡＫ，ＡＭＦ，ＭＡＣ  ）  ・・・（２）
【００７５】
ここで、“ｅｏｒ”は排他的論理和（exclusive OR）を意味する。また、ＳＱＮはＡｕＣと移動機内ＩＳＩＭカードとの認証同期を取るためのシーケンス番号であり、ＡＫ（Anonymity Key ）はＩＭＳ−ＡＫＡ認証における秘密情報（Ｋ）とＲＡＮＤ−ａｋａを入力として計算された認証鍵で、網と移動機間で送信される信号上に設定されるトークン（ＡＵＴＮ）内ＳＱＮの生データを隠す目的で使用される。
【００７６】
ＳＱＮ  ｅｏｒ  ＡＫはＳＱＮとＡＫとの排他的論理和の結果であり、ＳＱＮやＡＫと同様に４８ビット長となっている。ＡＭＦ (Authentication Management Field)は１６ビット長の認証アルゴリズムバージョンなどＡｕＣとＩＳＩＭカード間でのアルゴリズムに関する事前の取り決めなどに利用される。
【００７７】
ＭＡＣ（Message Authentication Code ）は、移動機が網を認証する（相互認証）際に利用する。ＭＡＣはＡｕＣが生成し、ＸＭＡＣは移動機側の期待値となる。
【００７８】
これらのＩＭＳ−ＡＫＡ認証の各パラメータとアルゴリズムの関係を図式化すると図２０および図２１に示すようになる。一つは図２０に示す関連する通信システムにおけるＭＭＤ網ＡｕＣ内での計算アルゴリズムパラメータ関連図である。これは、ＭＭＤ網のＡｕＣ側でのアルゴリズムに基づいている。
【００７９】
二つ目は図２１に示す関連する通信システムにおける移動機ＩＳＩＭカード内での計算アルゴリズムパラメータである。これは、移動機のＩＳＩＭカード内でのアルゴリズムに基づいている。
【００８０】
なお、関連する通信システムの一例として、外部の基地局による一局型交換および認証により、システムの構成を容易にすることが可能なＩＰ電話システムにおける構内交換方式および同方式における暗号化認証が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【００８１】
【特許文献１】特開２００４−２３５６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００８２】
既存ＣＡＶＥ認証情報とＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報とのマッピングについては、図１６（Ｂ）に示す第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる通信システムを前提として３ＧＰＰ２標準化会合において提案されている。
【００８３】
後述するが、本発明は、この第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる通信システムをベースとして図１６（Ｃ）に示す既存移動機を用いる通信システムを改良している。
【００８４】
まず、３ＧＰＰ２標準化会合で提案の第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる通信システムの概要を説明する。図２２は関連する第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる通信システムの処理手順の一例を示すシーケンス図である。
【００８５】
同図を参照すると、この方式では、移動機１４２からのＭＭＤ網１１６アクセス時に（ステップＳ４１）、ＭＭＤ１１６網のＨＳＳ１５３が回線交換網１１４のＨＬＲ１５５に対して該当の移動機１４２のＣＡＶＥ認証情報の取得を要求し、ＨＬＲ１５５はＡＣ１５６が計算したＣＡＶＥ認証情報をＨＳＳ１５３に返信する（ステップＳ４２）。
【００８６】
ＨＳＳ１５３はこのＣＡＶＥ認証情報を使って別途ＡｕＣ１５４に対してＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報を計算させ（ステップＳ４３）、ＣＡＶＥ認証情報を含んだＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報をＳ−ＣＳＣＦ１５２に送信する。
【００８７】
ＭＭＤ網１１６のＳ−ＣＳＣＦ１５２、Ｐ−ＣＳＣＦ１５１はそれぞれＭＭＤ網１１６所定のＩＭＳ−ＡＫＡ認証をユーザ端末１４２に対して実施する（ステップＳ４４）。
【００８８】
この際、移動機１４２内のＭＭＤ制御部１３４では、網側（Ｐ−ＣＳＣＦ１５１）から受信した認証チャレンジ信号内のＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報よりＲ−ＵＩＭ１３３に計算させるＣＡＶＥ認証応答の入力となるＣＡＶＥ認証用の乱数を取出し、Ｒ−ＵＩＭ１３３にこれを与え認証応答結果を計算させる（ステップＳ４５）。
【００８９】
移動機１４２内のＭＭＤ制御部１３４は、Ｒ−ＵＩＭ１３３から受領したＣＡＶＥ認証応答結果を再利用してＩＭＳ−ＡＫＡ認証応答結果を計算し、これをＩＭＳ−ＡＫＡ認証のチャレンジ応答信号として網側（Ｐ−ＣＳＣＦ１５１）に送信する（ステップＳ４６）。
【００９０】
その後は、Ｐ−ＣＳＣＦ１５１、Ｓ−ＣＳＣＦ１５２はそれぞれＭＭＤ網１１６所定のＩＭＳ−ＡＫＡ認証手順を実施する。
【００９１】
次に前述の動作を図１６（Ｃ）に示す既存移動機を用いる通信システムに置き換えてみる。図２３は関連する既存移動機を用いる通信システムの処理手順の一例を示すシーケンス図である。
【００９２】
網側装置の動作としては第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる通信システムでの動作と変わりない。
【００９３】
既存移動機１４３を用いる通信システムでは、ＣＡＶＥ認証情報とＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報のマッピングを実施するのが小型基地局のＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ１４４であるので、第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる通信システムにおける移動機１４２内のＭＭＤ制御部１３４との置かれた条件の違いを検討した。
【００９４】
違いとしては、第２の移動機１４２内のＭＭＤ制御部１３４では、第２の移動機１４２に脱着式のＲ−ＵＩＭ１３３から必要な情報を十分に取得できる状況にあるが、既存移動機１４３を用いるＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ１４４の場合には既存ＣＤＭＡ２０００方式の無線信号で取得可能な範囲でしか既存移動機１４３内のＲ−ＵＩＭ１３５から情報を得られない。
【００９５】
この無線信号では得られない情報として、Ｒ−ＵＩＭ１３５がＣＡＶＥ認証の応答結果を計算する過程で算出するＳＭＥＫＥＹ（ Signaling Message Encryption Key ）とＰＬＣＭ（ Private Long Code Mask ）がある。
【００９６】
ＳＭＥＫＥＹは回線交換制御信号の暗号化に利用され、ＰＬＣＭは回線交換音声信号の暗号化に利用されるため、その理由から盗聴の可能性のある無線区間にそれ自体が流通されることはない。
【００９７】
しかし、既存移動機１４３はこれらのＳＭＥＫＥＹやＰＬＣＭを使って信号を暗号化してくる可能性があり、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ１４４は無線信号を復号化しＭＭＤ網１１６に対してＳＩＰ信号に変換する必要があるので、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ１４４に対して網側から何らかの手段でＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭを伝達する必要が生じてくる。
【００９８】
一方で、第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる通信システムでも採用されているが、認証情報のマッピングの際に、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証の応答結果に極力Ｒ−ＵＩＭからのＣＡＶＥ認証応答結果を多く反映させることで、よりセキュアに出来ると考えられている。
【００９９】
第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる通信システムでは、ＣＡＶＥ認証応答結果それ自体であるＡＵＴＨＲ（Authentication Response ）とＳＭＥＫＥＹ、ＰＬＣＭの三つのパラメータを利用してＩＭＳ−ＡＫＡ認証の応答結果を計算していたが、既存移動機１４３を用いる通信システムでは前述したとおりＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭについては移動機１４３側からの取得は出来ないためＡＵＴＨＲのみ利用可能である。
【０１００】
本発明が解決しようとする課題は、ＭＭＤ網１１６内においては既存のＩＭＳ−ＡＫＡ認証手順を継承しつつ、回線交換網１１４のＡＣ１５６で生成するＣＡＶＥ認証情報の内、特に認証乱数であるＲＡＮＤ、認証応答であるＡＵＴＨＲ、制御信号暗号化鍵であるＳＭＥＫＥＹ、音声信号暗号化鍵であるＰＬＣＭを如何にＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ１４４に伝達し、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ１４４が移動機１４３側から取得し得るＣＡＶＥ認証応答結果ＡＵＴＨＲを如何にＩＭＳ−ＡＫＡ認証応答結果に組入れ、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証をよりセキュアにするかを考えた認証情報のマッピング方法である。
【０１０１】
そこで本発明の目的は、回線交換方式の通信端末を、小型基地局を介してマルチメディア通信網に接続する際に、通信端末の認証に必要な暗号化鍵の情報を小型基地局に取得させることが可能な通信システム、通信方法、認証情報管理サーバおよび小型基地局を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０１０２】
前記課題を解決するために本発明による通信システムは、回線交換網に設けられ前記回線交換網内の通信端末の第１認証を行う第１認証情報処理手段と、マルチメディア通信網に設けられ前記マルチメディア通信網内の通信端末の第２認証を行う第２認証情報処理手段と、構内情報通信網に設けられ前記構内情報通信網内の通信端末と無線通信を行う小型基地局と、前記回線交換網或いは前記構内情報通信網を介して通信を行う回線交換用通信端末とを含む通信システムであって、前記小型基地局に設けられ、前記回線交換用通信端末から前記第１認証情報を取得しその第１認証情報を前記第２認証情報処理手段へ送信する第１認証処理手段と、前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記小型基地局から得た前記第１認証に基づき前記第１認証情報処理手段から前記回線交換用通信端末の暗号化鍵情報を取得する暗号化鍵情報取得手段と、前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記暗号化鍵情報を前記第２認証情報にマッピングする認証情報マッピング手段と、前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記マッピングした情報を前記小型基地局へ送信するマッピング情報送信手段と、前記小型基地局に設けられ、前記マッピングした情報から前記暗号化鍵情報を抽出する暗号化鍵情報抽出手段とを含むことを特徴とする。
【０１０３】
また、本発明による通信方法は、回線交換網に設けられ前記回線交換網内の通信端末の第１認証を行う第１認証情報処理装置と、マルチメディア通信網に設けられ前記マルチメディア通信網内の通信端末の第２認証を行う第２認証情報処理装置と、構内情報通信網に設けられ前記構内情報通信網内の通信端末と無線通信を行う小型基地局と、前記回線交換網或いは前記構内情報通信網を介して通信を行う回線交換用通信端末とを含む通信システムにおける通信方法であって、前記小型基地局に設けられ、前記回線交換用通信端末から前記第１認証情報を取得しその第１認証情報を前記第２認証情報処理装置へ送信する第１認証処理ステップと、前記第２認証情報処理装置に設けられ、前記小型基地局から得た前記第１認証に基づき前記第１認証情報処理装置から前記回線交換用通信端末の暗号化鍵情報を取得する暗号化鍵情報取得ステップと、前記第２認証情報処理装置に設けられ、前記暗号化鍵情報を前記第２認証情報にマッピングする認証情報マッピングステップと、前記第２認証情報処理装置に設けられ、前記マッピングした情報を前記小型基地局へ送信するマッピング情報送信ステップと、前記小型基地局に設けられ、前記マッピングした情報から前記暗号化鍵情報を抽出する暗号化鍵情報抽出ステップとを含むことを特徴とする。
【０１０４】
また、本発明による認証情報管理サーバは、回線交換網に設けられ前記回線交換網内の通信端末の第１認証を行う第１認証情報処理手段と、マルチメディア通信網に設けられ前記マルチメディア通信網内の通信端末の第２認証を行う第２認証情報処理手段と、構内情報通信網に設けられ前記構内情報通信網内の通信端末と無線通信を行う小型基地局と、前記回線交換網或いは前記構内情報通信網を介して通信を行う回線交換用通信端末とを含む通信システムにおける認証情報管理サーバであって、前記認証情報管理サーバは前記第１および第２認証情報処理手段を含んで構成され、前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記小型基地局から得た前記第１認証に基づき前記第１認証情報処理手段から前記回線交換用通信端末の暗号化鍵情報を取得する暗号化鍵情報取得手段と、前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記暗号化鍵情報を前記第２認証情報にマッピングする認証情報マッピング手段と、前記第２認証情報処理手段に設けられ、前記マッピングした情報を前記小型基地局へ送信するマッピング情報送信手段とを含み、前記小型基地局にて前記マッピングした情報から前記暗号化鍵情報が抽出されることを特徴とする。
【０１０５】
また、本発明による小型基地局は、回線交換網に設けられ前記回線交換網内の通信端末の第１認証を行う第１認証情報処理手段と、マルチメディア通信網に設けられ前記マルチメディア通信網内の通信端末の第２認証を行う第２認証情報処理手段と、構内情報通信網に設けられ前記構内情報通信網内の通信端末と無線通信を行う小型基地局と、前記回線交換網或いは前記構内情報通信網を介して通信を行う回線交換用通信端末とを含む通信システムにおける小型基地局であって、前記回線交換用通信端末から前記第１認証情報を取得しその第１認証情報を前記第２認証情報処理手段へ送信する第１認証処理手段と、マッピングした情報から暗号化鍵情報を抽出する暗号化鍵情報抽出手段とを含み、前記マッピングした情報とは、前記第２認証情報処理手段が受信した前記第１認証に基づき前記第１認証情報処理手段から前記回線交換用通信端末の暗号化鍵情報を取得し、その暗号化鍵情報を前記第２認証情報にマッピングして得られた情報であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０１０６】
本発明によれば、回線交換方式の通信端末を、小型基地局を介してマルチメディア通信網に接続する際に、通信端末の認証に必要な暗号化鍵の情報を小型基地局に取得させることで、無線区間においては既存の旧型ＣＡＶＥ認証の制御、ＭＭＤ網に対してＩＭＳ−ＡＫＡ認証の制御を小型基地局に同時に実行させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０７】
まず、本発明の要旨を述べる。本発明はＣＤＭＡ２０００方式の移動体通信網において、比較的小型の基地局（小型基地局：Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ）を用いて第二世代ＣＡＶＥ認証をサポートしている旧型の回線交換専用の移動機に対してＭＭＤ網へのアクセス制御をサポートするために、第二世代ＣＡＶＥ認証情報をＭＭＤ網で定義しているＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報に如何にマッピングするかを提案する。
【０１０８】
本発明において主要な役割を担うのは、ＭＭＤ網内の装置であり、マルチメディアサービスの加入者情報を管理しているサーバＨＳＳ（Home Subscriber Server）、サーバＨＳＳと連動して動作或いはサーバＨＳＳに内蔵して動作しマルチメディアサービスのアクセス制御を実施するために必要なＩＭＳ−ＡＫＡ(IMS Authentication and Key Agreement)認証情報を加入者毎に生成し管理するサーバＡｕＣ（Authentication Center ）、および既存のＣＤＭＡ２０００方式の移動機との無線電波を理解しこれをＭＭＤ網内の代理の呼およびセッション制御機能を持つサーバＰ−ＣＳＣＦ（Proxy Call Session Control Function ）とＳＩＰ信号でやり取りする能力を持つ小型基地局（Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ）である。
【０１０９】
Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌは無線電波のカバー範囲が半径１０ｍから５０ｍ程度の小型のものから半径１００m 程度のものまで存在する。
【０１１０】
その用途としては、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌをブロードバンド環境の整備された家庭に置くことで移動機のユーザが自宅にいる場合はＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌを経由して安価なブロードバンド通信を利用してマルチメディアサービスを提供し、外出している場合は公衆用基地局を利用した従来の通信を提供する、といった固定と移動の統合サービス：ＦＭＣ (Fixed Mobile Convergence）を補助する利用方法が考えられる。
【０１１１】
一方で、無線電波のカバー範囲が狭くかつ小型で安価であると予想されるためその特性を活かした３Ｇ無線電波の不感地帯における公衆用基地局としても利用できると期待されている。
【０１１２】
尚、本発明においてその信号流通経路に登場する各装置を次のように定義する。
【０１１３】
既存移動機をＭＳ (Mobile Station）、移動機内に組込まれた或いは着脱式小型カードに契約ＩＤ情報や認証情報が保存され、ＣＤＭＡ２０００移動体通信網へのアクセスの際に移動機ＭＳと連動して旧式認証方式であるＣＡＶＥ（Cellular Authentication and Voice Encryption algorithm）方式を使って認証情報を計算し管理するモジュールＵＩＭ（User Identification Module）、移動機ＭＳに着脱式小型カードの場合はＲ−ＵＩＭ（Removal UIM ）、ＭＭＤ網内において実際のＶｏＩＰやマルチメディアサービスを実施する呼およびセッション制御機能を持つサーバをＳ−ＣＳＣＦ（Serving Call Session Control Function ）、ＣＤＭＡ２０００における回線交換網内の装置であり旧型の回線交換専用の移動機に対する各種音声サービスの加入者情報と移動機の位置情報を管理しているサーバＨＬＲ（Home Location Register）、サーバＨＬＲと連動して動作或いはサーバＨＬＲに内臓して動作し旧式のＣＡＶＥ認証情報を加入者毎に生成し管理するサーバＡＣ（Authentication Center ）とする。
【０１１４】
尚、本発明では方式の違いから便宜上Authentication Center の略語をＭＭＤ網ではＡｕＣ、回線交換網ではＡＣとして分けた。
【０１１５】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【０１１６】
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
【０１１７】
図１は本発明に係る通信システムの第１実施形態の構成図である。
【０１１８】
同図を参照すると、本発明に係る通信システムの第１実施形態は、ＣＤＭＡ２０００方式の回線交換網１と、ＭＭＤ網２と、ＬＡＮ(Local Area Network)等の構内情報通信網４とを含んでいる。
【０１１９】
回線交換網１はＣＡＶＥ認証情報処理装置９１を含んでいる。
【０１２０】
ＭＭＤ網２はＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報処理装置９２を含んでいる。
【０１２１】
構内情報通信網４は小型基地局（Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ）４１と、通信端末（ＭＳ）４２とを含んでいる。
【０１２２】
回線交換網１内のＣＡＶＥ認証情報処理装置９１とＭＭＤ網２内のＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報処理装置９２は伝送線路９３を介して接続されている。
【０１２３】
ＭＭＤ網２内のＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報処理装置９２と構内情報通信網４のＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１は伝送線路９４を介して接続されている。
【０１２４】
構内情報通信網４内のＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１と通信端末４２は無線９５を介して接続されている。
【０１２５】
通信端末４２は、回線交換網１内の図示しない既存公衆用基地局或いは構内情報通信網４内のＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１との接続が可能なＣＤＭＡ２０００方式の通信端末である。
【０１２６】
ＣＡＶＥ認証情報処理装置９１はＣＡＶＥ認証を行う機能を備えている。
【０１２７】
ＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報処理装置９２はＩＭＳ−ＡＫＡ認証を行う機能を備えている。
【０１２８】
また、通信端末４２はＣＡＶＥ認証情報を保持している。
【０１２９】
次に、第１実施形態の動作について説明する。図２は第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【０１３０】
Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１は通信端末４２からＣＡＶＥ認証情報を取得する（ステップＳ１０１）。
【０１３１】
Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１はそのＣＡＶＥ認証情報を所定情報に変換し、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報処理装置９２に送信する（ステップＳ１０２）。
【０１３２】
ＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報処理装置９２は、通信端末４２に関するＣＡＶＥ認証情報をＣＡＶＥ認証情報処理装置９１から取得する（ステップＳ１０３）。
【０１３３】
このＣＡＶＥ認証情報には、通信端末４２から送信される暗号を解読するための暗号化鍵の情報が含まれている。
【０１３４】
ＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報処理装置９２は、所定情報とＣＡＶＥ認証情報処理装置９１から得たＣＡＶＥ認証情報とをＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報にマッピングする（ステップＳ１０４）。
【０１３５】
ＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報処理装置９２は、マッピングしたＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報をＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１へ送信する（ステップＳ１０５）。
【０１３６】
Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１は受信したＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報から、暗号化鍵の情報を抽出する（ステップＳ１０６）。
【０１３７】
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、回線交換方式の通信端末を、小型基地局を介してＭＭＤ網に接続する際に、通信端末の認証に必要な暗号化鍵の情報を小型基地局に取得させることで、無線区間においては既存の旧型ＣＡＶＥ認証の制御、ＭＭＤに対してはＩＭＳ−ＡＫＡ認証の制御を小型基地局に同時に実行させることが可能となる。
【０１３８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【０１３９】
図３は本発明に係る通信システムの第２実施形態の構成図である。
【０１４０】
同図を参照すると、本発明に係る通信システムの第２実施形態は、一例としてＣＤＭＡ２０００方式の回線交換網１と、ＭＭＤ網２と、インターネット等のブロードバンド通信網３と、ＬＡＮ(Local Area Network)等の構内情報通信網４とを含んでいる。
【０１４１】
ＣＤＭＡ２０００方式の回線交換網１は、サーバＡＣ１１と、サーバＨＬＲ１２と、既存回線交換用交換機１３と、既存公衆用基地局１４と、通信端末（ＭＳ）１５とを含んでいる。
【０１４２】
また、通信端末１５は制御部５１と、Ｒ−ＵＩＭ５２とを含んでいる。
【０１４３】
ＭＭＤ網２は、サーバＡｕＣ２１と、サーバＨＳＳ２２と、サーバＳ−ＣＳＣＦ２３と、サーバＰ−ＣＳＣＦ２４とを含んでいる。
【０１４４】
構内情報通信網４は小型基地局（Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ）４１と、通信端末（ＭＳ）４２とを含んでいる。
【０１４５】
また、通信端末４２は制御部６１と、Ｒ−ＵＩＭ６２とを含んでいる。
【０１４６】
通信端末１５および４２の構成は同様であり、既存公衆用基地局１４或いはＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ）４１との接続が可能なＣＤＭＡ２０００方式の通信端末である。
【０１４７】
回線交換網１内の通信端末１５は既存公衆用基地局１４とＣＤＭＡ２０００方式の電波により無線通信を行う。また、通信端末１５内の制御部５１とＲ−ＵＩＭ５２との間でＣＡＶＥ認証情報の処理が行われる。
【０１４８】
既存公衆用基地局１４は既存回線交換用交換機１３とＣＤＭＡ２０００方式回線交換信号により通信を行う。
【０１４９】
既存回線交換用交換機１３はサーバＨＬＲ１２とＣＤＭＡ２０００方式ＭＡＰ信号により通信を行う。
【０１５０】
サーバＡＣ１１とサーバＨＬＲ１２との間でＣＡＶＥ認証情報の処理が行われる。
【０１５１】
ＭＭＤ網２内のサーバＡｕＣ２１とサーバＨＳＳ２２との間でＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報の処理が行われる。
【０１５２】
サーバＨＳＳ２２はＣＤＭＡ２０００方式ＭＡＰ信号により回線交換網１内のサーバＨＬＲ１２と通信する。また、サーバＨＳＳ２２はＭＭＤ方式Ｄｉａｍｅｔｅｒ信号によりサーバＳ―ＣＳＣＦ２３と通信する。
【０１５３】
サーバＳ―ＣＳＣＦ２３はＭＭＤ方式ＳＩＰ信号によりサーバＰ−ＣＳＣＦ２４と通信する。
【０１５４】
サーバＰ―ＣＳＣＦ２４はブロードバンド通信網３を介し、ＭＭＤ方式ＳＩＰ信号により構内情報通信網４内のＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１と通信する。
【０１５５】
Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１はＣＤＭＡ２０００方式無線電波により構内情報通信網４内の通信端末４２と通信する。また、通信端末４２内の制御部６１とＲ−ＵＩＭ６２との間でＣＡＶＥ認証情報の処理が行われる。
【０１５６】
なお、本実施形態では構内情報通信網４として、家庭内に設けられる通信網或いは不感地帯を例に挙げている。
【０１５７】
次に、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１の一例の構成について説明する。図４はＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１の一例の構成図である。
【０１５８】
同図を参照すると、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１の一例は、送信部７１と、受信部７２と、記憶部７３と、制御部７４と、インタフェース７５と、アンテナ７６および７７とを含んで構成される。
【０１５９】
送信部７１はアンテナ７６を介してＣＤＭＡ２０００方式の電波により構内情報通信網４内の通信端末４２に対し、信号を送信する。
【０１６０】
受信部７２はアンテナ７７を介してＣＤＭＡ２０００方式の電波により構内情報通信網４内の通信端末４２から信号を受信する。
【０１６１】
記憶部７３には通信に必要な情報が格納されている。
【０１６２】
制御部７４は送信部７１、受信部７２および記憶部７３を制御する。また、制御部７４は処理した情報を、インタフェース７５および外部のブロードバンド通信網３を介してＭＭＤ網２内のサーバＰ−ＣＳＣＦ２４へ送信する。
【０１６３】
次に、ＨＳＳ２２およびＡｕＣ２１の一例の構成について説明する。図５はＨＳＳ２２およびＡｕＣ２１の一例の構成図である。ＨＳＳ２２およびＡｕＣ２１の構成は同様であるが、制御部８４における処理がそれぞれ異なる。
【０１６４】
同図を参照すると、ＨＳＳ２２およびＡｕＣ２１の一例は、送信部８１と、受信部８２と、記憶部８３と、制御部８４と、出力端子８５と、入力端子８６とを含んで構成される。
【０１６５】
送信部８１は出力端子８５を介して信号を送信する。
【０１６６】
受信部８２は入力端子８６を介して信号を受信する。
【０１６７】
記憶部８３には通信に必要な情報が格納されている。
【０１６８】
制御部８４は送信部８１、受信部８２および記憶部８３を制御する。
【０１６９】
次に、ＨＳＳ２２の動作について説明する。送信部８１は出力端子８５を介してＣＤＭＡ２０００方式のＭＡＰ信号により回線交換網１内のサーバＨＬＲ１２へ情報を送信し、受信部８２は入力端子８６を介してＣＤＭＡ２０００方式のＭＡＰ信号により回線交換網１内のサーバＨＬＲ１２から送信された情報を受信する。
【０１７０】
また、送信部８１は出力端子８５を介してＭＭＤ方式Ｄｉａｍｅｔｅｒ信号によりサーバＳ−ＣＳＣＦ２３へ情報を送信し、受信部８２は入力端子８６を介してＭＭＤ方式Ｄｉａｍｅｔｅｒ信号によりサーバＳ−ＣＳＣＦ２３から送信された情報を受信する。
【０１７１】
また、送信部８１および受信部８２はサーバＡｕＣ２１との通信も行う。
【０１７２】
次に、サーバＡｕＣ２１の動作について説明する。送信部８１は出力端子８５を介してＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報をサーバＨＳＳ２２側の受信部８２へ送信する。
【０１７３】
また、受信部８２は入力端子８６を介してサーバＨＳＳ２２側の送信部８１からＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報を受信する。
【０１７４】
以下、第２実施形態における信号シーケンスについて説明する。
【０１７５】
本発明に係る通信システムの第２実施形態は、既存のＣＡＶＥ認証機能を備えたＲ−ＵＩＭカードを搭載した既存移動機（ＭＳ  ｗｉｔｈ  Ｒ−ＵＩＭ）４２と、小型基地局（Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ）４１と、ＭＭＤ網規定のサーバＰ−ＣＳＣＦ２４およびＳ−ＣＳＣＦ２３と、サーバＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１と、既存のＣＤＭＡ２０００方式回線交換網のＨＬＲ／ＡＣ１２，１１とを含んで構成される。
【０１７６】
図６は本発明に係る通信システムの第２実施形態の信号シーケンス図である。まず、図１８に示すＣＤＭＡ２０００方式回線交換網におけるグローバルチャレンジレスポンスと同様の動作をＦｅｍｔｏＣｅｌｌにおいても実施する。
【０１７７】
Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１は３２ビットの乱数（ＲＡＮＤ）を含んだグローバルチャレンジ信号を無線区間にブロードキャストする（ステップＳ５１）。
【０１７８】
既存移動機およびＲ−ＵＩＭ４２（以下、既存移動機４２と記す）はこれに対してＲｅｇｉｓｔｅｒ信号など網に発する最初の信号（回線交換位置登録信号）に、受信したＲＡＮＤおよびＲＡＮＤと秘密情報を入力としてＣＡＶＥ認証アルゴリズムで計算したグローバルチャレンジレスポンス値（ＡＵＴＨＲ）を設定する。このＲｅｇｉｓｔｅｒ信号をＦｅｍｔｏＣｅｌｌへ送信する（ステップＳ５２）。
【０１７９】
次に、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１内でこれを図１７に示すＭＭＤ網規定のＳＩＰ：ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号（図１７のステップＳ１参照）に変換する。この際、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１における既存移動機４２からの受信信号は符号化されない。
【０１８０】
或いは符号化されたとしてもＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１は古い認証情報にて復号化が可能、或いは既存移動機４２からの位置登録信号（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）に対して直ぐに失敗信号を返送し、暗号化されない位置登録信号を既存移動機４２に再送信させる。
【０１８１】
これらの手順の結果、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１は既存移動機４２からの該当リクエストをＭＭＤ網のＰ−ＣＳＣＦ２４に対してＳＩＰプロトコル１ｓｔＲＥＧＩＳＴＥＲ信号送信の判断を実施する（ステップＳ５３）。
【０１８２】
次に、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１からＰ−ＣＳＣＦ２４に対してＳＩＰプロトコル１ｓｔＲＥＧＩＳＴＥＲ（ＳＩＰ１ｓｔＲＥＧＩＳＴＥＲ）信号を送信する（ステップＳ５４）。この信号は暗号化されていない。また、この信号にはＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１を経由したユーザアクセスであることを示す情報が含まれている。認証情報に関しては、設定しない。
【０１８３】
Ｐ−ＣＳＣＦ２４からＨＳＳ／ＡｕＵ２２，２１に対して、該当ユーザのセッション制御可能な能力を持つＳ−ＣＳＣＦアドレス情報を問い合わせるため、ＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルＵＡＲ信号（ＤｉａｍｅｔｅｒＵＡＲ信号）を送信する（ステップＳ５５）。
【０１８４】
ＨＳＳ／ＡｕＵ２２，２１からＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルＵＡＡ信号（ＤｉａｍｅｔｅｒＵＡＡ信号）がＰ−ＣＳＣＦ２４へ返送される（ステップＳ５６）。この信号にはＳ−ＣＳＣＦアドレス情報が格納されている。
【０１８５】
Ｐ−ＣＳＣＦ２４よりステップＳ５４で受信したＳＩＰ１ｓｔＲＥＧＩＳＴＥＲ信号をステップＳ５６で受信し、入手したＳ−ＣＳＣＦアドレスに対して転送する（ステップＳ５７）。
【０１８６】
Ｓ−ＣＳＣＦ２３からＨＳＳ／ＡｕＵ２２，２１に対して、該当ユーザのＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報を問い合わせるために、ＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルＭＡＲ信号（ＤｉａｍｅｔｅｒＭＡＲ信号）を送信する（ステップＳ５８）。
【０１８７】
仮に、Ｐ−ＣＳＣＦ２４からＳＩＰ  ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号内に認証情報が設定されていた場合、Ｓ−ＣＳＣＦ２３が保存している認証情報と照合し、認証可能か否かを判断し、不可の場合（既存移動機４２側は古い認証情報と判断）に本ステップを実施する。
【０１８８】
また、この信号にはステップＳ５４で設定されステップＳ５７で引き継がれたＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１を経由したユーザアクセスであることを示す情報が含まれている。
【０１８９】
図７は本発明のＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１およびＨＬＲ／ＡＣ１２，１１間のシーケンスの一部（ステップＳ５９からＳ６５まで）を示す図である。
【０１９０】
ＨＳＳ／ＡｕＵ２２，２１は、受信したＭＡＲ信号のユーザＩＤより、そのデータベースを索引し、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１の利用契約が存在し、さらに受信したＭＡＲ信号内の、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１を経由したユーザアクセスであることを示す情報を確認すると、該当ユーザの回線交換専用のＣＡＶＥ認証情報をＨＬＲ／ＡＣ１２，１１に問い合わせるために、既存のＭＡＰプロトコルＡＵＴＨＲＥＱ信号（ＭＡＰ  ＡＵＴＨＲＥＱ信号）を送信する（ステップＳ５９）。
【０１９１】
この信号には、“ａｌｌ  ０”等の無効なグローバルチャレンジ・レスポンスのための乱数（ＲＡＮＤ）と応答値（ＡＵＴＨＲ）が設定される。
【０１９２】
ＨＬＲ／ＡＣ１２，１１は、受信したＡＵＴＨＲＥＱ信号内の認証情報（ＲＡＮＤとＡＵＴＨＲ）が“ａｌｌ  ０”で無効と判断し（ｉｎｖａｌｉｄ  ｖａｌｕｅ）、既存の手順通りにユニークチャレンジレスポンス手順（Ｕｎｉｑｕｅ  Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅｉｎｖｏｋｅ）を実施する。
【０１９３】
また、これに先立ちＨＬＲ／ＡＣ１２，１１は、ステップＳ５９のＡＵＴＨＲＥＱ信号に対しては、適切なエラー応答（ＭＡＰ  ａｕｔｈｒｅｑ（ｆａｉｌｕｒｅ））をＨＳＳ／ＡｕＵ２２，２１へ返す（ステップＳ６０）。
【０１９４】
これに対し、ＨＬＲ／ＡＣ１２，１１はＨＳＳ／ＡｕＵ２２，２１に対して、該当ユーザへのユニークチャレンジレスポンス認証要求のためのＭＡＰプロトコルＡＵＴＨＤＩＲ（ＭＡＰ  ＡＵＴＨＤＩＲ）信号を」送信する（ステップＳ６１）。
【０１９５】
この信号には、モバイルユーザＩＤであるＭＩＮ，ＨＬＲ／ＡＣ１２，１１がステップＳ６０にて新たに生成した乱数（ＲＡＮＤＵ）と期待応答値（ＡＵＴＨＵ）が含まれる。
【０１９６】
ＨＳＳ／ＡｕＵ２２，２１はステップＳ６１への適切な応答（ＭＡＰ  ａｕｔｈｄｉｒ）を返答し（ステップＳ６２）、オプションである既存移動機４２とＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１間の信号暗号化のための鍵情報ＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭを求めるために、ステップＳ６１で受信したユニークチャレンジレスポンス用の乱数（ＲＡＮＤＵ）と期待応答値（ＡＵＴＨＵ）を、グローバルチャレンジ用の乱数（ＲＡＮＤ）と期待応答値（ＡＵＴＨＵ）としてコピーする（ステップＳ６３）。
【０１９７】
次に、ＨＳＳ／ＡｕＵ２２，２１は、これが設定されたＭＡＰプロトコルＡＵＴＨＲＥＱ（ＭＡＰプロトコルＡＵＴＨＲＥＱ）信号をＨＬＲ／ＡＣ１２，１１に対して送信する（ステップＳ６４）。
【０１９８】
ＨＬＲ／ＡＣ１２，１１は、ステップＳ６４で受信したグローバルチャレンジレスポンス用の認証情報（ＲＡＮＤ、ＡＵＴＨＲ）の正当性（Ｖａｌｉｄ  ｖａｌｕｅ）を判断し（ステップＳ６０およびＳ６１で自身が生成したものであるため当然であるが）、オペレータポリシーでオプションとなっている既存移動機４２とＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１間での信号の暗号化のための鍵情報ＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭを、受信したＲＡＮＤとＡＵＴＨＲおよび既存のアルゴリズムを使用して生成する。
【０１９９】
ＨＬＲ／ＡＣ１２，１１は、ステップＳ６４に対する適切な応答信号をＨＳＳ／ＡｕＵ２２，２１に返信する（ステップＳ６５）。
【０２００】
これには、前述のグローバルチャレンジレスポンス用の認証情報（ＲＡＮＤ、ＡＵＴＨＲ）の正当性（Ｖａｌｉｄ  ｖａｌｕｅ）の判断後に求めたＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭが設定されている。なお、これらはオプションであるため、暗号化を実施しない場合は情報要素を設定しないか、或いは“ａｌｌ  ０”が設定される。これは既存の規定どおりの動作である。
【０２０１】
ＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１は、ステップＳ６２およびＳ６３で入手した回線交換用のＣＡＶＥ認証情報要素であるＲＡＮＤとＡＵＴＨＲ、及びステップＳ６５で入手したＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭを使って、本発明のＣＡＶＥ認証情報とＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報とのマッピング方法に従って、まずＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報の要素であるＲＡＮＤ−ａｋａとＳＱＮを求める。
【０２０２】
次に、このＲＡＮＤ−ａｋａとＳＱＮを使って、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証規定の手順に従って、その他のＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報であるＡＵＴＮ、ＸＲＥＳ、ＣＫ、ＩＫを求める。ここで求めたＲＡＮＤ−ａｋａ、ＡＵＴＮ、ＸＲＥＳ、ＣＫ、ＩＫの５つのパラメータを、該当ユーザの該当ＳＩＰ１ｓｔ  ＲＥＧＩＳＴＥＲリクエスト有効期間におけるＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報ベクターセット（ＡＶ）としてユーザ毎にそのデータベースに保存する（ステップＳ６６）。
【０２０３】
ステップＳ５８のＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルＭＡＲ信号に対する応答信号として、ＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１はＳ−ＣＳＣＦ２３に対してＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルＭＡＡ信号を送信する（ステップＳ６７）。
【０２０４】
これには、ステップＳ６６で求めたＡＶが設定され、ユーザＩＤと括り付けられて、Ｓ−ＣＳＣＦ２３のデータベースにも保存される。
【０２０５】
Ｄｉａｍｅｔｅｒ  ＭＡＡ信号でＡＶが設定された成功応答を受信するとＳ−ＣＳＣＦ２３は、ステップＳ５７に対する応答信号としてＳＩＰプロトコル４０１応答をＰ−ＣＳＣＦ２４に返信する（ステップＳ６８）。
【０２０６】
これには、ステップＳ６７で受信したＡＶの５つのパラメータの内のＲＡＮＤ−ａｋａとＡＵＴＮのみ設定される。
【０２０７】
ステップＳ５４に対する応答信号として、ステップＳ６８で受信したＳＩＰ  ４０１応答は、Ｐ−ＣＳＣＦ２４からＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１に転送される（ステップＳ６９）。
【０２０８】
Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１はステップＳ６９で受信した信号内のRAND―ａｋａより、本発明の認証情報マッピング方法に従ってＣＡＶＥ認証用の乱数（ＲＡＮＤ）を取り出し（ステップＳ７０）、これを無線信号区間にグローバルチャレンジ信号としてブロードキャストする（ステップＳ７１）。
【０２０９】
新しいＲＡＮＤ値を含むグローバルチャレンジ信号を受信した既存移動機４２は、自身に搭載しているＵＩＭにこれを指示し、ＣＡＶＥ認証規定のアルゴリズムでグローバルチャレンジに対する応答コード（ＡＵＴＨＲ）を計算させる。
【０２１０】
この際、オペレータ規定のオプションで無線区間の信号を暗号化する場合は、ＵＩＭ内でＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭも同時に計算され、既存移動機４２内のメモリにこの情報は保存され、ステップＳ７１で受信したＲＡＮＤとＵＩＭ内で計算されたＡＵＴＨＲのみが位置登録信号（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）に設定されＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１に向けて送信される（ステップＳ７２）。
【０２１１】
二度目の位置登録信号（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）を移動機より受信したＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１は、本発明の認証情報のマッピング方法を使用して、ステップＳ６９で受信したＲＡＮＤ―ａｋａとＡＵＴＮを使い、ステップＳ７２で受信したＡＵＴＨＲの値でＲＡＮＤ―ａｋａを上書き後に、既存ＩＭＳ―ＡＫＡ認証規定の方法にて独自にＩＭＳ―ＡＫＡの応答コード（ＲＥＳ）およびＣＫ、ＩＫを計算する（ステップＳ７３）。
【０２１２】
次に、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１は、ＭＭＤ網規定の方法にてステップＳ７３で計算したＲＥＳ値をＳＩＰプロトコル２ｎｄ  ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号に設定し、これをＰ―ＣＳＣＦ２４に送信する（ステップＳ７４）。
【０２１３】
Ｐ―ＣＳＣＦ２４からＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１に対して、該当ユーザのセッション制御可能な能力を持つＳ―ＣＳＣＦアドレス情報を問合せるため、ＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルＵＡＲ信号を送信する（ステップＳ７５）。
【０２１４】
ＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１よりＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルＵＡＡ信号がＰ―ＣＳＣＦ２４ｎｉ返信される（ステップＳ７６）。
【０２１５】
これには、Ｓ―ＣＳＣＦアドレス情報が格納されている。このＳ―ＣＳＣＦアドレス情報には、ステップＳ５８でＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１が記憶していたＳ―ＣＳＣＦ２３と同じアドレス情報を設定する。
【０２１６】
Ｐ―ＣＳＣＦ２４よりステップＳ７４で受信したＳＩＰ  １ｓｔ  ＲＥＧＩＳＴＥＲ信号をステップＳ７６で受信し入手したＳ―ＣＳＣＦ２３アドレスに対して転送する（ステップＳ７７）。
【０２１７】
Ｓ―ＣＳＣＦ２３において、ＭＭＤ網規定のＩＭＳ―ＡＫＡ認証が実施される（ステップＳ７８）。
【０２１８】
これは、ステップＳ６７でＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１から受信した信号内のＡＶを予め覚えており、ＡＶ内の期待応答値（ＸＲＥＳ）とステップＳ７７で受信した信号内のユーザ端末からの応答地（ＲＥＳ）を突合することにより実施される。
【０２１９】
認証が成功すると、Ｓ―ＣＳＣＦ２３はまず認証が成功したことをＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１に報告し記憶させ（ｐｕｓｈ）、且つＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１がそのデータベースに保持するユーザの契約情報をダウンロード（Ｐｕｌｌ）する目的で、ＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルのＳＡＲ信号をＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１に送信する（ステップＳ７９）。
【０２２０】
ＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１は、自身のデータベース上の該当ユーザの状態を“位置登録認証済み”に更新し、関連のサーバ情報（Ｓ―ＣＳＣＦ２３のアドレス情報）を正式に保存し、その後該当ユーザの契約情報を既存ＭＭＤ網規定の方法で編集し、これをステップＳ７９に対する応答信号としてＤｉａｍｅｔｅｒ  ＳＡＡ信号をＳ―ＣＳＣＦ２３に送信する（ステップＳ８０）。
【０２２１】
ＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１は、ステップＳ８０に引続き、該当ユーザが小型基地局経由でのＭＭＤ網アクセスの場合に、既存回線交換網におけるＣＡＶＥ認証の結果報告として、ＭＡＰプロトコルＡＳＲＥＰＯＲＴ信号をＨＬＲ／ＡＣ１２，１１に送信する（ステップＳ８１）。
【０２２２】
ＨＬＲ／ＡＣ１２，１１は、これに対して適切な応答信号をＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１に返す（ステップＳ８２）。
【０２２３】
ステップＳ８０の信号を受信したＳ―ＣＳＣＦ２３は、信号内のユーザ契約情報を記憶するとともに、ステップＳ７７に対する応答信号としてＳＩＰプロトコル２００  ＯＫ信号をＰ―ＣＳＣＦ２４に返信する（ステップＳ８３）。
【０２２４】
この信号には、既存ＩＭＳ―ＡＫＡ認証の手順に従って、ステップＳ６７によってＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１より受信したＡＶを予め記憶していたが、この内のＩＫとＣＫが設定される。
【０２２５】
Ｐ―ＣＳＣＦ２４は、ＳＩＰ  ２ｎｄ  ＲＥＧＩＳＴＥＲに対するステップＳ８３のＳＩＰ  ２００  ＯＫ信号（成功応答）を受信すると、ステップＳ７４に対する応答信号としてＳＩＰ  ２００  ＯＫ信号を該当のＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１に返信する（ステップＳ８４）。
【０２２６】
この信号にはＩＫとＣＫは設定されない。さらにその後、既存ＭＭＤ網規定の手順に従って、このＩＫとＣＫをその計算時の入力鍵としたＩＰＳｅｃ  ＳＡ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ) の確立をユーザ端末サイド（本発明の場合はＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１）と確立すべく動作する。
【０２２７】
Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１側でもＳＩＰ  ２００  ＯＫ信号を受信後に同様の目的で規定の動作を実施する。以降のＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１とＰ―ＣＳＣＦ２４間の信号のやり取りは、この確立したＩＰＳｅｃ  ＳＡ上で流れ、信号の改ざん防止、成りすまし防止、秘匿などセキュア通信が可能となる。
【０２２８】
次に、本発明のＣＡＶＥ認証情報とＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報のマッピング方法について説明する。図８は本発明に係る通信システムにおけるＭＭＤ網ＨＳＳ／ＡｕＣ内でのマッピング方法の一例を示す図、図９は本発明に係る通信システムにおけるＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌでのマッピング方法の一例を示す図である。図８はＭＭＤ網のＡｕＣ側のマッピングを示し、図９はＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ内でのマッピングを示している。
【０２２９】
以下、図８および図９を参照しながら本発明に係る通信システムの動作の一例について説明する。ＲＡＮＤ−ａｋａおよびＳＱＮは次の（３）式および（４）式で示される。
【０２３０】
ＲＡＮＤ−ａｋａ＝ＲＡＮＤ｜｜ＡＵＴＨＲ｜｜ＳＭＥＫＥＹ｜｜ＰＬＣＭ  ｈｉｇｈｅｒ  １４ｂｉｔｓ      ・・・（３）
【０２３１】
ＳＱＮ＝ＰＬＣＭ  ｌｏｗｅｒ  ２８ｂｉｔｓ｜｜ＳＥＱ    ・・・（４）
【０２３２】
上記（３）式および（４）式で、左辺はＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報のパラメータを表しており、右辺はＣＡＶＥ認証情報のパラメータを表している。ただし、（４）式のＳＥＱは、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証で規定されている本来のＳＱＮの目的として使用が可能な残りのビットを意味しており、オペレ−タポリシ−でその使用方法について定義できるが、本発明ではこれ以上言及しない。
【０２３３】
また、“｜｜”の記号の意味は、右辺における各パラメータの規定のビット長のまま繋ぎ合わせることを意味している。
【０２３４】
本発明は、ＭＭＤ網のＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１において上記マッピングをしたＲＡＮＤ−ａｋａとＳＱＮを用いてＩＭＳ−ＡＫＡ認証の網側で規定された残りのパラメータ、つまりＡＵＴＮ、ＸＲＥＳ、ＩＫ、ＣＫを規定のアルゴリズムで完成させることと（図６のステップＳ６６）、Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１においてＭＭＤ網から受信するＩＭＳ−ＡＫＡ認証チャレンジのＲＡＮＤ−ａｋａとＡＵＴＮを用いてＣＡＶＥ認証に必要な情報を抽出し既存移動機との間で規定のＣＡＶＥ認証を実施し（図６のステップＳ７０）、その結果であるＡＵＴＨＲと受信済みのＲＡＮＤ−ａｋａおよびＡＵＴＮを用いてＩＭＳ−ＡＫＡ認証のユーザ側で規定のパラメータ、つまりＸＭＡＣ、ＲＥＳ、ＣＫ、ＩＫを規定のアルゴリズムで計算させることである（図６のステップＳ７３）。
【０２３５】
次に、本発明における認証情報のマッピング方法について、その理由を説明する。本発明に関連する図２０および図２１を見て判るように、各出力パラメータの計算には必ずＲＡＮＤ−ａｋａとＭＭＤ認証における秘密情報（Ｋ）が入力として存在する。このＫについてはＲ−ＵＩＭカードを搭載した旧式のＣＡＶＥ認証移動機側には持ち得ない情報の為、ユーザ認証としては利用できない。
【０２３６】
本発明におけるケースでは、Ｋについては、ａｌｌ  “０”などの固定値、或いは事業者マターとして扱ってよいと考えられるためここではこれ以上言及しない。
【０２３７】
また、本発明に係る図６を見て判るようにＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１まで伝達されるＩＭＳ−ＡＫＡ認証における入力としてのチャレンジ情報はＲＡＮＤ−ａｋａとＡＵＴＮである（図６のステップＳ６９参照）。
【０２３８】
このことにより、ＲＡＮＤ−ａｋａ（１２８ビット）にＣＡＶＥ認証でＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１が必要とする最低限の情報をマッピングし、ＡＵＴＮには認証そのものには関連しないがＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１が認証成功後に必要とする情報をマッピングする。
【０２３９】
Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１が移動機４２との無線区間におけるＣＡＶＥ認証におけるセキュリティを保証するのに必要な情報は、認証乱数ＲＡＮＤ（３２ｂｉｔｓ）、認証コードＡＵＴＨＲ（１８ｂｉｔｓ）、およびＳＭＥＫＥＹ（６４ｂｉｔｓ）とＰＬＣＭ( ４２ｂｉｔｓ) であり、合計で１５６ｂｉｔｓ必要だが、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証のＲＡＮＤ−ａｋａ（１２８ｂｉｔｓ）にこれらを設定する場合、２８ｂｉｔｓ不足する。
【０２４０】
また、２ＧＲ−ＵＩＭを搭載した実際の既存移動機４２からの認証レスポンス信号に設定される認証コードＡＵＴＨＲ（１８ｂｉｔｓ）の値をＦｅｍｔｏ  ｃｅｌｌにおいてＩＭＳ−ＡＫＡ認証におけるレスポンス値（ＲＥＳ）に反映させよりセキュアにしたい（図６のステップＳ７３参照）。
【０２４１】
従って、ＲＡＮＤ−ａｋａ（１２８ｂｉｔｓ）へのマッピングには、２ＧＲ−ＵＩＭベースＣＡＶＥ認証の認証乱数ＲＡＮＤ（３２ｂｉｔｓ）および認証コードＡＵＴＨＲ（１８ｂｉｔｓ）は必須とし、残り７８ｂｉｔｓにＳＭＥＫＥＹ（６４ｂｉｔｓ）とＰＬＣＭの上位１４ｂｉｔｓをマッピングすることとする（図８（Ａ）参照）。
【０２４２】
ＰＬＣＭの不足分２８ｂｉｔｓについては、Ｐ−ＣＳＣＦ２４からＦｅｍｔｏ  ｃｅｌｌ４１１に認証チャレンジで流通される２つのパラメータＲＡＮＤ−ａｋａとＡＵＴＮのうちのＡＵＴＮにマッピングする（図８（Ｂ）参照）。
【０２４３】
一方、Ｐ−ＣＳＣＦ２４からＲＡＮＤ−ａｋａおよびＡＵＴＮを受信したＦｅｍｔｏ  ｃｅｌｌ４１１は、ＲＡＮＤ−ａｋａから２ＧＲ−ＵＩＭベ−スＣＡＶＥ認証に必要な認証乱数ＲＡＮＤだけでなく、ＳＭＥＫＥＹおよびＰＬＣＭの上位１４ビットを抽出し（図９（Ａ）参照）、ＡＵＴＮからＳＱＮに含まれるＰＬＣＭの下位２８ビットを抽出する（図９（Ｂ）参照）。そして、このＲＡＮＤを用いて無線区間において２ＧＲ−ＵＩＭベ−スＣＡＶＥ認証を実施後に、これらＳＭＥＫＥＹおよびＰＬＣＭを用いて、移動機４２からの暗号化された信号を解読する（図６のステップＳ７３参照）。
【０２４４】
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、ＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１がＨＬＲ／ＡＣ１２，１１から２ＧＲ−ＵＩＭベ−スＣＡＶＥ認証に必要な認証乱数ＲＡＮＤと認証コ−ドＡＵＴＨＲ，および移動機４２からの暗号化された受信信号の解読に必要なＳＭＥＫＥＹおよびＰＬＣＭを受取り、ＲＡＮＤ（３２ｂｉｔｓ）、ＡＵＴＨＲＲ（１８ｂｉｔｓ）、ＳＭＥＫＥＹ（６４ビット）およびＰＬＣＭの上位１４ビットをＦｅｍｔｏ  ｃｅｌｌ４１１へ送信するＲＡＮＤ−ａｋａ（１２８ビット）内に組み込み、かつＰＬＣＭの下位２８ビットをＦｅｍｔｏ  ｃｅｌｌ４１１へ送信するＡＵＴＮに含まれるＳＱＮ（４８ビットない）に組み込むことにより、Ｆｅｍｔｏ  ｃｅｌｌ４１１はＲＡＮＤ、ＳＭＥＫＥＹおよびＰＬＣＭを取得することが可能となる。これにより、無線区間においては既存の旧型ＣＡＶＥ認証の制御、ＭＭＤ網に対しては、ＩＭＳ−ＡＫＡ認証の制御をＦｅｍｔｏ  ｃｅｌｌで同時に実行することが可能となる。
【０２４５】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は第２世代Ｒ−ＵＩＭカードを用いたフェムトセルにおける認証方式に関するものである。
【０２４６】
第２世代Ｒ−ＵＩＭカードを備えた既存の携帯端末にてフェムトセルを通じてＩＭＳサービスに接続するためのＩＭＳセキュリティについて説明する。加えて、第２世代Ｒ−ＵＩＭ基準のセキュリティとＩＭＳセキュリティ間においてセキュリティパラメータをどのようにマッピングするかを提案する。
【０２４７】
ここではＣＡＶＥ認証を基本とする第２世代携帯端末のＩＭＳセキュリティについて説明している３ＧＰＰ２標準化団体に提案の文献Ｘ００−２００７０７２３−０３６Ａを参照する。これによると、ＣＡＶＥ認証を基本とした第２世代Ｒ−ＵＩＭを備えた移動機は、そのＭＥ機能（移動機制御部）が改良されるので、この文献による提案にて本目的であるＩＭＳセキュリティは達成されると思われる。
【０２４８】
本発明で主に議論したいのは、次の条件下でのＩＭＳセキュリティについてである。
【０２４９】
１）第２世代Ｒ−ＵＩＭを備えた携帯機器の機能はＭＥ機能（移動機制御部）についても改良されない。つまり既存の携帯端末のままである。
【０２５０】
２）フェムトセルの役割はＣＤＭＡ２０００方式回線交換網の無線信号をＭＭＤ網のＳＩＰ信号に、もしくはその逆に変換し、伝送することである。
【０２５１】
加えて、家庭内のようにセキュリティ上十分に信頼できないＩＰ環境においてフェムトセルを設置する状況を想定する。
【０２５２】
３）ＣＤＭＡ２０００方式回線交換網で規定されているＣＡＶＥ認証の計算で使用する利用者のＡ−Ｋｅｙ（Authentication Key）とＳＳＤ（Shared Secret Data）はフェムトセルへは送信されない。このような状況では第２世代Ｒ−ＵＩＭ基準のセキュリティパラメータはフェムトセルでは計算できない。ＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭもまた同様にフェムトセルでは計算できないパラメータに分類される。これらはＣＤＭＡ２０００方式回線交換網で規定されている無線信号の制御信号と音声信号の片方もしくは両方を暗号化したり解読したりする鍵として用いられる。このことはつまりＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭは携帯端末から無線部を通して伝送されることは決してないことを意味する。フェムトセルはＳＭＥＫＥＹとＰＬＣＭをネットワーク側から取得する必要がある。
【０２５３】
図１０はＡＶ生成を行う際のＡｕＣでの認証パラメータ間の関係を示す。図１１はＳＩＭカードにおける認証パラメータ間の関係と相互認証機能との関係である。これらの図は３ＧＰＰ標準化団体で規定の標準規格書に基づいている。その規格書は３ＧＰＰ  ＴＳ３３．１０２である。
【０２５４】
図１０と図１１を見て明らかなことは、全ての関数（計算アルゴリズムの各関数）に対してＲＡＮＤ−ａｋａとＫが入力パラメータとして使用されてていることである。このうちＩＭＳセキュリティのＫに関しては、ＣＡＶＥ認証を基本とした第２世代のＲ−ＵＩＭを有する既存の携帯機器はＫについての情報を持っていないということが言える。このような状況ではＫをユーザ認証に用いることはできない。Ｋは未使用として固定的に０として計算もしくはオペレータの決定に従った使用方法で設定され計算されるかもしれない。しかし本特許ではＫに関してはこれ以上言及しない。全ての関数（計算アルゴリズムの各関数）に対して入力パラメータとして使用されている他方の（Ｋ以外の残りの）ＲＡＮＤ−ａｋａ（１２８ビット）はネットワーク側からフェムトセルへの必要な情報を伝達するのに使用することが可能である。この情報はフェムトセルで設定したり生成したりすることのないデータを含むものであり、少なくとも第２世代Ｒ−ＵＩＭのユーザ認証を行うためには必要である。
【０２５５】
これらフェムトセルにおいて必要な第２世代Ｒ−ＵＩＭにおけるＣＡＶＥ認証情報の全ビット長は１５６ビットであり、それぞれのパラメータとそのビット長は次のようなものである。ＲＡＮＤが３２ビット、ＡＵＴＨＲが１８ビット、ＳＭＥＫＥＹが６４ビット、ＰＬＣＭが４２ビットである。
【０２５６】
ＩＭＳセキュリティパラメータであるＲＡＮＤ−ａｋａのビット長は１２８ビットであるため、これらフェムトセルにおいて必要な情報をＲＡＮＤ−ａｋａに設定して伝送するには不十分である。ここで本発明で特筆したいこととして、少なくともＲＡＮＤとＡＵＴＨＲはＲＡＮＤ−ａｋａに含めフェムトセルに伝送すべきであるということである。というのもＲＡＮＤとＡＵＴＨＲの組は第２世代Ｒ−ＵＩＭ基準のセキュリティ手順における認証チャレンジ値と応答値であり、且つＲＡＮＤ−ａｋａの値はＩＭＳセキュリティ計算の全ての関数によってその入力パラメータの一つとして取り扱われるため、こうすることでフェムトセルにおいてＣＡＶＥ認証実施に必要な情報が得られるとともにＩＭＳ−ＡＫＡ認証の過程においてユーザ端末の代理端末として十分な情報をその計算関数の入力に含めることができるからである。
【０２５７】
それゆえ、次のように第２世代Ｒ−ＵＩＭ基準からＩＭＳ基準へのセキュリティパラメータのマッピングを提案する。
【０２５８】
提案（１）式
ＲＡＮＤ−ａｋａ: ＝  ＲＡＮＤ || ＡＵＴＨＲ || ＳＭＥＫＥＹ || ＰＬＣＭ  ｈｉｇｈｅｒ  １４ｂｉｔｓ
【０２５９】
提案（２）式
ＳＱＮ :＝  ＰＬＣＭ  ｌｏｗｅｒ  ２８ｂｉｔｓ || ＳＥＱ
【０２６０】
ここで、提案（２）式について、少し説明する。ＩＭＳ−ＡＫＡ認証におけるユーザ側へ送信される認証チャレンジ信号の２つのパラメータＲＡＮＤ−ａｋａとＡＵＴＮの内、片方のＲＡＮＤ−ａｋａについては前記の提案（１）式でその全てのビット使用方法を本発明で提案している。他方ＡＵＴＮについては図１０からＡＵＴＮの構成がわかるが、これは１２８ビットであり、次のようなものである。
【０２６１】
ＡＵＴＮ :＝  ＳＱＮ  ｅｏｒ  ＡＫ || ＡＭＦ || ＭＡＣ
【０２６２】
ＡＵＴＮ内の各ビットの内、ＭＡＣ（６４ビット）はＡｕＣといったネットワーク側とフェムトセルなどのユーザ側の両方から計算され、出力されるＩＭＳ−ＡＫＡ認証パラメータの一つである。そのためＭＡＣフィールドをＣＡＶＥ認証パラメータであるＰＬＣＭの下位２８ビットとして使用することはできない。ＡＭＦ（１６ビット）はネットワークとユーザ端末（この場合はフェムトセルである）間におけるアルゴリズムバージョンとして運営者の使用方法に従い、用いられるかもしれない。ゆえに、ＡＭＦは変更しないほうが望ましい。
【０２６３】
そのため、本発明ではＳＱＮ（全部で４８ビット）の一部を利用することを提案する。提案（２）式においてＳＥＱは本来のＳＱＮとして利用可能な残り２０ビットである。フェムトセルに対し、ＳＥＱを使用するかしないかは運営者の方針とする。
【０２６４】
図１２は本発明の第３実施形態による信号シーケンスの例である。
【０２６５】
「ＳＩＰ  １ｓｔ  ＲＥＧＩＳＴＥＲ」を処理するＳ−ＣＳＣＦからＤｉａｍｅｔｅｒ  ＭＡＲ信号が届くと、ＨＳＳ／ＡｕＣはユーザがフェムトセルに加入し、フェムトセルを通して要求が伝達されたことを知り、関連するＨＬＲ／ＡＣに対し第２世代Ｒ−ＵＩＭ基準の認証情報を尋ねる。ＨＬＲ／ＡＣからの応答を受けると、ＨＳＳ／ＡｕＣはＲＡＮＤ−ａｋａとＳＱＮを提案した規則で構成し、その後これを使ってＩＭＳ−ＡＫＡのためのＡＶ生成を行う。
【０２６６】
「ＳＩＰ  １ｓｔ  ＲＥＧＩＳＴＥＲ」に対するＳＩＰ４０１応答信号がＰ−ＣＳＣＦから届くと、フェムトセルはＷＷＷ−Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｅ  ｈｅａｄｅｒ中のＲＡＮＤ−ａｋａから抽出されたＲＡＮＤの値を得る。さらにこれを無線区間に認証チャレンジ信号として送信する。
【０２６７】
認証応答情報が設定された無線区間の信号が届くと、フェムトセルは前記Ｐ−ＣＳＣＦから得られたＲＡＮＤ−ａｋａのＡＵＴＨＲフィールドを携帯端末の無線信号から得られたＡＵＴＨＲ値で書き換える。そして、提案した規則によりＩＭＳ−ＡＫＡ認証のレスポンス値としてのＲＥＳおよびＩＫとＣＫを算出する。
【０２６８】
図１３は提案するＨＳＳ／ＡｕＣにおけるＡＶ生成の論理である。
【０２６９】
図１４は提案するフェムトセルにおけるＡＶ論理である。
【０２７０】
以上説明したように、本発明の第３実施形態によれば、回線交換方式の通信端末を、小型基地局を介してＭＭＤ網に接続する際に、通信端末の認証に必要な暗号化鍵等の情報を小型基地局に取得させることで、無線区間においては既存の旧型ＣＡＶＥ認証の制御、ＭＭＤ網に対してはＩＭＳ−ＡＫＡ認証の制御を小型基地局に同時に実行させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０２７１】
【図１】本発明に係る通信システムの一実施形態の構成図である。
【図２】第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る通信システムの第２実施形態の構成図である。
【図４】Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ４１の一例の構成図である。
【図５】ＨＳＳ２２およびＡｕＣ２１の一例の構成図である。
【図６】本発明に係る通信システムの第２実施形態の信号シーケンス図である。
【図７】本発明のＨＳＳ／ＡｕＣ２２，２１およびＨＬＲ／ＡＣ１２，１１間のシーケンスの一部（ステップＳ５９からＳ６４まで）を示す図である。
【図８】本発明に係る通信システムにおけるＭＭＤ網ＨＳＳ／ＡｕＣ内でのマッピング方法の一例を示す図である。
【図９】本発明に係る通信システムにおけるＦｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌでのマッピング方法の一例を示す図である。
【図１０】ＡＶ生成を行う際のＡｕＣでの認証パラメータ間の関係を示す図である。
【図１１】認証パラメータとＳＩＭカードにおける相互認証機能との関係を示す図である。
【図１２】この提案による信号シーケンスの例を示す図である。
【図１３】提案するＨＳＳ／ＡｕＣにおけるＡＶ生成の論理を示す図である。
【図１４】提案するフェムトセルにおけるＡＶ論理を示す図である。
【図１５】本発明に関連する通信システムの一例の構成図である。
【図１６】既存の回線交換サービスとパケット交換サービスからマルチメディアサービスへ移行していく３つの通信システムの説明図である。
【図１７】関連する通信システムのＩＭＳ−ＡＫＡシ−ケンスの一例を示すシ−ケンス図である。
【図１８】関連するグロ−バルチャレンジレスポンス認証の一例のシ−ケンス図である。
【図１９】関連するユニークチャレンジレスポンス認証の一例のシーケンス図である。
【図２０】関連する通信システムにおけるＭＭＤ網ＡｕＣ内での計算アルゴリズムパラメータ関連図である。
【図２１】関連する通信システムにおける移動機ＩＳＩＭカード内での計算アルゴリズムパラメータである。
【図２２】関連する第２のＭＭＤ機能付き移動機を用いる通信システムの処理手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２３】関連する既存移動機を用いる通信システムの処理手順の一例を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【０２７２】
１  回線交換網
２  ＭＭＤ網
３  ブロードバンド通信網
４  構内情報通信網
１１  サーバＡＣ
１２  サーバＨＬＲ
１３  既存回線交換用交換機
１４  既存公衆用基地局
１５  通信端末（ＭＳ）
２１  サーバＡｕＣ
２２  サーバＨＳＳ
２３  サーバＳ−ＣＳＣＦ
２４  サーバＰ−ＣＳＣＦ
４１  Ｆｅｍｔｏ  Ｃｅｌｌ
４２  通信端末
５１  制御部
５２  Ｒ−ＵＩＭ
６１  制御部
６２  Ｒ−ＵＩＭ
７１  送信部
７２  受信部
７３  記憶部
７４  制御部
７５  インタフェース
７６、７７  アンテナ
８１  送信部
８２  受信部
８３  記憶部
８４  制御部
８５  出力端子
８６  入力端子
９１  ＣＡＶＥ認証情報処理装置
９２  ＩＭＳ−ＡＫＡ認証情報処理装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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