(57)【要約】【課題】独自機能を通知する手段が規定されていない無線通信規約に準拠した無線データ通信を行う際、無線通信のスループット低下を引き起こさずに効率の良い情報伝達により独自機能を通知することが可能になる無線通信方法および無線通信装置を提供する。【解決手段】所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う際、送信側でShared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに情報を埋め込み、Challenge Textに埋め込まれた情報を受信側で解析する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う際、送信側でShared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに情報を埋め込み、前記Challenge Textに埋め込まれた情報を受信側で解析することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う無線通信装置において、Shared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに情報を埋め込んで送信する手段を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う無線通信装置において、Shared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに埋め込まれた情報を受信して解析、解析結果を送信する手段を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
第１の無線通信装置と第２の無線通信装置との相互間で所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う無線通信システムであって、
前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置から送信された認証要求を含むAuthenticationフレームを受信し、Shared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textフィールドに所望の伝達したい情報を埋め込んだ上でShared Keyにより暗号化を行い、Authenticationフレームを前記第２の無線通信装置に送信し、
前記第２の無線通信装置は、前記第１の無線通信装置から送信されたAuthenticationフレームを受信し、通常のShared Key認証にしたがってChallenge Textを復号化して埋め込まれた情報を取り出して解析し、解析結果を含むフレームを前記第１の無線通信装置に送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置から送信された解析結果を含むフレームを受信し、認証の成否を決定し、認証の成否結果を含んだAuthenticationフレームを前記第２の無線通信装置に送信することを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信方法、無線通信装置および無線通信システムに係り、特に標準規格およびそれには規定されていない独自機能を用いる無線通信方法および無線通信装置に関するもので、例えば無線LANの規格であるIEEE802.11に準拠した無線通信システムにおける情報伝達に関して使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
種々の無線通信装置において、無線通信装置に標準規格では規定されていない独自機能を搭載することがある。一具体例として、無線LANの規格であるIEEE802.11に準拠した無線通信部を搭載した製品が出回り始め、IEEE802.11準拠外の種々の独自機能を持った無線通信部を持つ製品も出始めており、今後さらに普及が見込まれる。
【０００３】
上記した独自機能はその機能を持つ無線通信装置間同士でのみ通信できる場合が多く、互換性が無い独自機能を持つ無線通信装置間同士で通信を行う場合には、最悪の状態として、無線通信装置間での無線通信ができない。例えば、IEEE802.11準拠の独自機能を持つ無線通信装置Ａが、独自機能を持たない無線通信装置Ｂと独自機能を用いて無線通信をする場合、無線通信経路が確立しない。
【０００４】
そこで、ある独自機能を持つ無線通信装置が独自機能を用いて無線通信を行う前に、予め、他の無線通信装置が同じ独自機能を持つかどうかの情報を他の無線通信装置に伝達する等の手段が必要となる。
【０００５】
しかし、IEEE802.11規格では、独自機能の情報伝達等のプロトコルが定義されていない。上記した独自機能の情報伝達等を行うため、従来例１あるいは従来例２の方法が用いられてきた。
【０００６】
従来例１は、図７に示すように、独自機能を持つIEEE802.11準拠の無線通信装置Ｂは、IEEE802.11規格により通常交換されるフレームのフォーマットにしたがって独自機能等の情報を持ったフレームを作成し、そのフレームを無線通信装置Ａと交換することにより独自機能等の情報を伝達する方法である。この方法では、無線通信装置Ａに独自機能に関する情報を伝達することが可能である。しかし、図７に示すように、情報の伝達に余分なフレーム（Frame）交換シーケンスが発生し、無線通信のトラフィックの増加を招き、無線通信のスループットの低下が引き起こされる。
【０００７】
従来例２は、マックアドレス(Media Access control Address;MAC Address)を用いて相互に独自機能を用いて通信可能な相手を限定して無線通信を行う方法である。
【０００８】
この従来例２の方法では、独自機能を持つ無線通信装置Ａと無線通信装置Ｂが互いのMAC Addressを基準にして相互間でのみ無線通信可能な状態に限定してしまうと、図８に示すように、同じ独自機能を他の持つ無線通信装置Ｃや、独自機能を持たない無線通信装置Ｄとは通信ができなくなり、無線通信システム構成の変更ができず、固定的な無線通信システムとなってしまう。
【０００９】
なお、特許文献１には、規定外の機能を有する通信装置間で当該機能を認識し合うことが容易に行うようにしたシステムが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２８９３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は前記した従来の問題点を解決すべくなされたもので、独自機能を通知する手段が規定されていない無線通信規約に準拠した無線データ通信を行う際、無線通信のスループット低下を引き起こさずに効率の良い情報伝達により独自機能を通知することが可能になる無線通信方法、無線通信装置および無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の無線通信方法は、所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う際、送信側でShared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに情報を埋め込み、前記Challenge Textに埋め込まれた情報を受信側で解析することを特徴とする。
【００１２】
本発明の無線通信装置は、所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う無線通信装置において、Shared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに情報を埋め込んで送信する手段を具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明の無線通信装置は、所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う無線通信装置において、Shared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに埋め込まれた情報を受信して解析、解析結果を送信する手段を具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明の無線通信システムは、第１の無線通信装置と第２の無線通信装置との相互間で所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う無線通信システムであって、前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置から送信された認証要求を含むAuthenticationフレームを受信し、Shared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textフィールドに所望の伝達したい情報を埋め込んだ上でShared Keyにより暗号化を行い、Authenticationフレームを前記第２の無線通信装置に送信し、前記第２の無線通信装置は、前記第１の無線通信装置から送信されたAuthenticationフレームを受信し、通常のShared Key認証にしたがってChallenge Textを復号化して埋め込まれた情報を取り出して解析し、解析結果を含むフレームを前記第１の無線通信装置に送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の無線通信方法、無線通信装置および無線通信システムによれば、独自機能を通知する手段が規定されていない無線通信規約に準拠した無線データ通信を行う際、無線通信のスループット低下を引き起こさない効率の良い情報伝達により独自機能を通知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態を説明する前に、まず、独自機能を通知する手段が規定されていない無線通信規約の一例として、IEEE802.11準拠の暗号化通信（暗号鍵(Shared Key)を用いて暗号化した通信）について、表１を参照して簡単に説明する。
【００１７】
上記暗号化通信を行う際に、認証(Shared Key Authentication、Shared Key認証)を行う段階で、無線の基地局(AP)と端末局(STA)との間で送受信されるAuthenticationフレーム（表１参照）を利用する。IEEE802.11規格では、このAuthenticationフレーム内に認証をするため使用されるChallenge Textフィールドが規定されている。このChallenge Textフィールドでは、基地局(AP)が暗号鍵(Shared Key)を用いて暗号化して端末局(STA)に送信し、端末局(STA)は同じ暗号鍵(Shared Key)を使用して復号化をして端末局(STA)から基地局(AP)に送信する。このChallenge Textフィールドの長さは可変長であり（表１参照）、その内容はIEEE802.11規格では決められていない。
【表１】
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【００１８】
本発明は、２つの無線通信装置、例えば基地局(AP)と端末局(STA)の間でShared Key認証を行う際に、一方の無線通信装置、例えば基地局(AP)が前記Challenge Textフィールドに情報を埋め込んでAuthenticationフレームを送信し、このAuthenticationフレームを他方の無線通信装置、例えば端末局(STA)で受信し、Challenge Text内の情報を解析するものである。端末局(STA)は解析した情報に合わせて、無線通信の形態を変更することが可能となる。
【００１９】
したがって、本発明によれば、無線通信のスループット低下を引き起こさずに効率の良い情報伝達により独自機能を通知することが可能になる。これにより、基地局(AP)と最適な環境での無線通信を行うことを可能とするものである。
【００２０】
なお、本発明で利用可能な無線通信規格は、IEEE802.11に限らず、他の無線通信規格でもよい。
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の無線通信方法および無線通信装置の第１の実施形態を採用した無線通信システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。
【００２３】
図１において、基地局(AP)１１および端末局(STA)１２はそれぞれ無線通信装置であり、全体として無線通信システムを構成している。
【００２４】
図２は、図１中の基地局(AP)１１が端末局(STA)１２の認証元となって端末局(STA)１２の認証を行うために基地局(AP)１１、端末局(STA)１２間でフレームを授受して認証が成立する際の情報伝達を示すフレームシーケンスチャートを示す。
【００２５】
図３は、図２に示した情報伝達により認証が成立して無線通信経路を確立した後に独自機能を使用した通信を行う場合のフレームシーケンスチャートを示す。
【００２６】
まず、Shared Key認証を行う基地局(AP)は、端末局(STA)より送信された認証要求を含むAuthenticationフレームを受信すると、端末局(STA)に伝達したい情報（独自機能の有効化情報）をChallenge Textフィールドに埋め込んだ上でShared Keyにより暗号化を行い、Authenticationフレームを送信する。
【００２７】
次に、端末局(STA)は、基地局(AP)より送信されたAuthenticationフレームを受信すると、通常のShared Key認証にしたがってChallenge Textを復号化し、Challenge Textの伝達情報を解析する。この結果、基地局(AP)より指定された独自機能を端末局(STA)が備えている場合には、Shared Keyで復号化されたChallenge Textを含むAuthenticationフレームを基地局(AP)に送信する。
【００２８】
このように端末局(STA)より送信されたChallenge Textの復号化結果を含むAuthenticationフレームを基地局(AP)が受信すると、基地局(AP)は、前記復号化結果を解析して認証の成否を決定し、認証の成否結果を含んだAuthenticationフレームを端末局(STA)に送信する。
【００２９】
上記構成によれば、認証要求のAuthenticationフレームを送信した端末局(STA)が、基地局(AP)よりShared Keyにより暗号化された伝達情報（独自機能の有効化情報）が埋め込まれたChallenge Textを含むAuthenticationフレームを受信し、Challenge Textを復号化して埋め込まれた情報を取り出して解析する。この結果、基地局(AP)より指定された独自機能を端末局(STA)が備えている場合には、端末局(STA)は独自機能の有効化の処理を行い、基地局(AP)と端末局(STA)との無線通信経路が確立した後に独自機能を使用した通信を行うことが可能である。
【００３０】
図４は、図１中の基地局(AP)が端末局(STA)の認証元となって端末局(STA)の認証を行うために基地局(AP)、端末局(STA)間でフレームを授受したが、認証が成立しなかった場合のシーケンスチャートを示す。
【００３１】
まず、Shared Key認証を行う基地局(AP)は、端末局(STA)より送信された認証要求を含むAuthenticationフレームを受信すると、端末局(STA)に伝達したい情報をChallenge Textフィールドに埋め込んだ上でShared Keyにより暗号化を行い、Authenticationフレームを送信する。
【００３２】
次に、基地局(AP)より送信されたAuthenticationフレームを受信すると、端末局(STA)は、通常のShared Key認証にしたがってChallenge Textを復号化し、Challenge Textの伝達情報を解析する。この結果、基地局(AP)より指定された独自機能を端末局(STA)が備えていない場合には、基地局(AP)との無線通信の確立を中断する。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、端末局(STA)が複数の基地局(AP1、AP2)の中からより良い通信経路を確立するようにしたものである。
【００３４】
図５は、本発明の無線通信方法および無線通信装置の第２の実施形態として伝達情報解析結果による認証AP選択を行う方式を採用した無線通信システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。
【００３５】
図５において、端末局(STA)５０、基地局(AP1)５１および基地局(AP2)５２はそれぞれ無線通信装置であり、全体として無線通信システムを構成している。
【００３６】
まず、Shared Key認証を行う基地局(AP1)あるいは基地局(AP2)は、端末局(STA)より送信された認証要求を含むAuthenticationフレームを受信すると、端末局(STA)に伝達したい情報（独自機能の有効化情報）をChallenge Textフィールドに埋め込んだ上でShared Keyにより暗号化を行い、Authenticationフレームを送信する。この際、基地局(AP1)あるいは基地局(AP2)は、前記Challenge Text内に送信時の送信電力強度情報を埋め込むようにする。
【００３７】
次に、端末局(STA)は、基地局(AP1)あるいは基地局(AP2)よりChallenge Textを含むAuthenticationフレームを受信すると、通常のShared Key認証にしたがってChallenge Textを復号化し、Challenge Textの伝達情報を解析するとともに、Challenge Textに含まれた送信時の送信電力強度情報と、Authenticationフレームを受信した際の受信電界強度に基づいて減衰量を算出する。この算出結果に基づいて、端末局(STA)は、規定のアルゴリズムでより良い通信経路が確立できる一方の基地局（本例ではAP1）を選択することが可能となる。そして、端末局(STA)は、Shared Keyで復号化されたChallenge Textを含むAuthenticationフレームを前記選択された基地局(AP1)あるいは基地局(AP2)（本例ではAP1）に送信する。このように端末局(STA)より送信されたChallenge Textの復号化結果を含むAuthenticationフレームを一方の基地局（本例ではAP1）が受信すると、この基地局（AP1）は復号化結果を解析して認証の成否を決定し、認証の成否結果を含んだAuthenticationフレームを端末局(STA)に送信する。この結果、基地局（AP1）より指定された独自機能を端末局(STA)が備えている場合には、端末局(STA)は独自機能の有効化の処理を行い、基地局（AP）と端末局(STA)との無線通信経路が確立した後に独自機能を使用した通信を行う。これに対して、選択されなかった残りの基地局（本例ではAP2）は、端末局(STA)との無線通信の確立を中断する。
【００３８】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、基地局（AP）が形成する無線通信ネットワーク内に、独自機能を持つ端末局(STA1)と独自機能を持たない端末局(STA2)とを混在させた場合に、基地局（AP）の認証結果に基づいて通信対象の端末局(STA)の状態に合わせて独自機能を使った通信を使い分けることを可能としたものである。
【００３９】
図６は、本発明の無線通信方法および無線通信装置の第３の実施形態として伝達情報解析結果による認証STA選択を行う方式を採用した無線通信システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。
【００４０】
図６において、基地局(AP)６０、端末局(STA1)６１および端末局(STA2)６２はそれぞれ無線通信装置であり、全体として無線通信システムを構成している。
【００４１】
まず、Shared Key認証を行う基地局(AP)は、端末局(STA1)あるいは端末局(STA2)より送信された認証要求を含むAuthenticationフレームを受信すると、端末局(STA1)あるいは端末局(STA2)に伝達したい情報をChallenge Textフィールドに埋め込んだ上でShared Keyにより暗号化を行い、Authenticationフレームを送信する。
【００４２】
次に、端末局(STA1)および端末局(STA2)は、基地局(AP)より送信されたAuthenticationフレームを受信すると、それぞれ通常のShared Key認証にしたがってChallenge Textを復号化し、Challenge Textの伝達情報を解析する。
【００４３】
この結果、基地局(AP)より指定された独自機能を備えている端末局(STA1)は、Shared Keyで復号化されたChallenge Textを含むAuthenticationフレームを基地局(AP)に送信する。このように端末局(STA1)より送信されたChallenge Textの復号化結果を含むAuthenticationフレームを基地局(AP)が受信すると、基地局(AP)は、復号化結果を解析して認証の成否を決定し、認証の成否結果を含んだAuthenticationフレームを端末局(STA1)に送信する。これに対して、基地局(AP)より指定された独自機能を備えていない端末局(STA2)は、基地局(AP)との無線通信の確立を中断する。
【００４４】
したがって、基地局(AP)が形成する無線通信ネットワーク内に、独自機能を持つ端末局(STA1)と独自機能を持たない端末局(STA2)が混在する場合でも、基地局(AP)の認証結果に基づいて通信対象の端末局(STA)の状態に合わせて独自機能を使った通信を使い分けることが可能となる。
【００４５】
なお、従来は、基地局(AP)が形成する無線通信ネットワーク内において独自機能を持つ端末局(STA1)と独自機能を持たない端末局(STA2)とを混在させて独自機能を使った通信を使い分ける場合には、スイッチ素子あるいはソフトウェアによって機能の切り替えを行うように対処していた。
【００４６】
以上説明した本実施形態の無線通信方法および無線通信装置を整理すると、以下のようなものである。
【００４７】
（１）所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う際、送信側でShared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに情報を埋め込み、前記Challenge Textに埋め込まれた情報を受信側で解析することを特徴とする無線通信方法。
【００４８】
（２）前記（１）の無線通信方法において、送信側で前記Challenge Textに埋め込む情報を暗号化する。
【００４９】
（３）前記（１）または（２）の無線通信方法において、Challenge Textに埋め込まれた情報に基づいて認証の可否を決定する。
【００５０】
（４）前記（１）乃至（３）のいずれか１つの無線通信方法において、前記認証の可否を決定した後、前記無線通信規格には規定されていない独自機能を用いてデータ通信を行う。
【００５１】
（５）前記（１）乃至（４）のいずれか１つの無線通信方法において、前記無線通信規格はIEEE802.11である。
【００５２】
（６）所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う無線通信装置において、Shared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに情報を埋め込んで送信する手段を具備することを特徴とする無線通信装置。
【００５３】
（７）前記（６）の無線通信装置において、前記Challenge Textに埋め込む情報を暗号化する手段をさらに具備する。
【００５４】
（８）所定の無線通信規格に準拠した無線データ通信を行う無線通信装置において、Shared Key認証を行う際に使用されるChallenge Textに埋め込まれた情報を受信して解析、解析結果を送信する手段を具備する。
【００５５】
（９）（６）または（７）の無線通信装置において、前記Challenge Textに埋め込まれた情報の解析結果を受信して認証の可否を決定する手段を具備する。
【００５６】
（１０）前記（９）の無線通信装置において、前記認証の可否を決定した後、前記無線通信規格には規定されていない独自機能を用いてデータ通信を行う。
【００５７】
（１１）前記（６）乃至（１０）のいずれか１つの無線通信装置において、前記無線通信規格はIEEE802.11である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の無線通信方法および無線通信装置の第１の実施形態を採用した無線通信システムのシステム構成の一例を示すブロック図。
【図２】図１中の基地局が端末局の認証元となって端末局の認証を行うために基地局、端末局間でフレームを授受して認証が成立する際の情報伝達を示すフレームシーケンスチャート。
【図３】図２に示した情報伝達により認証が成立して無線通信経路を確立した後に独自機能を使用した通信を行う場合を示すフレームシーケンスチャート。
【図４】図１中の基地局が端末局の認証元となって端末局の認証を行うために基地局、端末局間で認証が成立しなかった場合を示すフレームシーケンスチャート。
【図５】本発明の無線通信方法および無線通信装置の第２の実施形態として伝達情報解析結果による認証AP選択を行う方式を採用した無線通信システムのシステム構成の一例を示すブロック図。
【図６】本発明の無線通信方法および無線通信装置の第３の実施形態として伝達情報解析結果による認証STA選択を行う方式を採用した無線通信システムのシステム構成の一例を示すブロック図。
【図７】IEEE802.11規格の無線データ通信において、ある独自機能を持つ無線通信装置が独自機能を用いて無線通信を行う前に、予め他の無線通信装置が同じ独自機能を持つかどうかの情報を他の無線通信装置に伝達するためにShared Key Algorism を用いて認証を行う場合を示すシーケンスチャート。
【図８】マックアドレスを用いて相互に独自機能を用いて通信可能な相手を限定して無線通信を行う場合、同じ独自機能を他の持つ無線通信装置や独自機能を持たない無線通信装置とは通信ができなくなる様子を示すシステム図。
【符号の説明】
【００５９】
１１…基地局(AP)、１２…端末局(STA)。
【図１】
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【図２】
2007104579.tif 000005
【図３】
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【図４】
2007104579.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
2007104579.tif 000010
【図８】
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