(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中加入者システム中で、加入者のグループ中の各加入者に加入者ユニットが提供され、加入者のグループ中の各加入者に静的および動的認証情報が関係付けられ、加入者のグループが複数のモデムを共有している、ワイヤレス通信サービスに対するアクセスを加入者のグループに提供する方法において、
（ａ）加入者ユニットの１つの起動を検出し、
（ｂ）複数のモデムから１つのモデムを選択し、
（ｃ）前記起動された加入者ユニットを前記選択されたモデムと結合して、前記起動された加入者ユニットと前記選択されたモデムとの間にトラフィックが流れるようにし、
（ｄ）動的認証情報を前記選択されたモデムに提供するステップを含み、
前記選択されたモデムに提供される前記動的認証情報は、前記起動された加入者ユニットが提供されている加入者に関係する動的認証情報である方法。
【請求項２】
グループ中の各加入者に関係する動的認証情報をデータベースに記憶させるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記データベースから動的認証情報を検索するステップをさらに含み、前記データベースから検索される動的認証情報は、前記起動された加入者ユニットが提供されている加入者に関係する動的認証情報である請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記選択されたモデムに提供される動的認証情報は前記データベースから検索される前記動的認証情報である請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記選択されたモデム中に前記選択されたモデムに提供される前記動的認証情報を記憶させるステップをさらに含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
基地局から更新メッセージを受信する前記選択されたモデムに応答して、前記選択されたモデム中に記憶されている前記動的認証情報を修正し、
前記選択されたモデム中に前記修正された動的認証情報を記憶させるステップをさらに含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記データベース中に前記修正された動的認証情報を記憶させるステップをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項８】
グループ中の各加入者に関係する静的認証情報を複数のモデムのそれぞれの中に記憶させるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
複数のモデムの１つが通話を処理するのに利用可能であるか否かを決定するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
複数のモデムのいずれもが通話を処理するのに利用可能でない場合に、ビジー信号を前記起動された加入者ユニットに送信するステップをさらに含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
集中加入者システム中で、加入者のグループ中の各加入者に加入者ユニットが提供され、加入者のグループ中の各加入者に静的および動的認証情報が提供され、加入者のグループが複数のモデムを共有している、ワイヤレス通信サービスに対するアクセスを加入者のグループに提供する方法において、
（ａ）グループ中の加入者の１人に向けられた到来通話を検出し、
（ｂ）呼ばれた加入者を決定し、前記呼ばれた加入者は前記到来通話が向けられている前記グループ中の加入者であり、
（ｃ）複数のモデムから利用可能な１つのモデムを選択し、
（ｄ）前記呼ばれた加入者に提供されている加入者ユニットを前記選択されたモデムに結合して、前記呼ばれた加入者に提供されている加入者ユニットと前記選択されたモデムとの間にトラフィックが流れるようにし、
（ｅ）動的認証情報を前記選択されたモデムに提供するステップを含み、
前記選択されたモデムに提供される前記動的認証情報は、前記呼ばれた加入者に関係する動的認証情報である方法。
【請求項１２】
グループ中の各加入者に関係する動的認証情報をデータベースに記憶させるステップをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記データベースから動的認証情報を検索するステップをさらに含み、前記データベースから検索された動的認証情報は、前記呼ばれた加入者に関係する動的認証情報である請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記選択されたモデムに提供される動的認証情報は前記データベースから検索される前記動的認証情報である請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記選択されたモデム中に前記選択されたモデムに提供される前記動的認証情報を記憶させるステップをさらに含む請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
基地局から更新メッセージを受信する前記選択されたモデムに応答して、前記選択されたモデム中に記憶されている前記動的認証情報を修正し、
前記選択されたモデム中に前記修正された動的認証情報を記憶させるステップをさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記データベース中に前記修正された動的認証情報を記憶させるステップをさらに含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
グループ中の各加入者に関係する静的認証情報を複数のモデムのそれぞれの中に記憶させるステップをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記呼ばれた加入者に提供されている加入者ユニットが使用中であるか否かを決定し、
前記呼ばれた加入者に提供されている加入者ユニットが使用中である場合に、ビジー信号を基地局に送信するステップをさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
無線波周波数信号を基地局に送信し、無線波周波数信号を基地局から受信するトランシーバシステムと、
各モデムが前記トランシーバシステムに結合されている複数のモデムと、
各加入者ユニットが関係する特有の静的および動的認証情報を有する複数の加入者ユニットと、
前記複数のモデムのそれぞれに結合され、前記複数の加入者ユニットのそれぞれに結合されているスイッチと、
前記スイッチおよび前記複数のモデムのそれぞれと通信する制御システムと、
前記制御システムにアクセス可能であり、少なくとも動的認証情報を記憶するデータベースとを具備し、
前記制御システムは前記複数の加入者ユニットの１つが起動されたときに前記複数のモデムから利用可能な１つのモデムを決定し、前記スイッチに命令して前記複数の加入者ユニットの前記１つを前記利用可能なモデムに接続させ、前記データベースから前記複数の加入者ユニットの前記１つに関係する前記記憶された動的認証情報を検索し、前記利用可能なモデムに前記検索された記憶動的認証情報を提供する集中加入者システム。
【請求項２１】
集中加入者システムが初期化されるときに、前記制御システムが前記複数のモデムのそれぞれに対して前記複数の加入者ユニットのそれぞれに対応する静的認証情報を提供する請求項２０記載の集中加入者システム。
【請求項２２】
前記利用可能なモデムが、前記基地局からのメッセージの受信に応答して、前記制御システムから提供された前記動的認証情報を修正し、前記利用可能なモデムが前記修正された動的認証情報を前記制御システムに通信する請求項２０記載の集中加入者システム。
【請求項２３】
前記制御システムは前記修正された動的認証情報を前記データベース中に記憶させる請求項２２記載の集中加入者システム。
【請求項２４】
加入者のグループ中の各加入者に加入者ユニットが提供され、加入者のグループ中の各加入者に静的および動的認証情報が提供され、加入者のグループが複数のモデムを共有している、ワイヤレス通信サービスに対するアクセスを加入者のグループに提供する方法において、
（ａ）前記複数のモデムのそれぞれに、各加入者の静的および動的認証情報を提供し、
（ｂ）グループ中の加入者の１人に向けられた到来通話を検出し、
（ｃ）呼ばれた加入者を決定し、前記呼ばれた加入者は前記到来通話が向けられているグループ中の加入者であり、
（ｄ）前記複数のモデムから利用可能な１つのモデムを選択し、
（ｅ）前記呼ばれた加入者に提供されている加入者ユニットを前記選択されたモデムに結合して、前記呼ばれた加入者に提供されている加入者ユニットと前記選択されたモデムとの間にトラフィックが流れるようにし、
（ｆ）前記選択されたモデムから更新された動的認証情報を受信し、
（ｇ）前記更新された動的認証情報を前記選択されたモデムを除く前記複数のモデムのそれぞれに提供するステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はワイヤレス通信システムにおける加入者認証に関する。特にこの発明は加入者のグループが１組のモデムを共有しているワイヤレス通信システムにおける加入者認証に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤレス通信サービスの詐欺および窃盗を防止し、ワイヤレス通信サービスの加入者に適切に請求書を発行するために、（セルラ電話プロバイダのような）ワイヤレス通信サービスプロバイダは自己の加入者を認証するメカニズムを生み出している。このメカニズムは、加入者により所有されている各トランシーバに対して特有な認証情報（ＵＡＩ）をシステム中の各加入者が持っているという事実に基づいている。
【０００３】
この認証情報はワイヤレス通信システムに対するアクセスを獲得するために必要である。この方法では、認証情報は現金自動預払機を通して当座預金口座へのアクセスを獲得するために使用される個人識別番号（ＰＩＮ）といくぶん類似している。
【０００４】
各加入者の認証情報は静的認証データと動的認証データとから構成されている。電子シリアル番号（ＥＳＮ）と移動識別番号（ＭＩＮ）が静的認証データの２つの例である。共有秘密データ（ＳＳＤ）が動的認証データの例である。静的認証データはその名前が意味しているように時間に対して一定のままである。一方、動的認証データは、加入者が電話中である間に、通話をセットアップしている間に、あるいは基地局に登録している間などに変更されるかもしれない。
【０００５】
一般的なワイヤレス通信システムでは、各加入者はセルラ電話のような自分の加入者ユニット（あるいはトランシーバ）を持っており、各加入者はそれらのセル電話からなされたすべての通話に対して支払う責任がある。さらに、各加入者ユニットはアンテナに結合されたモデムを備えており、このアンテナはワイヤレス通信システム内の基地局との間で無線周波数（ＲＦ）信号を送受信する。したがって、従来のワイヤレス通信システムでは、モデムと加入者との間には一対一の関係が存在している。この一対一の関係のために、加入者特有の認証情報は加入者セル電話内のモデムに記憶されている。認証情報を加入者のモデムに記憶させることにより、モデムは加入者にトランスペアレントな方法で認証プロセスを実行することができ、そしてモデムは必要なように加入者の動的認証情報を更新および維持することができる。その結果として、加入者は自分の認証情報を維持しなければならない煩わしさがない。
【０００６】
しかしながら、（後に説明する集中加入者システム中のような）あるワイヤレス通信システムでは、加入者とモデムシステムとの間に一対一の関係はない。このようなシステムでは、加入者とモデムシステムとの間に一対一の対応があるシステムにおいて認証プロセスが加入者に対してトランスペアレントであるのと同じ方法で、認証プロセスが加入者に対してトランスペアレントであることが望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、必要とされるものは、加入者とモデムとの間に一対一の関係がないワイヤレス通信サービスに対するアクセスをトランスペアレントに提供するシステムおよび方法である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は先に識別された問題を克服する。１つの観点では、本発明は、グループ中の各加入者に加入者ユニットが提供され、グループ中の各加入者が静的および動的認証情報と関係し、１組のモデムを共有している加入者グループに対してワイヤレス通信サービスへのアクセスをトランスペアレントに提供する方法を提供する。
【０００９】
１つの実施形態では、この方法は、（ａ）加入者ユニットの１つの起動を検出し、（ｂ）１組のモデムからモデムを選択し、（ｃ）起動された加入者ユニットを選択されたモデムと結合して、起動された加入者ユニットと選択されたモデムとの間にトラフィックが流れるようにし、（ｄ）動的認証情報を選択されたモデムに提供するステップを含み、選択されたモデムに提供される動的認証情報は、起動された加入者ユニットが提供されている加入者に関係する動的認証情報である。
【００１０】
他の実施形態では、この方法は、（ａ）グループ中の加入者の１人に向けられた到来通話を検出し、（ｂ）呼ばれた加入者を決定し、呼ばれた加入者は到来通話が向けられているグループ中の加入者であり、（ｃ）１組のモデムから利用可能なモデムを選択し、（ｄ）呼ばれた加入者に提供されている加入者ユニットを選択されたモデムに結合して、加入者ユニットと選択されたモデムとの間にトラフィックが流れるようにし、（ｆ）動的認証情報を選択されたモデムに提供するステップを含み、選択されたモデムに提供される動的認証情報は、呼ばれた加入者に関係する動的認証情報である。
【００１１】
いずれの実施形態も、グループ中の各加入者に関係する動的認証情報をデータベースに記憶させ、選択されたモデム中に選択されたモデムに提供される動的認証情報を記憶させ、基地局から更新コマンドメッセージを受信する選択されたモデムに応答して、選択されたモデム中に記憶されている動的認証情報を修正し、選択されたモデム中に修正された動的認証情報を記憶させ、データベース中に修正された動的認証情報を記憶させるステップをさらに含んでいると効果的である。この方法では、データベース中に記憶されている動的認証情報は、更新がモデムにより受信される度に更新される。
【００１２】
さらに、いずれかの実施形態にしたがった方法が、グループ中の各加入者に関係する静的認証情報をモデムのそれぞれの中に記憶させるステップをさらに含んでいてもよい。
【００１３】
本発明は集中加入者システムも提供する。１つの実施形態にしたがったこの集中加入者システムは、無線波周波数信号を基地局に送信し、無線波周波数信号を基地局から受信するトランシーバシステムと、１組の中の各モデムがトランシーバシステムに結合されている１組のモデムと、各加入者ユニットが特有の認証情報と関係している１組の加入者ユニットと、モデムのそれぞれに結合され、加入者ユニットのそれぞれに結合されているスイッチと、スイッチおよびモデムのぞれぞれと通信する制御システムと、制御システムにアクセス可能であり、認証情報を記憶するデータベースとを具備する。この制御システムは、加入者ユニットの１つが起動されたときに１組のモデムから利用可能なモデムを決定する。さらに制御システムは、スイッチに命令して起動された加入者ユニットを利用可能なモデムに接続させ、データベースから起動された加入者ユニットに関係する認証情報を検索し、利用可能なモデムに検索された認証情報を提供する。この方法では、起動された加入者ユニットに関係する認証情報が通話を取り扱っているモデムに提供される。結果として、通話を取り扱っているモデムは従来のワイヤレス通信サービスと同じ方法で、トランスペアレントに加入者ユニットを認証することができる。
【００１４】
本発明のさらなる特徴および効果とともに、本発明のさまざまな実施形態の構造および動作を添付図面を参照して以下で詳細に説明する。
【００１５】
添付図面はここに組み込まれており、明細書の一部を形成し、本発明を示しており、そして説明とともに、本発明の原理を説明する役割をさらに果たし、当業者が本発明を作り、そして使用できるようにする。図面では同一の参照番号が同一または機能的に類似する構成要素を示している。さらに、参照番号の最も左の数字は参照番号が最初に現れた図面を識別している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
ワイヤレス通信システム中で加入者認証を実行するシステムおよび方法が提供される。以下の説明では、さまざまな手順、構成およびシステムを詳細に説明する。これには特定のコード分割多元接続（ＣＤＭＡ）セルラ電話仕様およびプロトコルにしたがって動作するセルラ電話システムの説明が含まれている。説明されている実施形態が好ましいものであるが、本発明をさまざまなセルラまたはワイヤレス通信システム内で実現してもよいことは当業者に明らかであろう。さらに、加入者ユニットを識別し、加入者をページ呼び出しするための電子シリアル番号（ＥＳＮ）の使用も説明する。他の特有な識別コードをＥＳＮの代わりにしてもよく、これには移動識別番号（ＭＩＮ）またはさらに一般的に加入者ユニット識別番号（ＳＵＩＮ）が含まれることも明らかであろう。他の例では、さまざまなよく知られた構造およびシステムがブロック形態で提供されている。これは本発明の開示を不必要にあいまいにするのを避けるためになされている。
【００１７】
図１はＣＤＭＡ無線波変調技術の使用と矛盾しない方法で構成されているセルラ電話システム１００の図である。このようなＣＤＭＡセルラ電話システムに対する１つの構成は“衛星または地上中継器を使用するスペクトル拡散多元接続通信システム”と題する米国特許第４，９０１，３０７（’３０７）および“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおいて信号波形を発生させるシステムおよび方法”と題する米国特許第５，１０３，４５９（’４５９）で説明されており、この両特許は本発明の譲受人に譲渡されており、その開示は参照によりここに組み込まれている。さらに、ＣＤＭＡセルラ電話システムに対する構成は“デュアルモードワイドバンドスペクトル拡散セルラシステム用の移動局−基地局互換性標準規格”と題する電気通信工業協会（２００１ペンシルバニアアベニュー、スイート８００、ワシントン州、ＤＣ２０００６）からの仕様書ＩＳ−９５で説明されており、これも参照によりここに組み込まれている。
【００１８】
図１は従来のセルラ電話システム１００を使用している２人の加入者１０２および１０４を図示している。従来、加入者１０２はセルラ電話（以後セル電話）１０６を所有しており、加入者１０４はセル電話１０８を所有している。セルラ電話システム１００では、加入者１０２にはセル電話１０６からなされるすべての通話に対して請求書が発行される。同様に、加入者１０４にはセル電話１０８からなされるすべての通話に対して請求書が発行される。
【００１９】
セル電話１０６にはモデム１１０が含まれている。同様にセル電話１０８にはモデム１１２が含まれている。モデム１１０および１１２は特に無線周波数（ＲＦ）信号を基地局１２０、１２２および１２４との間で送受信する役割を果たしている。モデム１１０および１１２が先に参照した特許’４５９および’３０７ならびに仕様書ＩＳ−９５において説明されているＣＤＭＡスペクトル拡散技術にしたがって変調されるＲＦ信号を送受信することが好ましい。
【００２０】
基地局１２０、１２２および１２４はさまざまな方法で移動電話スイッチングオフィス（ＭＴＳＯ）１３０と通信し、このさまざまな方法には地上ベースの有線またはマイクロ波リンクが含まれる。ＭＴＳＯ１３０は基地局１２０、１２２および１２４から受信したトラフィックを公衆電話交換ネットワーク（ＰＳＴＮ）１４０または他のセルサイト１５０にルーティングする。一般的に、セル電話１０６および１０８は直接相互に通信しない。
【００２１】
詐欺および窃盗を防止し、適切な請求書発行を確実に行うために、加入者１０２のようなシステム１００中の加入者はセルラ電話システム１００に対するアクセスが加入者に与えられる前に認証されなければならない。結果として、システム１００中の各加入者１０２および１０４には認証目的に使用される特有な認証情報（ＵＡＩ）が与えられる。すなわち、有効な特有認証情報を持たないと、加入者１０２のような加入者はセル電話システム１００に対するアクセスを拒否される。
【００２２】
加入者１０２は自分自身のセル電話１０６を持つことから、そしてセル電話１０６はモデム１１０を備えていることから、加入者１０２のＵＡＩはモデム１１０内に記憶されている。結果的に、認証プロセスは加入者１０２に対してトランスペアレントである方法でモデム１１０により取り扱うことができる。同じことが加入者１０４に対しても当てはまる。これは加入者１０２および１０４のいずれもが認証プロセスに参加しなければならないことを心配する必要性がない利点を、加入者１０２および１０４にもたらす。もちろん、加入者１０２のＵＡＩがセル電話１０６内に記憶されていることから、加入者１０２はセル電話１０６を遺失しないように気を付けなければならない。そうでなければ、加入者１０２は加入者１０２が行っていないあるいは認証していない、セル電話１０６からの電話通話に対して支払をするはめになるかもしれない。同じことが加入者１０４に対して当てはまる。
【００２３】
加入者ＵＡＩは静的認証データと動的認証データとから構成されている。１つの実施形態では、静的認証データには電子シリアル番号（ＥＳＮ）と認証鍵（Ａ鍵）が含まれ、動的認証データには共有秘密データ（ＳＳＤ）およびカウント値が含まれる。カウント値は動的認証データが更新された回数を示す。システム１００中の各加入者には特有なＥＳＮが与えられることが望ましい。したがって、ＥＳＮは加入者および特定のセル電話を一意的に識別する。ＥＳＮと関係する何らかの通話課金はそのＥＳＮにより識別される加入者に対して請求書が発行される。
【００２４】
静的認証データはその名前が意味しているように、時間に対して一定のままである。一方、動的認証データは加入者が電話中である間、通話を開始または終了するとき、登録するときに変更されるかもしれない。
【００２５】
図２は加入者１０２に関係する例示的な認証プロセス２００を図示している。加入者１０２が電話をかけたいときに、セル電話１０６内のモデム１１０がアクセスメッセージ２０２を基地局１２０のような基地局に送信する。アクセスメッセージ２０２には加入者ＥＳＮが含まれ、許可されたセル電話により通話が発信されたことを基地局１２０が決定できることが好ましい。基地局１２０はチャレンジメッセージ２０４をモデム１１０に送信することによりアクセスメッセージ２０２に応答する。モデム１１０は応答メッセージ２０６を基地局１２０に送信することによりチャレンジメッセージ２０４に応答しなければならない。モデム１１０内のＵＡＩが有効である場合には、モデム１１０はチャレンジメッセージ２０４に対して正しく応答することができる。このケースでは、基地局１２０は通話を行うことができるトラフィックチャネルを割り当て、セル電話１０６に命令してそのＳＳＤおよびそのカウント値を更新させる。しかしながら、モデム１１０が有効なＵＡＩを持たないのであれば、モデム１１０はチャレンジメッセージ２０４に対して誤って応答する。結果として、基地局１２０は加入者１０２がセルラシステム１００に対してアクセスするのを拒否する。したがって、モデム１１０が加入者１０２の現在のＵＡＩを持つ限り、加入者１０２はセルラシステム１００を使用して電話をかけることができる。
【００２６】
先に説明したように、加入者１０２のＵＡＩには静的および動的認証情報が含まれている。静的認証情報は時間に対して一定のままである。しかしながら、通話の途中で、基地局１２０は１つ以上の共有秘密データ（ＳＳＤ）更新メッセージ２１０をモデム１１０に送信するかもしれない。ＳＳＤ更新メッセージはコマンドメッセージであり、実際のＳＳＤは空中に送信されない。ＳＳＤ更新メッセージの受信に応答して、モデム１１０は加入者１０２の動的認証情報を修正する。この方法では、加入者１０２のＵＡＩは時間に対して変化する。
【００２７】
先に説明したように、従来のセルラシステム１００では加入者とモデムとの間に一対一の関係がある。例えば、モデム１１０は加入者１０２と関係し、モデム１１２は加入者１０４と関係している。先に示したように、セル電話システム１００は加入者に関係しているモデム中に加入者のＵＡＩを記憶させることよりこの一対一関係を利用する。さらに、モデムは加入者のＵＡＩを維持する。すなわちモデムは基地局１２０、１２２または１２４から受信したＳＳＤ更新メッセージ２１０にしたがって加入者の動的認証情報を更新／修正する。この方法では、セルラシステム１００内の加入者は自分のＵＡＩを覚えそして維持する心配はない。結果的に、加入者の認証プロセス２００は加入者に対してトランスペアレントである。
【００２８】
図３は加入者とモデムとの間に多数対多数の関係を有するセル電話システム３００の一実施形態を示している。特に図３は集中加入者システム（ＣＳＳ）３０６を図示しており、この集中加入者システム３０６を通して加入者３０２（１）ないし３０２（Ｘ）がモデム３１０（１）ないし３１０（Ｙ）を共有する。ここでＸおよびＹは両方とも正の整数であり、ＸがＹよりも大きいことが好ましい。図３を参照して本発明を説明する。しかしながら、本発明は加入者とモデムとの間に多数対多数の関係を有するセル電話システムの他の実施形態においても有用である。
【００２９】
ＣＳＳ３０６は加入者３０２がモデム３１０を共有できるようにする。システムは任意の所定時点においてＹよりも多いＸ人の加入者３０２が通話中である可能性が非常に少ない前提で動作する。
【００３０】
ＣＳＳ３０６にはスイッチ３０８，制御システム３１４、１つ以上のモデム３１０、モデムインターフェイスシステム３１８、メモリサブシステム３１６、アンテナインターフェイスシステム３２０、およびアンテナ３２２が含まれている。トランシーバサブシステムはＣＳＳ内でアンテナ３２２，アンテナインターフェイスシステム３２０およびモデムインターフェイスシステム３１８により形成されている。多くのトランシーバサブシステムが技術的に知られており、トランシーバサブシステムの１つの構成が、“アンテナおよびモデムインターフェイスならびにケーブルリンクを使用する自己減衰ＲＦトランシーバシステム”と題する同時継続中の米国特許第５，７３７，６８７号でさらに詳細に説明されており、この米国特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参照によりここに組み込まれている。
【００３１】
アンテナインターフェイスシステム３２０はアンテナ３２２を通して基地局１２０のような基地局から無線周波数信号を受信し、これらの信号をモデムインターフェイス３１８を通してモデムバンク３１２に送信する。モデムバンク３１２はモデム３１０（１）ないし３１０（Ｙ）から構成されている。ＣＳＳ３０６を開発するコストを減少させるために、モデム３１０はセル電話１０６および１０８でそれぞれ使用されているモデム１１０および１１２と構造および機能において類似していることが好ましい。スイッチ３０８は加入者ユニット３０４をモデム３１０に選択的に結合する。
【００３２】
制御システム３１４はモデム３１０から情報を受信し、モデム３１０に情報を提供し、メモリサブシステム３１６中に記憶されている情報を使用してスイッチ３０８の動作を制御する。ＣＳＳ３０６の構成および動作は１９９４年１月１０日に出願された、“ワイヤレスローカルループ用の集中加入者システム”と題する米国特許第５，７８１，８５６号でさらに詳細に説明されており、この米国特許は本発明の譲受人に譲渡され、その開示は参照によりここに組み込まれている。
【００３３】
図３に図示されているように、スイッチ３０８に結合されている各加入者ユニット３０４（１）ないし３０４（Ｘ）は対応する加入者３０２（１）ないし３０２（Ｘ）と関係している。例えば、加入者ユニット３０４（１）は加入者３０２（１）と関係し、加入者ユニット３０４（２）は加入者３０２（２）と関係している。加入者ユニット３０４が、無線波を送受信し、デジタルからアナログフォーマットにデータを変復調するのに必要な回路を一般的に持たないことが好ましい。すなわち、加入者ユニット３０４がモデムを持たない。加入者ユニット３０４は本質的にスピーカーとマイクロフォンから構成されている。加入者ユニット３０４が、従来の有線ベースのパルスコード変調電話サービスを提供するのに使用される標準電話セットであり、ツイストペアまたはＰＢＸスタイル接続を持つことが好ましい。加入者ユニット３０４がスイッチ３０８に直接結合されているように示されているが、加入者ユニット３０４とスイッチ３０８との間で情報を交換する代替方法が企図されており、これには簡単化された形態の無線波ベースの通信が含まれる。
【００３４】
加入者３０２（１）のような加入者３０２が電話通話を望むとき、加入者３０２（１）はその関連加入者ユニット３０４（１）を起動する。加入者ユニット３０４（１）の起動は、一般的に、標準的な有線ベース電話機と同様に（示されていない）電話受け台から（示されていない）ハンドセットを取り去ることに対応している。制御システム３１４は加入者ユニット３０４（１）が起動されたときこれを検出する。加入者ユニット３０４（１）の起動を検出したとき、制御システム３１４はモデム３１０が電話通話を処理するのに利用可能であるか否かを決定する。各モデム３１０は一度に１つの電話通話しか処理することができない。したがって、モデムは既に通話を処理していないときのみ利用可能である。モデム３１０が利用できない場合には、制御システム３１４はすぐにビジー信号を加入者ユニット３０４（１）に提供する。そうでなければ、制御システム３１４はダイヤル音のような信号を起動加入者ユニット３０４（１）に提供する。利用可能なモデムは電話通話を処理するように指定される。すなわち、制御システム３１４はスイッチ３０８を通して、利用可能なモデムを加入者ユニット３０４(１)に接続する。
【００３５】
誰かが加入者ユニット３０４（１）ないし３０４（Ｘ）の１つに電話をかけるとき、通話は基地局１２０にルーティングされる。加入者ユニット３０４（１）ないし３０４（Ｘ）の１つに対する通話を検出したとき、基地局１２０はページングチャネルを通してページメッセージをＣＳＳ３０６に送信する。ページメッセージには加入者ユニット識別子が含まれている。加入者識別子には電子安全番号（ＥＳＮ）が含まれ、これは通話が向けられている加入者ユニット３０４を識別することが好ましい。代わりに、ＥＳＮの代わりに、ＭＩＮを使用することができる。
【００３６】
到来通話を検出するために、制御システム３１４は１つ以上のモデム３１０（１）−３１０（Ｙ）を選択して、ページングチャネル上のページメッセージを聞く。これらのモデムは“ページングモデム”として呼ばれる。ページングモデムの１つがページメッセージを受信したとき、ページングモデムはページメッセージ中に含まれているＥＳＮを制御システム３１４に提供する。この方法では、制御システム３１４が到来通話を検出して、通話が向けられている加入者ユニット３０４に通知する。
【００３７】
加入者ユニット３０４の１つ、例えば加入者ユニット３０４（３）に対する到来通話を検出したとき、制御システム３１４は加入者ユニット３０４（３）がオンフックかあるいはオフフックかを決定する。制御システム３１４はスイッチ３０８に質問して、加入者ユニット３０４（３）がオフフックであるか否かを決定する。加入者ユニット３０４（３）がオフフックである場合には、加入者ユニット３０４（３）は“ビジー”であり、通話を取ることができない。このケースでは、制御システム３１４はビジー信号（あるいは通話拒否メッセージ）を基地局１２０に送信する。加入者ユニット３０４がオフフックでない場合には、制御システム３１４はモデム３１０（１）のような利用可能なモデムを指定して通話を処理させ、スイッチ３０８に命令して加入者ユニット３０４（３）を指定されたモデム３１０（１）に結合させる。
【００３８】
セル電話システム１００中の加入者１０２および１０４と同様に、加入者３０２（１）ないし３０２（Ｘ）はそれぞれ特有な認証情報（ＵＡＩ）と関係しており、この特有な認証情報には静的認証情報と動的認証情報（ＤＡＩ）が含まれている。各加入者３０２（１）ないし３０２（Ｘ）と関係するＵＡＩはメモリサブシステム３１６中のデータベース３１７に記憶される。さらに、モデム３１０（１）ないし３１０（Ｙ）の１つが加入者３０２（１）ないし３０２（Ｘ）の１人に代わって電話通話を処理できる前に、加入者３０２は図２に示されている認証プロセスにしたがって最初に認証されなければならない。すなわち、加入者３０２の１人に代わって電話通話を処理するモデム３１０は基地局１２０から送信されるチャレンジメッセージ２０４に正しく応答しなければならない。モデム３１０がチャレンジメッセージ２０４に応答し、そして加入者３０２の認証に成功するために、モデム３１０は加入者３０２のＵＡＩへのアクセスを持つ必要がある。
【００３９】
第１の実施形態では、ＣＳＳ３０６が初期化されるときに、各モデム３１０には各加入者３０２の静的および動的認証情報が提供される。第２の実施形態では、ＣＳＳ３０６が初期化されるときに、各モデム３１０には各加入者３０２の静的認証情報のみが提供される。
【００４０】
第２の実施形態では、制御システム３１４は必要とされる場合に加入者３０２の動的認証情報をモデム３１０に提供する。すなわち、特定のモデムが送出または到来通話を処理するように指定されたとき、制御システム３１４は適切な動的認証情報を特定のモデム３１０に提供する。例えば、加入者ユニット３０４（３）が起動されたこと、およびモデムが送出通話を処理するのに利用可能であることを制御システム３１４が検出した場合、制御システム３１４は加入者３０２（３）に対応するＤＡＩをデータベース３１７から検索し、検索されたＤＡＩを利用可能なモデムに提供する。他の例として、制御システム３１４が加入者ユニット３０４（５）に向けられた到来通話を検出したとき、制御システム３１４は加入者３０２（５）に対応するＤＡＩをデータベース３１７から検索して、検索されたＤＡＩを利用可能なモデムに提供して通話を処理させる。
【００４１】
第３の実施形態では、ＣＳＳ３０６が初期化されるときに、モデム３１０には各加入者の静的認証情報は提供されない。代わりに、制御システム３１４は必要に応じて静的および動的認証データの両者をモデム３１０に提供する。モデム３１０が、特定の加入者３０２の代わりに送出または到来通話を処理するように指定されたとき、あるいはモデム３１０が選択されてページングチャネルをモニタしているときに、認証情報をモデム３１０に提供することが必要である。
【００４２】
通話途中に、基地局１２０は１つ以上のＳＳＤ更新メッセージ２１０をその通話を取り扱っているモデムに送信するかもしれない。ＳＳＤ更新メッセージ２１０の受信に応答して、通話を取り扱っているモデムは加入者ＤＡＩのそのローカルコピーを修正する。１つの実施形態では、加入者ＤＡＩのそのローカルコピーを修正した後に、モデムはただちに制御システム３１４に修正を通知するので、制御システム３１４は加入者ＤＡＩのマスターコピーを更新することができ、このコピーはデータベース３１７に記憶される。他の実施形態では、モデムは制御システム３０４に対して通話の終了時点で修正を通知する。いずれのケースでも、制御システム３１４には加入者の新しい動的認証情報が提供される。
【００４３】
１つの実施形態では、加入者の新しい動的認証情報を受信したとき、制御システム３１４はそれをデータベース３１７に記憶させ、先に説明したように、この情報を必要なときにモデム３１０に提供する。代替実施形態では、加入者の新しい動的認証情報を受信したときに、制御システム３１４はそれを各モデム３１０に提供する。
【００４４】
図４は１つの実施形態にしたがった制御システム３１４の動作フローを図示している。プロセスはステップ４０２で開始し、ここで制御システム３１４は加入者３０２の１人が送出通話をかけたいと望んでいるか否かを決定する。制御システム３１４は加入者ユニット３０４の１つが起動されたか否かを決定することによりこれを決定する。制御システム３１４が加入者ユニット３０４の起動を検出した場合、制御はステップ４０４に移り、そうでなければ制御はステップ４１２に移る。
【００４５】
ステップ４０４では、制御システム３１４はモデム３１０（１）ないし３１０（Ｙ）の１つが通話を処理するために利用可能であるか否かを決定する。モデム３１０が利用可能である場合には、制御はステップ４０６に移り、そうでなければ、制御システム３１４はビジー信号を起動された加入者ユニットに送信する（ステップ４１０）。その後プロセスはステップ４１２に進む。
【００４６】
ステップ４０６では、制御システム３１４は通話を処理するために利用可能なモデムの１つを選択し、選択されたモデムにデータベース３１７から認証情報を提供する。先に説明したように、制御システム３１４はデータベース３１７中に各加入者３０２（１）ないし３０２（Ｘ）に対する認証情報を記憶させる。１つの実施形態では、制御システム３１４は選択されたモデムに動的認証データのみを提供する。この実施形態では、各モデムにはＣＳＳ３０６の初期化時に各加入者の静的認証情報が提供される。他の実施形態では、制御システム３１４はモデムに静的および動的認証情報の両者を提供する。
【００４７】
制御システム３１４は、電話をかけるのに使用されている加入者ユニット３０４に基づいて、どの加入者の認証情報を選択されたモデムに提供するかを決定する。例えば加入者ユニット３０４（３）がオフフックした場合に、加入者３０２（３）の認証情報が選択されたモデムに提供される。選択されたモデム３１０はスイッチ３０８を通して加入者ユニット３０４（３）に結合される（ステップ４０８）。加入者ユニット３０４（３）に結合されると、選択されたモデム３１０は加入者ユニット３０４（３）に対する通話を処理することができる。すなわち、選択されたモデムは加入者ユニット３０４（３）からデータを受信し、それを基地局１２０に送信し、基地局１２０からトラフィックを受信し、それを加入者ユニット３０４（３）に送信する。ステップ４０８の後に、制御はステップ４１２に移る。
【００４８】
ステップ４１２では、制御システム３１４は加入者ユニット３０４（１）ないし３０４（Ｘ）の１つに対する到来通話が存在するか否かを決定する。先に説明したように、加入者ユニット３０４（１）ないし３０４（Ｘ）の１つに対する到来通話がある場合には、ページングモデムは基地局１２０からページメッセージを受信する。ページメッセージにはどの加入者ユニット３０４（１）ないし３０４（Ｘ）が呼ばれているかを識別する特有ＥＳＮ（またはＭＩＮ）が含まれている。ページングモデムがページメッセージを受信したとき、ページングモデムは制御システム３１４にページメッセージ中のＥＳＮを提供する。この方法では、制御システム３１４は加入者ユニット３０４（１）ないし（Ｘ）の１つに対する到来通話が存在するとき決定を行う。到来通話が存在しない場合には、制御はステップ４２４に移り、そうでなければ制御はステップ４１４に移る。
【００４９】
到来通話が加入者ユニット３０４（２）に向けられていると仮定すると（すなわち、ページメッセージ中のＥＳＮが加入者ユニット３０４（２）を識別する）、制御システム３１４は加入者ユニット３０４（２）が既に使用中である（すなわちオフフックである）か否かを決定する（ステップ４１４）。加入者ユニット３０４（２）が使用中である場合には、制御システム３１４はビジー信号またはページ拒否メッセージを基地局１２０に送信し（ステップ４２２）、そして制御はステップ４２４に移る。加入者ユニット３０４（２）が使用中でない場合には、制御はステップ４１６に移る。
【００５０】
ステップ４１６では、制御システム３１４は通話を処理するのに利用可能なモデムを選択し、ステップ４１８において、選択されたモデムにデータベース３１７からの認証情報を提供する。先に説明したように、制御システム３１４は各加入者３０２（１）ないし３０２（Ｘ）に対する認証情報をデータベース３１７に記憶させる。１つの実施形態では、制御システム３１４は選択されたモデムに動的認証データのみを提供する。この実施形態では、各モデムにはＣＳＳ３０６の初期化時に各加入者の静的認証情報が提供される。他の実施形態では、制御システム３１４はモデムに静的および動的認証情報の両方を提供する。
【００５１】
制御システム３１４は、基地局１２０から受信したページメッセージで識別された加入者ユニット３０４に基づいて、どの加入者の認証情報を選択されたモデムに提供するかを決定する。この例では、ページメッセージには加入者ユニット３０４（２）に関係するＥＳＮが含まれている。したがって、加入者３０２（２）の認証情報は選択されたモデムに提供され、この選択されたモデムはスイッチ３０８を通して加入者ユニット３０４（２）に結合される(ステップ４２０)。加入者ユニット３０４（２）に結合されると、選択されたモデムは加入者に対する通話を処理することができる。すなわち、選択されたモデムは加入者ユニット３０４（２）からデータを受信し、それを基地局１２０に送信し、基地局１２０からトラフィックを受信して、それを加入者ユニット３０４（２）に送信する。ステップ４２０の後、制御はステップ４２４に移る。
【００５２】
ステップ４２４では、制御システム３１４はモデム３１０が加入者の更新された動的認証情報を制御システム３１４に送信したか否かを決定する。先に説明したように、特定の加入者３０２に対する通話を処理しているモデム３１０はときどき基地局１２０からＳＳＤ更新メッセージ２１０を受信してもよい。このようなメッセージを基地局１２０から受信したことに応答して、モデム３１０は加入者のＤＡＩをローカル的に更新し、そして何らかの時点で、更新されたＤＡＩを制御システム３１４に提供する。
【００５３】
制御システム３１４がモデム３１０の１つから更新されたＤＡＩを受信しなかった場合には、制御はステップ４０２に戻る。そうでなければ制御はステップ４２６に移る。ステップ４２６では、制御システム３１４は受信された更新ＤＡＩでデータベース３１７を更新する。ステップ４２６後、制御はステップ４０２に戻り、ここでプロセスは反復する。
【００５４】
図５は第２の実施形態にしたがった制御システム３１４の動作フローを図示している。プロセスはステップ５０１で開始し、ここで制御システム３１４はモデム３１０を初期化する。すなわち、制御システム３１４は各モデム３１０に各加入者３０２の静的および動的認証情報を提供する。ステップ５０１の後、制御はステップ５０２に移る。ステップ５０２では、制御システム３１４は加入者ユニット３０４の１人が起動されたか否かを決定する。制御システム３１４が加入者ユニット３０４の起動を検出した場合には、制御はステップ５０４に移り、そうでなければ制御はステップ５１２に移る。
【００５５】
ステップ５０４では、制御システム３１４はモデム３１０（１）ないし３１０（Ｙ）の１つが通話を処理するために利用可能か否かを決定する。モデム３１０が利用可能であった場合には、制御はステップ５０８に移り、そうでなければ制御システム３１４はビジー信号を起動された加入者ユニットに送信し（ステップ５１０）、そして制御はステップ５１２に移る。
【００５６】
ステップ５０８では、制御システム３１４は通話を処理するために利用可能なモデムの１つを選択し、起動された加入者ユニットをその選択されたモデムにスイッチ３０８を通して結合する。起動された加入者ユニットに結合されると、選択されたモデムは起動された加入者ユニットからデータを受信し、データを基地局１２０に供給することができる。ステップ５０８の後に、制御はステップ５１２に移る。
【００５７】
ステップ５１２では、制御システム３１４は加入者ユニット３０４（１）ないし３０４（Ｘ）の１つに対する到来通話が存在するか否かを決定する。到来通話が存在しない場合には、制御はステップ５２４に移り、そうでなければ制御はステップ５１４に移る。
【００５８】
到来通話が加入者ユニット３０４（２）に向けられていると仮定すると（すなわち、ページメッセージ中のＥＳＮが加入者ユニット３０４（２）を識別する）、制御システム３１４は加入者ユニット３０４（２）が既に使用中である（すなわ、オフフックである）か否かを決定する（ステップ５１４）。加入者ユニット３０４（２）が使用中である場合には、制御システム３１４はビジー信号またはページ拒否メッセージを基地局１２０に送信し（ステップ５２２）、制御はステップ５２４に移る。加入者ユニット３０４（２）が使用中でない場合には、制御はステップ５１６に移る。
【００５９】
ステップ５１６では、制御システム３１４は通話を処理するのに利用可能なモデムを選択する。制御システム３１４はその選択されたモデムをスイッチ３０８を通して加入者ユニット３０４（２）に結合する（ステップ５２０）。加入者ユニット３０４（２）に結合されると、選択されたモデムは加入者に対する通話を処理することができる。すなわち、選択されたモデムは加入者ユニット３０４（２）からデータを受信し、それを基地局１２０に送信し、基地局１２０からトラフィックを受信して、それを加入者ユニット３０４（２）に送信する。ステップ５２０の後、制御はステップ５２４に移る。
【００６０】
ステップ５２４では、制御システム３１４はモデム３１０が加入者の更新された動的認証情報を制御システム３１４に送信したか否かを決定する。先に説明したように、通話を処理しているモデム３１０はときどき基地局１２０からＳＳＤ更新メッセージを受信してもよい。基地局１２０からのこのようなメッセージの受信に応答して、モデム３１０は加入者のＤＡＩをローカル的に更新し、何らかの時点で、更新されたＤＡＩを制御システム３１４に提供する。
【００６１】
制御システム３１４がモデム３１０の１つから更新されたＤＡＩを受信しなかった場合には、制御はステップ５０２に戻る。そうでなければ、制御はステップ５２６に移る。ステップ５２６では、制御システム３１４は更新されたＤＡＩを他のモデムに提供する。制御は次にステップ５０２に戻る。
【００６２】
本発明のさまざまな実施形態を先に説明したが、これらは例示のためだけに提示されたものであり、限定のためではない。したがって、本発明の外延および範囲は先に説明した例示的な実施形態の任意のものにより制限されるべきではなく、特許請求の範囲およびその均等物にしたがってのみ規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はＣＤＭＡ無線波変調技術の使用と矛盾しない方法で構成されたセルラ電話システムの図である。
【図２】  図２は例示的な認証プロセスを図示している。
【図３】  図３は加入者とモデムとの間に多数対多数の関係を有するセル電話システムの一実施形態を図示している。
【図４】  図４は集中加入者システムの制御システムの、一実施形態にしたがった動作フローを図示している。
【図５】  図５は集中加入者システムの制御システムの、代替実施形態にしたがった動作フローを図示している。
【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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