JP2004023366A

JP2004023366A - 仮想ｌａｎ対応の無線ｌａｎシステム

Info

Publication number: JP2004023366A
Application number: JP2002174250A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hirose; 廣瀬　功一; Keizo Sugiyama; 杉山　敬三; Hideyuki Shinonaga; 篠永　英之
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: US20040172480A1; US7216159B2; JP3849929B2

Abstract

【課題】仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステムを提供する。
【解決手段】アクセスポイントは、各モバイル端末に固有の端末ＩＤと各モバイル端末が所属する仮想ＬＡＮグループに固有の仮想ＩＤとの対応関係が登録されたデータテーブルを備え、モバイル端末から受信したパケットに登録されている端末ＩＤを認識し、受信パケットに仮想ＬＡＮタグを挿入し、端末ＩＤに対応した仮想ＩＤをデータテーブルから抽出して仮想ＬＡＮタグに登録し、スイッチング手段へ転送する。スイッチング手段は、受信したパケットの仮想ＬＡＮタグに登録されている仮想ＩＤに基づいて当該受信パケットの出力ポートを選択し、受信パケットから仮想ＬＡＮタグを削除して送出する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物理的に単一のＬＡＮに収容された無線端末を仮想的に複数のグループに分類する仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
仮想ＬＡＮは、物理的な接続形態とは独立に、端末を仮想的にグループ分けする技術であり、ＬＡＮスイッチのポートに基づいてグループ分けするポートベース仮想ＬＡＮ、端末のＭＡＣアドレスに基づいてグループ分けするＭＡＣアドレスベース仮想ＬＡＮおよび利用するプロトコルに基づいてグループ分けするプロトコルベース仮想ＬＡＮ等が存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、従来の有線ＬＡＮに代わって無線ＬＡＮが急速に普及しつつある。無線ＬＡＮでは、イーサネット（登録商標）カードを装着されたモバイル端末と、このモバイル端末を子局とする親局としてのアクセスポイントとの間に無線リンクを確立し、モバイル端末は、アクセスポイントを介してネットワークにアクセスする。アクセスポイントが複数のモバイル端末と通信を行う場合、アクセスポイントはブリッジやルータとして動作する。
【０００４】
しかしながら、従来は仮想ＬＡＮに対応した無線ＬＡＮが存在しなかったため、一つのアクセスポイントを複数のグループで共有することができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、物理的に単一のＬＡＮに収容された無線端末を仮想的に複数のグループに分類する仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステムにおいて、無線端末との間に無線リンクを確立する複数のアクセスポイントと、前記各アクセスポイントと各仮想ＬＡＮとの間でフレームを交換するスイッチング手段とを含む。前記各アクセスポイントは、各無線端末に固有の端末ＩＤと当該無線端末が所属する仮想ＬＡＮグループに固有の仮想ＩＤとの対応関係を記憶するデータテーブルと、各無線端末から受信したフレームに登録されている端末ＩＤを認識する手段と、前記受信フレームに仮想ＬＡＮタグを挿入する手段と、
【０００７】
前記認識した端末ＩＤに基づいて前記データテーブルを参照し、当該端末ＩＤに対応した仮想ＩＤを抽出する手段と、前記抽出した仮想ＩＤを前記仮想ＬＡＮタグに登録して前記スイッチング手段へ転送する手段とを含む。前記スイッチング手段は、前記アクセスポイントから受信したフレームの仮想ＬＡＮタグに登録されている仮想ＩＤを識別する手段と、前記識別結果に基づいて、当該受信フレームの転送先を選択する手段と、前記受信フレームから仮想ＬＡＮタグを削除する手段と、前記仮想ＬＡＮタグの削除されたフレームを前記選択された転送先へ出力する手段とを含む。
【０００８】
上記した特徴によれば、無線端末から送信されてアクセスポイントで受信されたイーサネット（登録商標）フレームに仮想ＬＡＮタグが挿入され、この仮想ＬＡＮタグには、無線端末が所属する仮想ＬＡＮグループに固有の識別子（ＶＩＤ）が登録される。したがって、このイーサネット（登録商標）フレームを受信するスイッチング手段では、受信フレームを、その仮想ＬＡＮタグに登録されている識別子（ＶＩＤ）に対応した転送先へ出力するだけで仮想ＬＡＮを実現できる。しかも、スイッチング手段から出力されるイーサネット（登録商標）フレームには仮想ＬＡＮタグが含まれないので、後段のネットワークは従来と同様に機能させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、仮想ＬＡＮ機能を備えた無線ＬＡＮシステムの第１実施形態のブロック図であり、物理的には単一のＬＡＮであるが、仮想的に複数グループ（本実施形態では、グループ０およびグループ１の２グループ）のＬＡＮを含んでいる。
【００１０】
グループ０に所属するモバイル端末ＭＮ（０）は、アクセスポイントＡＰおよびスイッチングＨＵＢを介してグループ０のネットワークＮＷ（０）にアクセスし、さらにＮＡＴ（０）およびルータＲを介してインターネットにアクセスする。同様に、グループ１に所属するモバイル端末ＭＮ（１）は、アクセスポイントＡＰおよびスイッチングＨＵＢを介してグループ１のネットワークＮＷ（１）にアクセスし、さらにＮＡＴ（１）およびルータＲを介してインターネットにアクセスする。
【００１１】
スイッチングＨＵＢは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑで規定された仮想ＬＡＮタグを追加・削除する機能を備える。スイッチングＨＵＢの第１および第４ポートＰ１，Ｐ４には、前記アクセスポイントＡＰとしての無線基地局（親局）が有線接続されている。子局としてのモバイル端末ＭＮは、アクセスポイント（ＡＰ）との間に無線リンクを確立する。
【００１２】
スイッチングＨＵＢの第２ポートには、グループ０に所属するネットワークＮＷ（０）が接続されている。第３ポートには、グループ１に所属するネットワークＮＷ（１）が接続されている。各ネットワークは、それぞれＮＡＴ（０）、（１）およびルータＲを介してインターネットに接続されている。本実施形態では、アクセスポイントＡＰが、各モバイル端末ＭＮに固有の端末ＩＤとしてのＭＡＣアドレス（ＭＡＣ）と、各仮想ＬＡＮグループに固有の仮想ＩＤ（ＶＩＤ）との対応関係が予め登録されたデータテーブルを具備している。
【００１３】
図２は、本実施形態における通信プロトコルの上りトラヒックに関するシーケンスを示した図である。ステップＳ１において、モバイル端末ＭＮとアクセスポイントＡＰとの間に無線リンクが確立されると、ステップＳ２では、モバイル端末ＭＮから送信されたユーザＩＤおよびパスワードが、スイッチングＨＵＢを介してＲＡＤＩＵＳサーバへ通知される。
【００１４】
ＲＡＤＩＵＳサーバは、ステップＳ３においてＩＥＥＥ８０２．１Ｘに基づく認証処理を行う。ここでの認証は、ＷＥＰキーを各モバイル端末ＭＮに割り当てることを目的としており、正規のユーザであることが確認されれば、ステップＳ４において、このモバイル端末ＭＮにＷＥＰキーが割り当てられる。ステップＳ５では、モバイル端末ＭＮからアクセスポイントＡＰへイーサネット（登録商標）フレームが送信される。
【００１５】
図３は、前記イーサネット（登録商標）フレームのフレーム構成を示した図であり、宛先のＭＡＣアドレスが登録されたＤＡ領域（６バイト）、送信元のＭＡＣアドレスが登録されたＳＡ（６バイト）領域、データのプロトコルを示すフレームタイプ領域（２バイト）、データ領域（可変長）およびフレームチェックシーケンス領域（４バイト）を含む。
【００１６】
アクセスポイントＡＰは、ステップＳ６において、受信フレームのＳＡ領域に登録されている送信元のＭＡＣアドレスを確認し、ステップＳ７において、前記ＭＡＣ／ＶＩＤの対応関係が登録されたデータテーブルを検索し、前記送信元のＭＡＣアドレスに対応するＶＩＤを識別する。さらに、ステップＳ８において、前記受信したイーサネット（登録商標）フレームにＶＬＡＮタグを挿入する。
【００１７】
図４は、前記ＶＬＡＮタグ挿入後のフレーム構成を示した図であり、４バイトのＶＬＡＮタグが新たに挿入されている。ステップＳ９では、このＶＬＡＮタグに前記ＶＩＤが登録され、ステップＳ１０において、このフレームがスイッチングＨＵＢへ送信される。
【００１８】
スイッチングＨＵＢは、ステップＳ１１において、受信フレームのＶＬＡＮタグに登録されているＶＩＤを確認後、ステップＳ１２において、当該ＶＬＡＮタグを削除し、そのフレーム構成を前記図３に関して説明した構成に戻す。ステップＳ１３では前記フレームを、前記ＶＩＤがグループ（０）の識別子であればポートＰ２から出力し、前記ＶＩＤがグループ（１）の識別子であればポートＰ３から出力する。
【００１９】
ＮＡＴは、ステップＳ１４において、受信フレームに登録されているプライベートな送信元ＩＰアドレスを、既知のアドレス変換技術に基づいてグローバルなＩＰアドレスに付け替え、ステップＳ１５において、ルータＲへ向けて送信する。ルータＲは、受信パケットをインターネット上へ送信する。
【００２０】
図５は、ネットワーク側から各モバイル端末ＮＭへパケットを転送する下りトラヒックにおける通信手順を示したシーケンス図である。
【００２１】
ルータＲは、ステップＳ２１においてインターネットからＩＰパケットを受信すると、ステップＳ２２において、その宛先ＩＰアドレスに基づいて宛先のグループを識別し、宛先がグループ０であればＮＡＴ（０）へ、グループ１であればＮＡＴ（１）へ、ステップＳ２３において受信パケットを転送する。ステップＳ２４では、ＩＰパケットを受信した各ＮＡＴが、そのグローバルな宛先ＩＰアドレスを、前記ステップＳ１４と逆の手順でプライベートアドレスに付け替える。ステップＳ２５，Ｓ２６では、このＩＰパケットが各グループのネットワークＮＷを介してスイッチングＨＵＢへ転送される。
【００２２】
スイッチングＨＵＢは、ステップＳ２７において、受信フレームにＶＬＡＮタグを挿入する。ステップＳ２８では、各イーサネット（登録商標）フレームのＶＬＡＮタグに、その受信ポートに応じたＶＩＤを登録する。すなわち、スイッチングＨＵＢはポートベースＶＬＡＮを設定し、ステップＳ２９において、このイーサネット（登録商標）フレームをアクセスポイントＡＰへ送信する。アクセスポイントＡＰは、ステップＳ３０において、受信フレームから前記ＶＬＡＮタグを削除したのち、これをステップＳ３１において各モバイル端末ＭＮへ送信する。
【００２３】
図６は、本発明の第２実施形態のブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。上記した第１実施形態では、各アクセスポイントＡＰのデータテーブルにＭＡＣ／ＶＩＤの対応関係を予め登録しておくものとして説明したが、本実施形態では、ＲＡＤＩＵＳサーバに設けたデータテーブルのみにＭＡＣ／ＶＩＤの対応関係を登録しておき、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘに基づく認証時に、ＲＡＤＩＵＳサーバから各アクセスポイントＡＰへ仮想ＶＩＤを通知することで、認証手順の追加と引き替えに、各アクセスポイントＡＰの構成を簡略化している。したがって、各アクセスポイントＡＰのデータテーブルには、ＲＡＤＩＵＳサーバから通知される端末ＩＤ（ＭＡＣ）と仮想ＩＤ（ＶＩＤ）との対応関係が記憶されるのみであり、全てのモバイル端末に関する対応関係が予め登録されている訳ではない。
【００２４】
図７は、本実施形態における通信プロトコルの上りトラヒックに関するシーケンスを示した図である。ステップＳ４１において、モバイル端末ＭＮとアクセスポイントＡＰとの間に無線リンクが確立されると、ステップＳ４２では、モバイル端末ＭＮから送信されたユーザＩＤおよびパスワードが、スイッチングＨＵＢを介してＲＡＤＩＵＳサーバへ通知される。
【００２５】
ＲＡＤＩＵＳサーバは、ステップＳ４３においてＩＥＥＥ８０２．１Ｘによる認証処理を行う。ここで、正規のユーザであることが確認されれば、ステップＳ４４においてモバイル端末のＭＡＣアドレスを確認し、ステップＳ４５において前記データテーブルを検索し、前記モバイル端末に対応するＶＩＤを識別する。ステップＳ４６では、モバイル端末ＭＮにＷＥＰキーが割り当てられ、アクセスポイントＡＰには、前記ＭＡＣアドレスとＶＩＤとの対応関係が通知される。通知された対応関係は、ステップＳ４８においてアクセスポイントＡＰのデータテーブルに登録される。
【００２６】
ステップＳ４８では、モバイル端末ＭＮからアクセスポイントＡＰへ、前記図３に関して説明したフレーム構成のイーサネット（登録商標）フレームが送信される。アクセスポイントＡＰは、ステップＳ４９において、受信フレームのＳＡ領域に登録されているＭＡＣアドレスを確認し、ステップＳ５０において、データテーブルを検索して当該ＭＡＣに対応するＶＩＤを識別する。さらに、ステップＳ５１において、前記受信フレームにＶＬＡＮタグを挿入し、ステップＳ５２において、このＶＬＡＮタグに前記ＶＩＤを登録する。なお、これ以後の手順および下りトラヒックの処理手順は前記第１実施形態と同様なので、その説明を省略する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮを構築することができるので、企業の社内ＬＡＮとして使われている無線アクセス網を、一般のユーザのインターネットアクセス網として利用する事が可能となる。また、企業の社内無線ＬＡＮにおいて、同一ネットワークでありながら、部署毎にネットワークを分割できるといった効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】仮想ＬＡＮ機能を備えた無線ＬＡＮシステムの第１実施形態のブロック図である。
【図２】第１実施形態の通信手順（上りトラヒック）を示した図である。
【図３】アクセスポイントがモバイル端末から受信するイーサネット（登録商標）フレームのフレーム構成を示した図である。
【図４】アクセスポイントがスイッチングＨＵＢへ転送するイーサネット（登録商標）フレームのフレーム構成を示した図である。
【図５】第１実施形態の通信手順（下りトラヒック）を示した図である。
【図６】仮想ＬＡＮ機能を備えた無線ＬＡＮシステムの第２実施形態のブロック図である。
【図７】第２実施形態の通信手順（上りトラヒック）を示した図である。

Claims

物理的に単一のＬＡＮに収容された無線端末を仮想的に複数のグループに分類する仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステムにおいて、
無線端末との間に無線リンクを確立する複数のアクセスポイントと、
前記各アクセスポイントと各仮想ＬＡＮとの間でフレームを交換するスイッチング手段とを含み、
前記各アクセスポイントは、
各無線端末に固有の端末ＩＤと当該無線端末が所属する仮想ＬＡＮグループに固有の仮想ＩＤとの対応関係を記憶するデータテーブルと、
各無線端末から受信したフレームに登録されている端末ＩＤを認識する手段と、
前記受信フレームに仮想ＬＡＮタグを挿入する手段と、
前記認識した端末ＩＤに基づいて前記データテーブルを参照し、当該端末ＩＤに対応した仮想ＩＤを抽出する手段と、
前記抽出した仮想ＩＤを前記仮想ＬＡＮタグに登録して前記スイッチング手段へ転送する手段とを含み、
前記スイッチング手段は、
前記アクセスポイントから受信したフレームの仮想ＬＡＮタグに登録されている仮想ＩＤを識別する手段と、
前記識別結果に基づいて、当該受信フレームの転送先を選択する手段と、
前記受信フレームから仮想ＬＡＮタグを削除する手段と、
前記仮想ＬＡＮタグの削除されたフレームを前記選択された転送先へ出力する手段とを含むことを特徴とする仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステム。
前記各アクセスポイントのデータテーブルに、各無線端末の端末ＩＤと仮想ＩＤとの対応関係が予め登録されていることを特徴とする請求項１に記載の仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステム。
前記各端末ＩＤと仮想ＩＤとの対応関係が予め登録されたサーバをさらに具備し、
前記サーバは、
アクセスポイントとの間に無線リンクを確立した無線端末から端末ＩＤを取得する手段と、
前記取得した端末ＩＤに対応した仮想ＩＤを抽出する手段と、
前記抽出した仮想ＩＤを前記アクセスポイントへ通知する手段とを含み、
前記アクセスポイントは、前記サーバから通知された仮想ＩＤを端末ＩＤと対応づけて前記データテーブルに登録することを特徴とする請求項１に記載の仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステム。
前記サーバが認証サーバであり、前記端末ＩＤの取得、仮想ＩＤの抽出およびその通知を、前記無線端末の認証処理において実行することを特徴とする請求項３に記載の仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステム。
前記スイッチング手段は、
仮想ＬＡＮから受信したフレームに仮想ＬＡＮタグを挿入する手段と、
前記受信フレームの入力ポートに対応した仮想ＩＤを前記仮想ＬＡＮタグに登録する手段と、
前記仮想ＬＡＮタグの挿入された受信フレームを、当該仮想ＬＡＮタグに登録されている仮想ＩＤに対応したポートに接続されているアクセスポイントへ送出する手段とを含み、
前記アクセスポイントは、前記スイッチング手段から受信したフレームに挿入されている仮想ＬＡＮタグを削除して各モバイル端末へ送信することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の仮想ＬＡＮ対応の無線ＬＡＮシステム。