JP2005534265A

JP2005534265A - ワイヤレスローカルネットワークをｕｍｔｓ端末局に接続するための方法およびデータシステム

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Publication number: JP2005534265A
Application number: JP2004528307A
Authority: JP
Inventors: マーク　ベックマン; ナムチョイヒュン; ファンニーケルクザビーネ
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: KR100980135B1; EP1523834A1; EP1523834B1; ES2392968T3; CN1672364A; DE10233606A1; AU2003246532A1; US20050235149A1; KR20050026509A; WO2004017566A1; JP3931187B2; CN1672364B; US8190146B2

Abstract

本発明は、ワイヤレスローカルネットワーク（ＷＬＡＮ）を、ＵＳＩＭ／ＵＳＡＴ機能性を備えるＵＭＴＳ端末局（ＭＥ）に接続する方法に関する。この方法において、ローカルネットワークのアクティビティを端末局により監視するステップ、ローカルネットワークのアクティビティが検出された後に、ローカルネットワークの形式および／または識別番号を端末局に通知するステップ、ローカルネットワークと端末局との間の論理接続を開始するステップ、ローカルネットワークの所定の加入者データを問い合わせるステップを有する。本発明の有利な実施形態では、周期的間隔でローカルネットワークの一時的状態および／またはローカルネットワークの所定の加入者データが問い合わされる。

Description

本発明は、ワイヤレスローカルネットワークをＵＭＴＳ端末局に接続するための方法およびデータシステムに関する。

ワイヤレスネットワーク、いわゆるＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）は位置的に小さな局所領域、いわゆる「ホットスポット」に設置される。これは例えば空港、ホテル、または加入者密度の類似の領域である。ＷＬＡＮの技術的可能性に基づき、この技術を第３世代の移動無線システム、例えばＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）に対する補完として使用することが望まれる。

ＷＬＡＮネットワークアーキテクチャの基本を概略的に示す。ここにはワイヤレスローカル通信ネットワークが示されており、ここでは移動局ＭＴが無線で複数のアクセスノード（アクセスポイント）ＡＰを介して広帯域データ網ＢＤＮ（Broadband Data Network）に接続される。アクセスノードＡＰはＷＬＡＮ基地局である。各アクセスノードＡＰは１つのセル内に存在するすべての移動局ＭＴを管理する。ここでセルの大きさは最大で数百ｍとすることができる。基本的にＷＬＡＮによってセルラー方式無線網を構築することができる。ここでは移動局MTが移動する際に、アクセスノードからアクセスノードへの既存のデータ接続を引き継ぐことができる。このことは移動無線では一般的に「ローミング」として公知である。最大伝送速度はそれぞれのＷＬＡＮ技術に依存し、５４Ｍｂｉｔ／ｓまでとすることができる。

ＵＭＴＳでＷＬＡＮを接続するために、ＷＬＡＮとＵＭＴＳが独立したシステムであり、これらが共働ユニットＩＷＵ（Interworking Unit）を介して相互に接続されるアーキテクチャが公知である。図２はこの公知のネットワークアーキテクチャを概略的に示す。エレメントＩＷＵのタスクは、シグナリングデータと有効データをＷＬＡＮからＵＭＴＳへおよびその反対へ変換することである。ＷＬＡＮはエレメントＡＰ、ルータおよびＡＡＡＬにより示されている。ＡＰはここでもアクセスノードであり、ルータは交換計算器、およびＡＡＡＬ（Authentication Authorization Accounting Local）はローカル計算器である。ローカル計算器は、本人確認、認証、および課金に使用される。ＵＭＴＳのネットワークアーキテクチャはエレメントＮｏｄｅＢ、ＲＮＣ，ＳＧＳＮおよびＨＳＳにより示されている。ＮｏｄｅＢはＵＭＴＳ基地局であり、ＲＮＣ（Radio Network Controller）は無線ネットワーク制御エレメントであり、ＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）とＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）はＧＰＲＳサポートノードであり、ＨＳＳ（Home Subscriber Server）はローカル加入者計算器である。ＧＰＲＳ（General Packet Radio Service）は移動無線規格であり、この規格では各加入者に対して専用のデータ接続を形成するのではなく、使用可能な伝送リソースの全体量を必要に応じて個々の加入者に割り当て、データをパケットごとに伝送する。

ＵＭＴＳには、ユーザ装置ＵＥ（User Equipment）と称される本来の端末局が存在し、この端末局は移動無線装置ＭＥ（Mobile Equipment）と物理的チップカードＵＩＣＣ（Universal Integrated Circuit Card）からなる。図３はユーザ装置ＵＥの相応の構造を概略的に示す。ＵＩＣＣには規格どおり、ＵＳＩＭ（Universal Subscriber Identity Module）がＵＳＡＴ機能性（USIM Application Toolkit）と共に実現されている。ＵＳＩＭは、第２世代ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）の移動無線規格におけるＳＩＭ（Subscriber Identity Module）に相応する。このＵＳＩＭによって移動無線加入者は、自分の移動無線装置ＵＥをＵＭＴＳ無線網で使用することができる。ＵＳＩＭには加入者接続の重要データがすべて記憶されており、これらのデータは移動無線加入者のアクセス権限の識別と証明、すなわち認証に用いられる。またこれらのデータにより盗聴および改ざんに対する保護のために有効データが暗号化され、また解読される。ＵＳＡＴ機能性により、移動無線装置ＭＥをＵＭＴＳ無線網を介して直接、コンフィギュレートすることができる。第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）の技術的仕様書ＴＳ３１．１１１バージョン４．５．０（２０００１−１２）の“USIM Application Toolkit (USAT)”は移動無線装置ＭＥとＵＩＣＣとの間のインタフェースを取り扱っており、ＭＥがＵＩＣＣとインタラクティブに変換することのできるコマンドリストを含んでいる。

しかしＷＬＡＮからＵＭＴＳへの所望の接続の場合、ＷＬＡＮを常時使用できるわけではないので、しばしば接続形成ないし接続解除を行わなければならないという問題が存在する。公知の接続プロシージャは高いシグナリングコストを伴うか、または信頼性のある接続形成ないし接続解除をしばしば保証しない。さらにＵＭＴＳでのＵＳＩＭ／ＵＳＡＴの規格の点で、ＷＬＡＮでの既存のデータ接続はＵＭＴＳ端末局のＵＳＩＭ／ＵＳＡＴによりコントロールすべきである。しかし相応の制御の実現はこれまで知られていない。

従って本発明の課題は、ワイヤレスローカルネットワークをＵＳＩＭ／ＵＳＡＴ機能性を備えるＵＭＴＳ端末局に接続形成するための方法およびデータシステムを提供することである。このＵＳＩＭ／ＵＳＡＴ機能性は、ＷＬＡＮ固有データをＵＭＴＳ端末局とＵＩＣＣとの間でデータ交換することを可能にし、さらに信頼性のある接続形成ないし接続解除を保証する。

この課題は本発明によれば、請求項１の構成を備える、ワイヤレスローカルネットワークをＵＳＩＭ／ＵＳＡＴ機能性を備えるＵＭＴＳ端末局に接続するための方法、および請求項８の構成を備える、ワイヤレスローカルネットワークをＵＳＩＭ／ＵＳＡＴ機能性を備えるＵＭＴＳ端末局に接続するためのデータシステムにより解決される。さらに請求項１５の構成を備える端末局のこの課題を解決する。従属請求項は、本発明の有利な実施形態を示す。

ワイヤレスローカルネットワークをＵＳＩＭ／ＵＳＡＴ機能性を備えるＵＭＴＳ端末局に接続するための本発明の方法は次の方法ステップを有する：
・ローカルネットワークのアクティビティを端末局により監視するステップ、
・ローカルネットワークのアクティビティが検出されると、ローカルネットワークの形式および／または識別番号を端末局に通知するステップ、
・ローカルネットワークと端末局との間のローカル接続を開始するステップ、
・ローカルネットワークの固有の加入者データを問い合わせるステップ。

ワイヤレスローカルネットワークは有利にはＷＬＡＮ技術であり、広帯域データ網へ広帯域無線アクセスを可能にする。さらに有利にはワイヤレスローカルネットワークはＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）、ＡＴＭ規格（Asynchronous Transfer Modus）またはＢ−ＩＳＤＮ規格（Broadband Integrated Services Digital Network）に基づく。広帯域ＷＬＡＮ技術に対する例は、ＩＥＥＥ８０２．１１，Hiperlan/2、またはOpenairまたはＳＷＡＰである。ＷＬＡＮはここでは全体的な広帯域ＷＬＡＮ技術に対する同義語として使用される。

本発明の有利な改善形態では、ローカルネットワークの一時的状態および／またはローカルネットワークの所定の加入者データが周期的間隔で問い合わされる。相応の問い合わせは有利にはＷＬＡＮ接続の存在中に行われる。

有利な実施形態では所定の加入者データはデータ形式／識別番号、加入者識別子、パスワード、データを暗号化および解読するための秘密鍵、アクセスノードのアドレスを含む。さらに加入者接続のＷＬＡＮ固有データ（このデータは移動無線加入者の識別および認証に用いられ、また盗聴および改ざんに対して有効データを保護するための暗号化および解読を保証する）をＵＭＴＳ端末局の物理的チップカードＵＩＣＣに記憶することも考えられる。例えばＷＬＡＮでの既存のデータ接続の接続形成ないし接続解除を監視するために、ＵＭＴＳ端末局で加入者接続の固有データをＵＩＣＣにより問い合わせ、記憶することができる。

本発明の改善形態では、ローカルネットワークのアクティビティの監視と端末局へのデータ伝送が端末機に存在する汎用チップカードにより実行される。有利には一般的なチップカードはＵＩＣＣである。さらに有利には端末局の汎用チップカードはローカルネットワークの非活性化を通知する。

本発明の改善形態では、汎用チップカードはローカルネットワークと端末局との間の論理的接続形成を実行する。さらに有利には端末局は伝送されたデータ全体の受領確認を行う。このような受領確認により付加的にさらなる情報を伝送することができる。

前記の課題はさらに、ワイヤレスローカルネットワークをＵＭＴＳ端末局に接続するためのデータシステムにより解決される。このデータシステムは、ローカルネットワークと、ローカルネットワークのアクティビティを監視する手段と、ローカルネットワークの形式および／または識別番号を端末局に送信する手段と、ローカルネットワークと端末局との間の論理接続を開始する手段と、ローカルネットワークの所定の加入者データを問い合わせる手段とを有し、前記監視手段は端末局に存在し、前記送信はローカルネットワークのアクティビティが検出された後に行われる。

この課題はまた、本発明の方法および／または本発明のデータシステムで使用される端末局、とりわけ移動無線端末局により解決される。

本発明を以下に添付図面を参照し、実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、ＷＬＡＮネットワークアーキテクチャを概略的に示す図である。
図２は、ＵＭＴＳ／ＷＬＡＮネットワークアーキテクチャを概略的に示す図である。
図３は、ＵＩＣＣカードを有する移動無線端末装置の概略図である。
図４は、ＵＭＴＳユーザ計算器の概略図である。
図５は、ＵＩＣＣとＭＥとの間の情報流の実施例を示す図である。

図１から図３はすでに明細書の冒頭部分で説明したので、相応の説明を参照されたい。

図４はＵＭＴＳユーザユニットの概略図である。物理的チップカードＵＩＣＣ（汎用集積回路カード）はＵＳＩＭとＵＳＡＴを含む。ＵＩＣＣは通信インタフェースＣ_Ｕを介して移動無線装置ＭＥと接続されている。この移動無線装置ＭＥも通信インタフェースＣ_Ｗを介してＷＬＡＮモジュールＷＭと接続されている。ＵＭＴＳユニット内ではＷＬＡＮ接続が相応のモジュールによりハードウエア的に実現されている。このモジュールはＷＬＡＮ無線部としてすでに組み込まれているか、またはＷＬＡＮ−ＰＣカードとして端末局の相応のインタフェース、例えばＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）インタフェースに挿入することができる。

図５は、物理的チップカードＵＩＣＣと移動無線装置ＭＥとの間の情報流の実施例を示す。ここでは移動無線加入者がＵＭＴＳ無線網およびＷＬＡＮ無線網にアクセスする個所に存在することが前提である。加入者の移動無線端末機はコンポーネントＵＩＣＣ、ＭＥ並びにＷＭからなる（図３と図４参照）。さらに図２のＷＬＡＮとＵＭＴＳと関連するネットワークアーキテクチャの存在することが前提である。さらに加入者は自分のＵＭＴＳ端末局によりＵＭＴＳ網にログインしており、ＩＥＥＥ８０２．１１技術に基づくＷＬＡＮを介してインターネット接続の形成を望んでいることが前提とされる。このために加入者はＷＬＡＮ網に対して前もって本人確認され、認証されなければならない。このことを加入者は、自分の端末局の相応の入力メニューで加入者本人識別のための自分の名前と認証のためのパスワードを入力することにより行う。これはＷＬＡＮモジュールＷＭにより記録され、正しく入力された場合には加入者はインターネット接続を形成することができる。

ＷＬＡＮでの接続形成および接続解除、並びに既存のデータ接続をコントロールするために、ＷＬＡＮ固有の加入者データがＵＩＣＣにより問い合わされ、記憶される。図５はＵＩＣＣとＭＥとの間の相応の情報流の実施例を示す。ここでは図４のインタフェースＣ_Ｗが、インタフェースＣ_Ｕを介する情報流を相応にサポートするように構成されている。

図５に示されたステップ１でＵＩＣＣはＭＥに、ＷＬＡＮモジュールＷＭの「アクティブ」状態に注意するよう委託する。これに基づき応答２としてＭＥは正の受信確認を送信する。イベントの発生後、すなわち接続形成で問題となっているＷＬＡＮモジュールＷＭがアクティベートした後、ＭＥは応答３をＵＩＣＣに送信する。この応答３では、パラメータ「状態＝アクティブ」と「ＷＬＡＮ形式／識別番号＝ＩＥＥＥ８０２．１１」がセットされている。ＷＬＡＮ所定加入者データの本来の問い合わせを行うことができるようになる前に、論理接続がスタートされる。このことはＵＩＣＣによるＭＥへの問い合わせ４により実現され、この問い合わせ４では「ＷＬＡＮ形式／識別番号＝ＩＥＥＥ８０２．１１」がセットされている。次にＭＥは、問い合わせが実行されたことの確認として応答５をＵＩＣＣに通知し、この応答ではパラメータ「状態＝ＯＫ｝と「ＷＬＡＮ形式／識別番号＝ＩＥＥＥ８０２．１１」がセットされている。次にＵＩＣＣは問い合わせ６によりＭＥに、ＷＬＡＮモジュールの加入者データを問い合わせる。ＭＥは応答７により応答し、この応答はＷＬＡＮ形式／識別番号、加入者識別子、パスワード、データを暗号化および解読するための秘密鍵、アクセスノードＡＰへのインターネットプロトコルアドレスを備えている。接続解除の場合、すなわちＷＬＡＮモジュールがデアクティベートする場合、ＭＥはＵＩＣＣに応答８を送信する。この応答８では、パラメータ「状態＝非アクティブ」と「ＷＬＡＮ形式／識別番号＝ＩＥＥＥ８０２．１１」がセットされている。論理接続を終了するために、ＵＩＣＣはコマンド９をＭＥに送信する。このコマンド９ではパラメータ「ＷＬＡＮ形式／識別番号＝ＩＥＥＥ８０２．１１」がセットされている。応答１０と状態フィールド「ＯＫ」によりＭＥは最終的にＵＩＣＣに、問い合わせが実行され、論理接続が終了されたことを通知する。

ＷＬＡＮ接続が存在する間、すなわちステップ７と８の間では、ＵＩＣＣが周期的間隔でＷＬＡＮモジュールないしＷＬＡＮ所定加入者データの一時的状態を問い合わせることも考えられる。

この実施例では、インタフェースＣ_ＷがすでにインタフェースC_Ｕを介するデータ交換をサポートできる（図４参照）ように構成されていることが前提であった。ＵＩＣＣとＭＥとの間でインタフェースＣ_Ｕを介するデータ交換を実現するために６つのＵＳＡＴコマンドが定義される。

ＷＬＡＮ状態の問い合わせ：このコマンドによりＵＩＣＣはＭＥに状態についての問い合わせをすることができる。これは例えば、ＷＬＡＮモジュールが「アクティブ」であるかまたは「非アクティブ」であるかの問い合わせ、並びにＷＬＡＮモジュールの形式ないし識別番号の問い合わせであり、例えばＩＥＥＥ８０２．１１であるかＨｉｐｅｒｌａｎ／２であるかである。これに対する応答として、ＭＥはコマンド「端末局応答」についての相応の情報をＵＩＣＣに送信する。このコマンドはパラメータとして状態、ＷＬＡＮ形式／識別番号を有する。

問い合わせＷＬＡＮ情報：このコマンドによりＵＩＣＣはＭＥに、ＷＬＡＮモジュールのＷＬＡＮ所定加入者データを問い合わせることができる。これに対する応答として、ＭＥはコマンド「端末局応答」についての相応の情報を送信しなければならない。このコマンドはパラメータとして、ＷＬＡＮ／形式／識別番号、加入者識別子、パスワード、データの暗号化および解読のための秘密鍵、アクセスノードＡＰへのインターネットプロトコルアドレスを含む。このコマンドは図５のステップ６に相当する。

ＷＬＡＮ接続：このコマンドによりＵＩＣＣはＭＥに、ＷＬＡＮモジュールとの論理接続を開始すべきことを指示する。これに対する応答してＭＥはコマンド「端末局応答」を介してＵＩＣＣに、問い合わせを実行できたか否かを通知する。このコマンドはパラメータとしてＷＬＡＮ形式／識別番号を有し、図５のステップ４に相当する。

ＷＬＡＮ遮断：このコマンドによりＵＩＣＣはＭＥに、ＷＬＡＮモジュールとの論理接続を終了すべきことを指示する。これに対する応答として、ＭＥはコマンド「端末局応答」を介してＵＩＣＣに問い合わせが実行できたか否かを通知しなければならない。このコマンドはパラメータとしてＷＬＡＮ形式／識別番号を有し、図５のステップ９に相当する。

イベントリストの作成：このコマンドによりＵＩＣＣはＭＥに、ＷＬＡＮモジュールの状態、例えば「アクティブ」について注意すべきことを指示する。これに対する直接的応答として、ＭＥはこのコマンドの確認のために「受諾」または「非受諾」を備える「端末局応答」をＵＩＣＣに送信しなければならない。イベントの発生時に、すなわちＷＬＡＮモジュールがアクティベートされるときに、MEは相応の情報をコマンド「端末局応答」を介してＵＩＣＣに送信しなければならない。このコマンドではすでに存在するパラメータリスト、すなわちイベントリストにＷＬＡＮ固有の状態パラメータが追加される。このコマンドは図５のステップ１に相当する。

端末局応答：このコマンドは、前記に定義されたＷＬＡＮ固有コマンドについてのＵＩＣＣの問い合わせに対してＭＥが相応に応答すべきであるというコマンドである。ここでは既存のパラメータリストにＷＬＡＮ固有パラメータ、すなわち状態、ＷＬＡＮ形式／識別番号、加入者識別子、パスワード、データを暗号化および解読するための秘密鍵、アクセスノードＡＰへのインターネットプロトコルアドレスが追加される。このコマンドは図５のステップ、２，３，５，７，８，１０に相当する。

以下の表はパラメータとしてソースおよび宛先を備える新たなコマンドリストをまとめて示す。

図１は、ＷＬＡＮネットワークアーキテクチャを概略的に示す図である。

図２は、ＵＭＴＳ／ＷＬＡＮネットワークアーキテクチャを概略的に示す図である。

図３は、ＵＩＣＣカードを有する移動無線端末装置の概略図である。

図４は、ＵＭＴＳユーザ計算器の概略図である。

図５は、ＵＩＣＣとＭＥとの間の情報流の実施例を示す図である。

Claims

ワイヤレスローカルネットワーク（ＷＬＡＮ）を、ＵＳＩＭ／ＵＳＡＴ機能性を備えるＵＭＴＳ端末局（ＭＥ）に接続する方法において、
・ローカルネットワークのアクティビティを端末局により監視するステップ、
・ローカルネットワークのアクティビティが検出された後に、ローカルネットワークの形式および／または識別番号を端末局に通知するステップ、
・ローカルネットワークと端末局との間の論理接続を開始するステップ、
・ローカルネットワークの所定の加入者データを問い合わせるステップ、
からなることを特徴とする方法。
請求項１記載の方法において、
周期的間隔でローカルネットワークの一時的状態および／またはローカルネットワークの所定の加入者データを問い合わせる。
請求項１または２記載の方法において、
所定の加入者データはデータとして、形式／識別番号、加入者識別子、パスワード、データを暗号化および解読するための秘密鍵、アクセスノードＡＰへのアドレスを含む。
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法において、
ローカルネットワークのアクティビティの監視と、端末局へのデータの伝送は、端末装置に存在する汎用チップカード（ＵＩＣＣ）により実行される。
請求項４記載の方法において、
端末局は汎用チップカード（ＵＩＣＣ）にローカルネットワークのデアクティベートを通知する。
請求項５記載の方法において、
汎用チップカード（ＵＩＣＣ）はローカルネットワークと端末局との間の論理接続の解除を実行する。
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法において、
端末局は伝送されたデータ延滞を受領確認する。
ワイヤレスローカルネットワークをＵＭＴＳ端末局に接続するためのデータシステムにおいて、
ローカルネットワーク（ＷＬＡＮ）と、ＵＳＩＭ／ＵＳＡＴ機能性を備えるＵＭＴＳ端末局（ＭＥ）と、ローカルネットワークのアクティビティの監視するための手段と、ローカルネットワークの形式および／または識別番号を端末局に送信するための手段と、ローカルネットワークと端末局との間で論理接続を開始するための手段と、ローカルネットワークの所定の加入者データを問い合わせるための手段とを有し、
前記ＵＭＴＳ端末局はローカルネットワークと接続するように構成されており、
前記監視手段は端末局に配置されており、
前記送信は、ローカルネットワークのアクティベートが検出された後に行われることを特徴とするデータシステム。
請求項８記載のデータシステムにおいて、
端末局は、周期的間隔でローカルネットワークの一時的状態および／またはローカルネットワークの所定の加入者データを問い合わせるように構成されている。
請求項８または９記載のデータシステムにおいて、
所定の加入者データはデータとして、形式／識別番号、パスワード、データを暗号化および解読するための秘密鍵、およびアクセスノードのアドレスを含む。
請求項８から１０までのいずれか１項記載のデータシステムにおいて、
端末局は汎用チップカード（ＵＩＣＣ）を有し、
該汎用チップカードは、ローカルネットワークのアクティビティの監視と、データの端末局への伝送を実行する。
請求項１１記載のデータシステムにおいて、
端末局は、汎用チップカード（ＵＩＣＣ）にローカルネットワークのデアクティベートを通知するように構成されている。
請求項１２記載のデータシステムにおいて、
汎用チップカード（ＵＩＣＣ）は、ローカルネットワークと端末局との間の論理接続の解除を実行するように構成されている。
請求項８から１３までのいずれか１項記載のデータシステムにおいて、
端末局は、伝送されたデータ全体を受領確認するように構成されている。
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法および／または請求項８から１４までのいずれか１項記載のデータシステムで使用するための端末局、とりわけ移動無線端末局。