JP2006506930A - Wlanからセルラネットワークへのインタテクノロジ・ハンドオフを実行する方法および装置 - Google Patents

Wlanからセルラネットワークへのインタテクノロジ・ハンドオフを実行する方法および装置 Download PDF

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Abstract

WLANからセルラネットワーク(PDSN)へのMN(3)の低レイテンシ・インタテクロノジのハンドオフを実行する方法、システムおよびコンピュータプログラム(図4)を開示する。上記方法には、セルラネットワーク(PDSN)によって利用するために、MN(3)からベアラコンテキスト(ProxyRtSol)を伝送するステップと、MNへ転送されるルータ広告を用いてベアラコンテキスト(ProxyRtSol)に応答するステップとが含まれ、上記ベアラコンテキスト(ProxyRtSol)には、MNの現在進行中のインターネットセッション用セルラネットワーク(PDSN)で確立されたアクセスネットワークベアラに必要な情報が含まれる。上記ベアラコンテキストは、別のメッセージにピギーバックしてもよいし、あるいは、別々のメッセージとして送信してもよい。上記ベアラコンテキストには、以下を表す情報が含まれる:(a)MNのアプリケーションが必要とするQoS;(b)MNの一意の識別子;(c)セルラネットワークにおけるポイント間プロトコル状態の形成を容易にするパラメータ;(d)セルラネットワークにおけるパケットフィルタの確立を可能にするパラメータ。

Description

本発明は一般に無線通信システム並びに方法に関し、特に、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)およびセルラネットワークなどの異なる技術を用いて稼働する無線ネットワークプロバイダ間で移動ノード(MN)のハンドオフを行う技法に関する。
仮出願に対する優先権の主張:本願は、35U.S.C119(e)によって米国仮出願特許番号第60/425,801号(2002年11月13日出願)から優先権を主張するものであり、上記特許の全体は本願明細書において参照により援用される。
cdma2000や一般移動通信システム(UMTS)などのセルラ無線技術は、広いカバーエリアにわたって高速無線インターネット接続を移動局のユーザに提供するものと予想されている。同時に、IEEE802.11およびヨーロッパHiperLANなどのWLAN技術はますますポピュラーなものになりつつある。これは上記セルラ無線技術が、局在化した“ホットスポット”に対して、低価格と、高速の無線アクセスアクセスによるソリューションとを提供しているためである。移動通信ネットワーキングの将来に関する1つの予測によれば、広域セルラネットワークとWLANとは、相互に補完し合って、ユビキタスな高速無線インターネット接続を移動局のユーザに提供するものとなる。このような環境では、移動局のユーザは、現在進行中のインターネットセッション中でさえ、WLANとセルラネットワーク間で切れ目なく切替えを行う必要性を経験することになることが予想できる。
セルラとWLANなどの異なる無線インタフェースを1つのデバイスにおいて組み合わせる移動端末装置(本願明細書では移動ノードとも呼ばれる)がまもなく利用可能となる。さらに、可搬性認知インターネットプロトコルの開発ペースが近年早まっている。上記要因並びにその他の要因が組み合わさり、近い将来収束して、拡張された移動局ユーザ機能と接続性とが提供されることになるであろう。しかし、このことは、WLANからセルラネットワークへのインタテクロノジのハンドオフのようなインタテクロノジのハンドオフ問題の処理と解決とを必要とするものである。特に、移動ノードがWLANからセルラネットワークのカバーエリアへ移動するとき、WLAN信号が非常に高速にフェードすることが知られている。この結果、ハンドオフやハンドオーバ処理手順の実行に利用可能な時間および信号マージンが非常に少ないものとなる。
インターネット技術特別調査委員会(IETF)は、現在進行中のインターネットセッション中にIP層ハンドオフを可能にするモバイルIPプロトコルの開発を行っている。このようなハンドオフ中の移動ノードのインターネット接続に対する瞬断を最小限にとどめるために、高速ハンドオフおよびコンテキスト転送などのプロトコルの開発も進められている。これらのプロトコルによって、切れ目のないインタテクロノジのハンドオフ用フレームワーク構成が提供されている間、上記フレームワーク構成を特定の環境に適用させる追加の努力が求められている。さらに、これらのプロトコルは、(WLANなどの)ソースと(cdma2000などの)宛先アクセスネットワーク間での“信頼のおける”関係の存在を想定するものであるが、実際は必ずしも上記のようになっているわけではない。
好適な実施形態のまとめ
上述の問題並びにその他の問題を解決し、さらに、これらの教示の一般的に好ましい実施形態に従って別の利点が実現される。
本発明は、好ましい環境(ただし本発明を限定するものではない環境)において、WLANからセルラネットワークへの移動ノードのインタテクロノジのハンドオフを実行する方法を提供するものである。上記ハンドオフ処理手順には、以下の領域における基本IP層ハンドオフ技法に対する拡張機能が組み入れられる:(i)セルラアクセスネットワークにおけるアクセスネットワークベアラの高速設定、および、(ii)ハンドオフ時点におけるセルラネットワークに対する動的認証とアクセス認可。
本方法は好適には、現行のセルラネットワークプロトコルアーキテクチャに対する著しい変更を必要とするものではない。さらに、本方法は、低レイテンシモバイルIPv4および高速モバイルIPv6などのIP層ハンドオフ技法との互換性を有するものである。
WLANからセルラネットワークへのMNの低レイテンシ・インタテクロノジのハンドオフを実行する方法、システム並びにコンピュータプログラムが開示される。本方法には、MNからベアラコンテキストを伝送して、セルラネットワークによって利用するようにするステップと、MNへ転送されるルータ広告を用いてベアラコンテキストに応答するステップとが含まれ、上記ベアラコンテキストには、MNの現在進行中のインターネットセッション用セルラネットワークにおいて確立されるアクセスネットワークベアラに必要な情報が含まれる。上記ベアラコンテキストは、別のメッセージにピギーバックしてもよいし、あるいは、別々のメッセージとして送信してもよい。上記ベアラコンテキストには以下を表す情報が含まれる:(a)MNの現在進行中のアプリケーションのQoS要件;(b)セルラネットワークにより認識可能なMNの一意の識別子;(c)セルラネットワークにおいてポイント間プロトコル状態の形成を容易にするパラメータ;(d)セルラネットワークにおいてパケットフィルタの確立を可能にするパラメータ。本方法はまた、ターゲットのセルラネットワークに対する認証とアクセス認可とを行って、ハンドオフの実行を目的とするステップも含むものである。
添付図面と共に読むとき、以下の好ましい実施形態についての詳細な説明で明らかにされる。
好適な実施形態の詳細な説明
当業者であれば、本発明に関連する情報が以下の文献に含まれること、および、必要に応じて、本願の全部または一部の中へ以下の文献を組み入れることも可能であることを理解することができよう:IETFモバイルIP作業グループ(www.ietf.org):低レイテンシモバイルIPv4、並びに、高速モバイルIPv6仕様書;IETFSeamoby作業グループ(www.ietf.org):コンテキスト転送フレームワーク仕様書;3GPP2仕様書:“IETFプロトコルに基づく無線IPアーキテクチャ”(3GPP2#P.R0001)、並びに、“無線IPネットワーク規格(3GPP2#P.S0001−A v3.0)”、www.3gpp2.org;3GPP2仕様書:“アクセスネットワークインタフェースインタオペラビリティ仕様書”、改訂A(3G−IOSV4.1)、3GPP2#A.S0001−A、www.3gpp2.org;3GPP仕様書:“QoSコンセプト並びにアーキテクチャ”、TS23.107、www.3gpp.org;および3GPP仕様書:“一般パケット無線サービス:サービス記述”、TS03.60、www.3gpp.org。
図1は、独立AAA(認証、アクセス認可、アカウンティング)実施形態とも呼ばれている基準ネットワーク配備の実施形態を示す。例示を目的として、また、本発明を限定するものではないことを意図して、図1では、代表的セルラネットワーク2アーキテクチャとしてcdma2000仕様を用いる。図1のアーキテクチャでは、WLAN1アクセスとcdma2000のネットワーク2アクセスとは独立に管理され、ピアリングな関係(peering relationship)(共通の所有権やローミング協定など)が上記アクセス間から出てくることは想定されていない。本発明を限定するものではないこのタイプの配置構成の実施例として、ユーザの読者アカウントへアクセス料金を課金する書店の形のWLANホットスポットがある。別の例として、企業の従業員のみにアクセス権限を与える企業用WLAN(すなわち従業員にはアクセス料金がかからない)がある。あるいは、場合に応じて、ホットスポットにおけるWLANアクセスを無料にすることも可能であるため、ローカルなAAA機能はWLANでは不要となる。このことは、例えば小さなレストランでのWLANホットスポットの場合に実際に生じ得るケースである。一方、cdma2000セルラのアクセスへは一般に(ホーム)セルラオペレータのユーザ申込みアカウントに対して常に課金されることになる。
図示の例ではWLAN1およびcdma2000のネットワーク2の各々の中に複数の領域5が存在する。例えば、WLAN1には、ホームエージェント領域6、および、アクセスル−タ(AR)8を介してWLANアクセスポイント9と接続されたWLANのAAA機能7が含まれる。cdma2000のネットワーク2はホ−ムオペレータネットワーク内に位置するAAA機能10、並びに、PDSN(パケットデータサポートノード)12を介してIMT−2000無線ネットワーク13と接続された訪問先cdma2000のネットワーク内のローカルなAAA機能11を備えることが可能である。MN3は、WLANアクセスポイント9およびIMT−2000無線ネットワーク13を介してWLAN1からcdma2000のネットワーク2へハンドオフを行うものとして想定されている。
図2は、共用AAAアーキテクチャと呼ばれる別のネットワーク配備の実施形態を示す。本図では、WLAN1とcdma2000のネットワーク2との間に信頼のおける関係が存在すると想定されている。本実施形態では、オーバーラップしている領域5Aと5Bとに注意されたい。例えば、cdma2000のオペレータがWLANホットスポットを操作する場合にこの実施形態が存在してもよい。或いは、WLAN1オペレータとcdma2000のネットワーク2オペレータとの間にローミング協定が存在してもよい。したがって、インタテクロノジのハンドオフ時点において、WLAN1に対して行われる認証とアクセス認可の再利用がcdma20002アクセス対しても同様に可能となる。さらに、WLAN1内のAR8とcdma2000のネットワーク2内のPDSN12との間にセキュリティアソシエーション5Cが存在してもよい。本図の完成として、信頼のおけるWLAN/セルラネットワーク配置構成の外側に、WLANアクセスポイント9と接続されたアクセスル−タ15を備えた別のオペレータ14が示されている。
本発明の教示に対して最も関心の対象となるのは図1に図示の独立したネットワークアーキテクチャである。しかし、本発明のハンドオフ方法は図2の共用配備モデルにおいても同様に利用可能であることを付記しておく。
図1を再度参照しながら、WLANネットワーク1からcdma2000のネットワーク2へのハンドオフについて考えてみることにする。この環境では、移動局のユーザが、WLAN1からIP(VoIP)電話やマルチメディア会議電話を介して音声などのインターネット4セッションを開始し、その後、WLANホットスポットのカバーエリアから移動するものと仮定する。WLAN1から広域cdma2000のネットワーク2へのインタテクロノジのハンドオフを試みる前に、MN3は、cdma2000のネットワーク2に対する認証とアクセス認可の処理手順をまず実行することが望ましい。MN3用のホームエージェント6は、(企業の場合などでは)WLAN1のホームエージェント6と同じ領域内にあるいはホ−ムオペレータネットワーク2のホームエージェントと同じ領域に、もしくは(書店の場合や無料アクセスの場合などのように)完全に異なる領域に存在してもよいことを付記しておく。
さらに、MN3がcdma2000のアクセスネットワーク2を介してインターネット4とIPパケットの交換を行うことができるようになる前に、IPアクセスおよびサービス品質(QoS)の設定用処理手順を含む複数の処理手順を実行することが望ましい。上記の処理手順にはPDSN12とのPPP(ポイント間プロトコル)接続を確立する処理手順と、モバイルIP処理手順と、cdma2000のネットワーク2において適切なQoS特性とアクセスネットワークベアラを確立する処理手順とが含まれる。
これらの処理手順を実行する際の待ち時間を最小限にして、VoIPセッション、マルチメディアストリーミングセッション、あるいはゲーム用セッションなどの現在進行中のセッションの最中に発生するようなハンドオフなどの、WLAN1からcdma2000のネットワーク2へのハンドオフ時点におけるサービスの瞬断を避けるようにすることが望ましい。本発明は、従来技術に固有の問題を回避するインタテクロノジのハンドオフを効率的にかつ迅速に実行する技法を提供するものである。
一般に、ハンドオフメッセージ処理の少なくとも若干が先を見越して、すなわち、WLANアクセスポイント9から出される強い信号がMN3に見えている間に実行されれば、ハンドオフのパフォーマンスの著しい改善を図ることが可能となる。これらの先を見越して実行されるステップは、例えば、高速ハンドオフシグナリングステップ、セルラネットワーク2に関する認証ステップ、QoSおよび現在のMN3アプリケーションの別の要件についてセルラネットワーク2に通知するステップを含むものであってもよい。次いで、WLAN信号強度が低下するとすぐにMN3はセルラネットワーク2へ最終トリガの送信を行ってハンドオフ処理を終了する(すなわち無線リソースを実際に引き渡し、パケットのルート再選定を行うための構成を行い、その他の必要な処理手順をいずれも実行してハンドオフを終了する)ことが可能となる。
MN3信号強度の測定のみに基づいて上記タスクを高い信頼性で実行することは一般に不可能であることを付記しておく。例えば、WLAN信号強度が顕著に低下し始めた後で、先を見越したハンドオフ処理手順を開始する場合、上記ステップが終了する前にMN3インターネットの接続が瞬断される可能性がある。一方、ハンドオフ処理手順があまりに早く開始された場合(WLAN信号がまだ強いとき)、結果として多数の誤始動が生じる可能性がある。言い換えれば、たとえ先を見越したハンドオフステップが始まったとしても、移動局のユーザはWLAN1のカバーエリアを離れることは決してできないことになる。このことによって、セルラネットワーク2に対する不要なシグナリング上のわずらわしさが生じる場合もある。
ホテルやその他のタイプのビル内で遭遇する可能性があるような、例示のWLAN/セルラネットワーク環境を示すために図3を参照する。図3で、(cdma2000のネットワークなどの)セルラネットワーク基地局のカバーエリア(設置面積)20は、複数のWLANアクセスポイント(AP)カバーエリア(設置面積)24を含む構造22を包含するものであることがわかる。
先を見越したかつ反応的なステップにきれいに分割することができるインタテクロノジのハンドオフ技法の提供に加えて、本発明は、先を見越したハンドオフステップを実行するのに十分な時間をかけてWLAN1からセルラネットワーク2へのハンドオフを行う必要性を予想する方法を提供するものである。この点に関しては、ハンドオフ技法のフェーズ1とフェーズ2の局面を開始するハンドオフ・トリガメカニズムが望ましい(フェーズ1とフェーズ2の処理については以下詳細に説明する)。
特に、信号強度規準を用いてハンドオフトリガを生成することが可能であり、さらにこの信号強度規準を採用して最終ハンドオフトリガを生成することができる。しかし、WLANからcdma2000へのハンドオフというコンテキストで、このアプローチは擬似ハンドオフトリガを生成する機会を提供するものである。さらなる説明を行うために、ホットスポットにおけるWLAN設置面積を示す図3に描かれたハンドオフシナリオについて考えることにする。このケースでは、上記ハンドオフシナリオはホテル(構造22)などの屋内環境である。エリア24Aと24Bとはホットスポットに位置する異なるWLAN APの強い信号設置面積を示す。WLAN1の地理的カバーエリアはcdma2000のネットワーク2の地理的カバーエリアの中に包摂されるが、これは一般に見られるケースであることを付記しておく。移動局のユーザがマルチ無線(デュアルモードのWLANとcdma2000など)を持っているものと仮定する。MN3はWLANアクセスを介してインターネットセッションを開始し、次いで、経路26に沿って歩く。経路26に沿って、ユーザが金属の物体、壁などのようなローカルな要因に起因してWLAN信号強度が低下する位置に到着すると、MN3はWLAN信号強度の低下を検出するが、依然として強いセルラ信号も検出する。これらのケースでは、MN3はWLAN1からセルラネットワーク2へのハンドオフの開始を試みることになる。しかし、数秒または数刻後にMN3は再びWLAN1から強い信号を検出し、元のWLANネットワーク1へ戻るハンドオフを開始することになる。このようなピンポン効果は、不要な信号伝送トラフィックを引き起こす原因になるのみならず、WLAN信号の瞬間的不足に起因して生じると考えられる場合よりも多くの瞬断をユーザのサービスに対して引き起こす原因になるため、望ましいものではない。MN3は、セルラネットワーク2へのハンドオフの開始前にWLAN信号を紛失した後、短時間の間待機することも可能であることは言うまでもない。しかし、ユーザがドア22Aを通って実際に構造22から出るとき、このアプローチはハンドオフの(待ち時間)パフォーマンスを低下させることになり、したがって実際にはWLANネットワーク1との接続を失うことになる。
したがって、信号強度規準を採用してインタテクロノジのハンドオフを開始し、最終のWLAN/セルラネットワークハンドオフを生成するようにしながら、MN3で受信済みの信号強度を利用する代わりに、または、MN3で受信済みの信号強度の利用と関連して、エラー比率および/または単位時間当たりに生成される再送要求回数などについての別の考慮事項および判断基準並びにその他の信号品質関連パラメータを採用できることを当業者は理解すべきである。
先を見越したハンドオフ制御を実行する一般にさらに好ましい別の技法として、“ボーダビット”すなわち、地理的カバーエリアまたは1つのテクノロジネットワークから別のテクノロジネットワークへのハンドオフの開始を制御する際に移動ノードを利用する地域情報を提供するアクセスノード境界によって提供される情報の利用に依拠する技法がある。この点に関しては、H.Chaskarらによる“スマートインタテクノロジハンドオーバ制御”という名称の米国仮出願特許番号第60/426,385号を参照することができる。上記特許はその全体が本願明細書で参照により援用される。
次に、cdma2000のネットワーク2アーキテクチャを具体的に参照しながら、本発明に基づいて処理するハンドオフ処理手順について説明する。
“予備登録(pre−registration)”モードで、低レイテンシモバイルIPv4(BETFモバイルIP作業グループ:“低レイテンシモバイルIPv4および高速モバイルIPv6仕様”、www.ietf.org)に適合されるハンドオフ処理手順についてまず説明する。このモードは、モバイルIPv4がcdma2000仕様の中に組み込まれているため有効である。対応するシグナリング方式が図4に図示されている。(“予想されるハンドオフ”モードでの)高速モバイルIPv6に対する本発明の適合化も概念的に同様のものであり、本実施形態についての説明も以下で行うことにする。
次に図4も参照すると、MN3は、(ボーダビットの信号強度および/または信号品質および/または利用などのような、どのようなものであれ採用された適切なパラメータに基づいて)WLAN1からcdma2000のネットワーク2へのインタテクロノジのハンドオフの開始を確認した後、無線接続によってプロキシルータ要請(ProxyRtSol)をAR8へ送信し、次いで、AR8は、インターネット4を介してルータ要請をPDSN12へ送信する。さらに、MN3は、本願本明細書で“ベアラコンテキスト”メッセージと呼ぶメッセージをAR8を介してPDSN12へ転送するように為す。このベアラコンテキスト・メッセ−ジには、MN3の現在進行中のインターネットセッション用としてcdma2000のネットワーク2でアクセスネットワークベアラの確立時に使用するパラメータが含まれる。このベアラコンテキスト・メッセ−ジは、MN3からProxyRtSolにピギーバックされた、あるいは、別のメッセージにピギーバックされてAR8へ送信することができる。あるいは上記ベアラコンテキスト・メッセ−ジを別々のメッセージとして送信することも可能である。AR8からPDSN12へ、ベアラコンテキスト・メッセ−ジをルータ要請メッセージにピギーバックすることも可能である。あるいは上記ベアラコンテキスト・メッセ−ジを別々のメッセージとして送信することも可能である。上記ベアラコンテキスト・メッセ−ジには以下の情報または同様の情報または均等な情報のうちの少なくとも1または2以上の情報が含まれる:所望の帯域のうちの1または2以上の帯域のようなMNの実行中アプリケーションのQoS要件、信頼性および待ち時間特性、MN3のIMSI(国際移動加入者識別子)などの、cdma2000のネットワーク2により認識可能なMSID(移動局加入者電話番号識別子)、MRU(最大受信単位)などのLCP(リンク制御プロトコル)構成パラメータ、PDSN12においてPPP状態の形成を容易にするためのACCM(非同期キャラクタ制御マップ)および使用するリンク品質モニタ用プロトコル、PDSN12においてパケットフィルタの確立を可能にするTFT(トラフィックフローテンプレート)、並びに、要求されるセキュリティレベルなどのその他の任意の所望のサービス用パラメータ。
ベアラコンテキスト・メッセ−ジを含む上述のパラメータは本発明を限定するという意味合いで読むべきでない。例えば、或るパケットセッションで利用する所在位置追跡サービスおよび/またはトランスコードサービスなどのような、セルラネットワーク2からのリソースを要求する別のパラメータの提供や、上述のパラメータのうちの1つの代わりに上記別のパラメータの提供もやはり本発明の範囲に属するものである。
PDSN12は、インターネット4およびAR8を介してMN3へ(プロキシルータ広告すなわちProxyRtAdvとして)転送されるルータ広告メッセージを持つベアラコンテキスト・メッセ−ジに応答する。ProxyRtAdvには、特に、認証とアクセス認可とを行う目的のための呼びかけ(移動ノードから異種エージェントへの(MN−FA)呼びかけ拡張部など)が含まれる。
AR8を介して登録要求(RegReq)メッセージをPDSN12へ送信することによりMN3は応答を行う(図4にステップ2として図示)。特に、上記メッセージには、MN3のホ−ムAAA10、HA6に関する登録に使用する認証データを特定するMN3ネットワークアドレス識別子(MN−NAI)、並びに、cdma2000のネットワーク2に関する認証とサービス認証とを目的としてProxyRtAdvの形でMN−FA受信済み呼びかけを介して計算される応答(MN−ラディウス拡張)が含まれる。ベアラコンテキスト・メッセ−ジも、早めに送られなかった場合、同じ様に上記登録要求メッセージにピギーバックされる可能性があることを付記しておく。
登録要求の受信時にPDSN12はNAI拡張部を用いてMN3のホ−ムAAA領域を決定し、MN3の特定されたホ−ムAAA10に対してクエリを送出する。この好ましい実施形態では、PDSN12は実際にはcdma2000アクセスネットワーク2内のローカルな(訪問先)AAA11に対してクエリを行う。次いで、上記訪問先は、おそらく1または2以上の中間ブローカAAAを介してMN3のホ−ムAAA10へクエリを転送する。PDSN12は、MN−FA呼びかけ拡張部内のPDSN12によって送出される呼びかけ、並びに、MN−ラディウス拡張部で得られるPDSN12に対するMN3の応答をホ−ムAAA10に供給する。PDSN12は、MN3が要求するアクセスサービス(QoSなど)についての記述もホ−ムAAA10に提供する。認証およびサービス認証の成功時に、ホ−ムAAA10はMN3によるアクセスの認証の成功を示す表示をPDSN12へ送信する(この応答は一般にクエリの経路と同じ経路をたどることになるが、逆方向に行われる)。ホ−ムAAA10はまた平文で並びに暗号化形式でPDSN12へ“チケット”を送信する。このチケットはホ−ムAAA10とMN3間の共有の秘密を用いて暗号化される。これらの処理手順が図4にステップ3として図示されている。
ステップ4に図示のように、PDSN12は平文形式で上記チケットを格納し、ARを介して暗号化したコピーをMN3へ送信する。PDSN12はまたMN3用のいずれの構成パラメータも上記メッセージで送信する。この時点でインタテクロノジのハンドオフ処理の第1フェーズ(フェーズ1)が終了したと考えることができる。
MN3がAR8を介してPDSN12へ肯定応答(ACK)を送信すると、インタテクロノジのハンドオフ処理の第2フェーズ(フェーズ2)が開始され、この第2フェーズにはACK(図4のステップ5)と共に平文形式の上記チケットが含まれ、ACKが実際にMN3から発信されたものであることがPDSN12に対して証明される。これは、悪意のあるノードがACKに対するスプーフを行って、cdma2000のネットワーク2上で確立された誤ったベアラの重荷を引き起こす原因になるサービス拒否(DOS)アタックを防止するのに有効なセキュリティを施すための方策である。
フェーズ1の終了とフェーズ2の開始との間に遅延時間が生じる可能性があることを付記しておく。インターネット4との接続を失わないうちにフェーズ1の終了を望みながら、WLAN信号がまだきわめて強い間(但しフェージング中)にMN3がフェーズ1を開始した場合に上記遅延時間が発生することになる。MN3がWLANのカバーエリア24を離れようとしているとき、一般にフェーズ2が開始することになる。ACKを送信した後MN3は単にcdma2000のネットワーク2から聞こえてくる音声を待機するだけとなる。
MN3が待機している間、cdma2000仕様書の章“ネットワーク開始ベアラ設定”、3GPP2アクセスネットワークインタフェースインタオペラビリティ仕様書(3G−IOSv4.0.1)リリースA(1999年)改訂0、3GPP2#A.S0001−0.1)に記載のように、cdma2000のネットワーク2はA10/A8/A1ベアラ設定を実行する(図2のステップ6)。さらに、ステップ7で、PDSN12はMN3のHA6に関する登録を行う。HA6から登録(RegRep)を受信したとき、確立されたアクセスベアラのうちの1つのアクセスベアラでPDSN12はこの応答をMN3へ転送する。
図4のステップ4の処理手順の別の実施形態として、ホ−ムAAA10はセッションキーを生成して、平文として並びに暗号化形式で(MN3とホ−ムAAA10との間での共有の秘密を利用するなどして)このセッションキーをPDSN12へ転送することが可能となる。PDSN12は平文キーを格納し、(PDSN12とAR8とを介して)暗号化済みのバージョンをMN3へ転送する。次いで、MN3はこのキーを利用して、PDSN12との将来のメッセージトランザクション(ACKなど)の認証または暗号化を行うことができる。
次に、高速モバイルIPv6環境(IETFモバイルIP作業グループ:“低レイテンシモバイルIPv4と高速モバイルIPv6仕様書”、www.ietf.org)へ上述のハンドオフ実施形態を適合させる技法について説明する。このアプローチでは、HI/HACK(ハンドオーバ開始/ハンドオーバACK)メッセージ交換を介して図4のステップ1のAR8とPDSN12間で通信を実行し、次いで本実施形態では、HIメッセ−ジとHACKメッセ−ジでベアラコンテキスト・メッセ−ジとMN−FA呼びかけとのピギーバックをそれぞれ行うことが望ましい。この場合、新たなメッセージを用いてステップ2を実行してもよく、その場合MN3はcdma2000のネットワーク2に関する認証と認定とを行うために応答が送信される。上記プロトコルの設計が、AR8とPDSN12間の強いセキュリティアソシエーションを想定しているため、高速モバイルIPv6プロトコルの場合のように上記のようなメッセージが今のところ指定されることはない。上記のようなメッセージにチケットをピギーバックして、F−BU(高速の拘束更新)メッセージを利用しながらステップ5のACKをAR8へ送信することができる間、ステップ4で別の新たなメッセージを用いてMN3へチケットを送信するよようにしてもよい。AR8が、ステップ6を開始する旨のPDSN12への指示を送信するのに別の新たなメッセージを利用することも可能である。ステップ6で、PDSN12はHA6に関する登録を実行しない。さらに、MN3が拘束更新を実行するまでAR8とPDSN12との間に一時トンネルを確立することが望ましい。
或る一般的に好ましい実施形態のコンテキストで上述したが、本発明の実施は上記実施形態のみに限定されるものではないことを理解すべきである。例えば、コンテキスト転送シグナリング時にMN3によってベアラコンテキストの送信を行うことが可能である。さらに、例えば上述したように、上述のパラメータに加えて、ベアラコンテキスト・メッセ−ジの中に、所在位置追跡サービスおよび或る一定のパケットセッション用のトランスコードサービスなどのような別のサービス仕様パラメータを含むようにしてもよい。さらに、例えば、MN3とホ−ムAAA10との間での共有の秘密を利用してベアラコンテキスト・メッセ−ジの暗号化を行うことも可能である。このことは、PDSN12の経路とつながるAR8上でのプライバシの漏洩を防ぐのに有効となる場合もある。PDSN12は、暗号化済みベアラコンテキストを受信すると、この暗号化済みベアラコンテキストをクエリの形でホ−ムAAA10へ受け渡す。ホ−ムAAA10は暗号化済みベアラコンテキストを解読し、応答時に上記暗号化済みベアラコンテキストをPDSN12へ送信する。
また、本発明には、1または2以上のデータプロセッサに上述の方法の種々のステップの実行を指示するための手に触れて感知できる媒体上であるいは上記媒体の形で具現化されるコンピュータプログラムコードが包含されると理解すべきである。これらのデータプロセッサは、少なくともMN3とPDSN12の中にあるいは均等なセルラネットワークノードの中に常駐して、機能することが可能である。
WLAN/cdma2000セルラネットワークのコンテキストについて説明したが、これらの教示は別のタイプの無線システムに対する適用性を有し、さらに、本発明の教示は、例えばデジタルTDMA並びにFDMAシステムに対する適用性も同様に有すると理解すべきである。さらに、種々の特定のメッセージのコンテキスト、メッセージ名およびメッセージタイプについて説明したが、これらは例示的なものであり、本発明の実施時に本発明を限定する意味合いのものではないことを理解すべきである。例えば、MN6から送信されるメッセージは便宜上コンテキストベアラメッセージと呼ぶが、別の名称によって呼ぶことも可能である。
基準ネットワークアーキテクチャの第1の最も好適な実施形態を表す簡略ブロック図であり、本発明の好適な利用が可能な1つの好適なタイプのマルチテクノロジ無線システムアーキテクチャの例示である。 基準ネットワークアーキテクチャの好適度の少ない第2の実施形態を表す簡略ブロック図であり、本発明の好適な利用が可能な別の好適なタイプのマルチテクノロジ無線システムアーキテクチャの例示である。 セルラネットワークのカバーエリア内に存在する典型的な屋内WLAN環境を例示する。 本発明の1局面に基づいてMN、WLANおよびセルラネットワークのインタテクロノジのハンドオフの信号フローを示すメッセージ図である。

Claims (41)

  1. 無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)からセルラネットワークへ、移動ノード(MN)の低レイテンシ・インタテクロノジのハンドオフを行う方法であって、
    前記セルラネットワークによって使用するためにベアラコンテキスト・メッセ−ジを前記MNから伝送するステップであって、前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが、前記MNの現在進行中のパケットデータセッション用の前記セルラネットワークと少なくとも1つのアクセスベアラを確立する際に使用するための情報を含むステップと、
    前記MNへ向けて転送されるルータ広告メッセージを用いて前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジの受信に応答するステップと、を具備する方法。
  2. 前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジを別のメッセージにピギーバックする請求項1に記載の方法。
  3. 前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが、実行中のアプリケーションのQoS要件または前記MNのアプリケーションを表す情報を含む請求項1に記載の方法。
  4. 前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが、前記セルラネットワークによって認識可能な前記MNの一意の識別子を表す情報を含む請求項1に記載の方法。
  5. 前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが前記セルラネットワークにおいてポイント間プロトコル状態の形成を容易にするパラメータを表す情報を含む請求項1に記載の方法。
  6. 前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが前記セルラネットワークにおいてパケットフィルタの確立を可能にするパラメータを表す情報を含む請求項1に記載の方法。
  7. 前記MNからのプロキシ要請要求メッセージの受信に応答してアクセスル−タ(AR)から送信されるルータ要請メッセージに前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジをピギーバックする請求項1に記載の方法。
  8. 前記ルータ広告を前記ARへ送信し、これに応答して該ARがプロキシルータ広告を前記MNへ送信する請求項7に記載の方法。
  9. 前記ルータ広告が認証とアクセス認可とを行う目的のための呼びかけを含む請求項8に記載の方法。
  10. 前記MNが前記セルラネットワークへ登録要求メッセ−ジを送信することにより前記プロキシルータ広告に応答する請求項8に記載の方法。
  11. 前記プロキシルータ広告が認証とアクセス認可を行う目的のための呼びかけを含み、さらに、前記登録要求メッセ−ジが、ホ−ム認証、アクセス認可、前記セルラネットワークにおける前記MNのアカウンティング(AAA)機能に関連する情報と、プロキシルータ広告の形の前記受信済みの呼びかけに対する応答とを含む請求項10に記載の方法。
  12. 前記登録要求メッセ−ジに応答して、前記MNの前記ホ−ムAAAへクエリを送る請求項11に記載の方法。
  13. 直接に行うか、少なくとも1つの中間ブローカAAAを介して行うかのいずれかの方法で訪問先AAAを介して前記クエリを送る請求項12に記載の方法。
  14. 前記ホ−ムAAAへ送られた前記クエリが、前記MNへ送られた前記呼びかけを示す情報と、前記MNから受信した前記呼びかけに対する応答とを含み、ホ−ムAAAが前記MNを認証する際に前記情報を利用するように為す請求項12に記載の方法。
  15. 前記ホ−ムAAAへ送られた前記クエリが、前記MNが要求したアクセスサービスを示す情報を含む請求項14に記載の方法。
  16. 前記MNの認証の成功に応答して、前記ホ−ムAAAから成功表示を送信して前記MNによるアクセスを認証するように為すステップをさらに具備する請求項14に記載の方法。
  17. 前記成功表示が、平文の形で、および、前記ホ−ムAAAと前記MNとの間の共有の秘密を用いて暗号化された形で送られるチケットをさらに含む請求項16に記載の方法。
  18. 前記チケットの前記平文形式をセルラネットワークノードに格納し、さらに、前記暗号化済みのチケットを前記ARを介して前記MNへ送る請求項17に記載の方法。
  19. 前記MNから前記セルラネットワークへ肯定応答(ACK)を送るステップをさらに具備し、前記ACKが前記平文チケットを含む請求項18に記載の方法。
  20. 前記セルラネットワークにおいてアクセスベアラ設定を行って、前記MNからの前記平文チケットの受信に応答して、前記MN用として少なくとも1つのアクセスベアラを確立するように為すステップをさらに具備する請求項19に記載の方法。
  21. 前記MNからの前記平文チケットの受信に応答して、前記HAからの登録応答の受信時に前記HAと共に前記MNを登録し、前記セルラネットワークから前記MNへ確立されたアクセスベアラで前記登録応答を転送するステップをさらに具備する請求項20に記載の方法。
  22. 前記MNと前記ホ−ムAAAとの間の前記共有の秘密を用いて、平文としておよび暗号化形式でホ−ムAAAにおいてセッションキーを生成し、前記平文セッションキーをセルラネットワークノードに格納し、前記セッションキーの前記暗号化形式を前記MNへ転送して、前記セルラネットワークとの将来のメッセージトランザクションの認証と該メッセージトランザクションの暗号化とのうちの少なくとも一方を行う際に前記MNが前記セッションキーを利用するように為すステップをさらに具備する請求項17に記載の方法。
  23. 前記MNと、前記セルラネットワークにおいて、ホ−ム認証、アクセス認可、前記MNのアカウンティング(AAA)機能間で共有の秘密を用いる暗号化形式で、前記MNが前記ベアラコンテキストを送る請求項1に記載の方法。
  24. 前記MNと前記セルラネットワーク間の通信がHI/HACK(ハンドオーバ開始/ハンドオーバACK)メッセージ交換を含み、前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジを前記HIメッセ−ジにピギーバックする請求項1に記載の方法。
  25. 前記セルラネットワークが、前記セルラネットワークを前記HACKメッセ−ジにピギーバックする前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジであって、移動ノード異種エージェント(MN−FA)呼びかけ拡張部を含む前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジの受信に応答する請求項24に記載の方法。
  26. 前記MNがWLAN関連信号強度、信号品質および地理的カバーエリア情報などのその他の情報のうちの少なくとも1つの変化に応答して前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジを伝送する請求項1に記載の方法。
  27. 移動ノード(MN)、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)およびセルラネットワークを具備するデータ通信システムであって、
    前記MNから前記セルラネットワークへベアラコンテキスト・メッセ−ジを伝送する送信機をさらに具備するデータ通信システムにおいて、前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが、前記セルラネットワークにおけるアクセスベアラの確立時に、前記MNの現在進行中のパケットデータセッション用として利用する情報を含み、前記MNへ向けて転送されるルータ広告メッセージを用いて前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジの受信に応答するステップを具備するデータ通信システム。
  28. 前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジを別のメッセージにピギーバックする請求項27に記載のシステム。
  29. 前記MNからのプロキシ要請要求メッセージの受信に応答してアクセスル−タ(AR)から送られるルータ要請メッセージに前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジをピギーバックする請求項28に記載のシステム。
  30. 前記MNと前記セルラネットワーク間の通信がHI/HACK(ハンドオーバ開始/ハンドオーバACK)メッセージ交換を含み、前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジをHIメッセ−ジにピギーバックし、さらに、前記セルラネットワークをHACKメッセ−ジにピギーバックする前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジであって、移動ノード異種エージェント(MN−FA)呼びかけ拡張部を用いて前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジの受信に前記セルラネットワークが応答する請求項28に記載のシステム。
  31. 前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが、前記MNの少なくとも1つの実行中のアプリケーションのQoS要件、前記セルラネットワークによる認識が可能な前記MNの一意の識別子、前記セルラネットワークにおけるポイント間プロトコル状態の形成を容易にするパラメータおよび前記セルラネットワークにおいてパケットフィルタの確立を可能にするパラメータのうちの少なくとも1つを表す情報を含む請求項27に記載のシステム。
  32. パケットデータサポートノード(PDSN)が前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジを受信する請求項27に記載のシステム。
  33. 無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)か、セルラネットワークかのいずれかを用いて操作可能な移動ノード(MN)の動作を制御するコンピュータプログラムであって、受信したWLAN信号強度と、前記MNから前記セルラネットワークへベアラコンテキスト・メッセ−ジを伝送するための信号品質とのうちの少なくとも一方の変化に応動するコンピュータプログラムにおいて、前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが、前記MNの現在進行中のパケットデータセッション用として、前記セルラネットワークにおいて少なくとも1つのアクセスベアラの確立時に使用する情報を含むコンピュータプログラム。
  34. 前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジを別のメッセージにピギーバックする請求項33に記載のコンピュータプログラム。
  35. 前記MNからのプロキシ要請要求メッセージの受信に応答してアクセスル−タ(AR)から送られるルータ要請メッセージに前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジをピギーバックする請求項34に記載のコンピュータプログラム。
  36. 前記MNと前記セルラネットワーク間の通信がHI/HACK(ハンドオーバ開始/ハンドオーバACK)メッセージ交換を含み、前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジをHIメッセ−ジにピギーバックし、さらに、HACKメッセ−ジにピギーバックされた前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジであって、前記セルラネットワークが、移動ノード異種エージェント(MN−FA)呼びかけ拡張部を用いて前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジの受信に対して応答する請求項34に記載のコンピュータプログラム。
  37. 前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが、前記MNの少なくとも1つの実行中のアプリケーションのQoS要件、前記セルラネットワークにより認識可能な前記MNの一意の識別子、前記セルラネットワークにおいてポイント間プロトコル状態の形成を容易にするパラメータおよび前記セルラネットワークにおいてパケットフィルタの確立を可能にするパラメータのうちの少なくとも1つを表す情報を含む請求項33に記載のコンピュータプログラム。
  38. セルラネットワークのネットワークノードの動作を制御するコンピュータプログラムであって、前記MN用セルラネットワークアクセスベアラの確立を開始するために一般に無線で無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)と接続される、移動ノード(MN)からのベアラコンテキスト・メッセ−ジの受信に応動するコンピュータプログラムにおいて、前記ベアラコンテキスト・メッセ−ジが、前記MNの現在進行中のパケットデータセッション用として前記セルラネットワークにおいて前記少なくとも1つのアクセスベアラの確立時に利用する情報を含むコンピュータプログラム。
  39. 前記セルラネットワークノードがパケットデータサポートノード(PDSN)を具備する請求項38に記載のコンピュータプログラム。
  40. 前記セルラネットワークがcdma2000セルラネットワークを具備する請求項39に記載のコンピュータプログラム。
  41. 前記セルラネットワークノードが、移動ノード異種エージェント呼びかけ拡張メッセージを含むルータ広告メッセージを前記MNへ向けて送信することにより、前記コンテキストベアラメッセージの前記受信に応答する請求項38に記載のコンピュータプログラム。

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