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

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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