JP2007325214A - 無線通信システム、端末装置及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】共通鍵を用いて行われる無線通信のセキュリティを向上させる。
【解決手段】共通鍵を用いて通信する第１通信網４、及びこれと異なる第２通信網５に接続して通信することが可能な端末装置１に、予め複数の共通鍵を準備しておく。そして、その共通鍵と第２通信網５との通信に係る受信電界に相関関係を持たせることにより、第１通信網４との無線通信時におけるセキュリティの向上を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システム、端末装置及び無線通信方法に関し、特に携帯電話システムと無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムを複合した無線通信システム、無線ＬＡＮ通信機能搭載の端末装置、及び無線通信方法に係わる。

近年、無線ＬＡＮの急速な普及に伴い、駅や空港、ホテル、喫茶店やファーストフード店、又は街頭に、ホットスポットすなわち無線ＬＡＮのアクセスポイント（無線ＬＡＮ基地局）が設けられるようになってきている。このようなアクセスポイントを利用するためには、一般的には、通信費用の支払い等を定めるためのユーザ登録を予め行い、ユーザ登録によって取得したＥＳＳＩＤ(Extended Service Set Identifier)又はＷＥＰ(Wired Equivalent Privacy)キーを端末装置に入力することによって、ユーザはアクセスポイントを利用できるようになる。無線ＬＡＮ通信機能を搭載した携帯電話端末を用いて、無線ＬＡＮアクセスポイントを利用することも行われている。

このような無線ＬＡＮでは、無線でやり取りされるデータを第三者が傍受しても、その内容が理解されないように、データが暗号化されている。例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠した無線ＬＡＮでは、アクセスポイントと端末装置の間の無線区間におけるデータ伝送にＷＥＰ暗号化技術が適用されている。

ＷＥＰ暗号化技術では、ＳｈａｒｅｄＫｅｙ（共通鍵）方式が採用されており、アクセスポイント及び端末装置の双方に共通鍵であるＷＥＰキーが設定され、無線回線上を伝送されない共通鍵がデータの暗号化に用いられる。

また、無線ＬＡＮのセキュリティをさらに向上させるものとして、共用端末（無線ＬＡＮ通信機能を搭載した携帯電話端末）が携帯電話網を介して共通鍵管理サーバに共通鍵の発行を要求し、共通鍵管理サーバが共通鍵を生成して共用端末と無線ＬＡＮのアクセスポイント装置の双方に通知する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載の技術によると、アクセスポイント装置と共用端末が、お互いしか知りえない共通鍵を自動的に取得し、無線回線のセキュリティが向上するとともに、共用端末のユーザが共通鍵を入力する必要がなく、容易かつ確実に、無線ＬＡＮのセキュリティ保護を図れる。

特開２００６−５０２５７号公報

ところで、特許文献１に記載のものは、同一のアクセスポイントを利用する複数の共用端末に対して、同一の共通鍵が通知されるため、第３者がその共通鍵を知ることにより、盗聴が可能になるという問題があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、共通鍵を用いて行われる無線通信のセキュリティを向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、共通鍵を用いて無線通信を行う第１通信網と、この第１通信網と異なる第２通信網の双方の通信機能を備える端末装置が、第１通信網の基地局装置に対する通信開始要求を利用者から受け付けると第２通信網を経由し第１通信網の基地局装置に共通鍵情報要求を通知する。第１通信網の基地局装置は、第２通信網を経由し端末装置から送信される共通鍵情報要求を受けて、端末装置に対する共通鍵情報を第２通信網を経由して端末装置に送信する。ここで、端末装置が、第２通信網から受信する信号の電界強度の値を第２通信網を経由して第１通信網の基地局に通知する。その後、端末装置は、第２通信網を経由して第１通信網の基地局装置より送信される共通鍵情報の中から受信電界強度に応じて共通鍵を決定する。一方、第１通信網の基地局は、第２通信網を経由して端末装置から通知される受信電界強度に応じて共通鍵情報の中から共通鍵を決定する。そして、端末装置と第１通信網の基地局装置が、決定された同一の共通鍵を無線通信に使用することを特徴とする。

上述の構成によれば、第１通信網の基地局装置と接続する端末装置の場所・環境等が変われば、端末装置における受信電界強度も変化するため、それに応じて共通鍵が変更される。

本発明によれば、端末装置の受信電界強度に基づいて無線通信に用いる共通鍵が変更されるように構成したので、共通鍵を用いる無線通信のセキュリティが向上する。

また、端末装置が共通鍵に関する情報（変換表）を自動的に設定するとともに、共通鍵も自動的に決定するので、利用者による共通鍵の設定が不要となり、使い勝手が向上する。

以下、本発明の一実施の形態例について、添付の図１〜図９を参照しながら説明する。

本発明では、共通鍵を用いて通信する第１通信網、及びこれと異なる第２通信網に接続して通信することが可能な端末装置に、予め複数の共通鍵を準備しておき、その共通鍵と第２通信網との通信に係る受信電界に相関関係（変換表）を持たせることにより、セキュリティの向上を図るようにしている。

図１にその基本概念を示す。図１において、携帯電話端末１と、無線ＬＡＮ基地局４及び携帯電話基地局５から無線通信システムを構成している。

携帯電話端末１は、端末装置の一例である。携帯電話端末１は、携帯電話網を利用して行う通信に係る処理を担当する携帯電話ブロック２と、無線ＬＡＮを利用して行う通信に係る処理を担当する無線ＬＡＮ端末ブロック３を有し、携帯電話網及び無線ＬＡＮを利用した通信が可能な無線ＬＡＮ搭載携帯電話端末（共用端末）である。

無線ＬＡＮ基地局４は、第１通信網の基地局装置（一般に「アクセスポイント装置」といわれる）の一例である。この無線ＬＡＮ基地局４は、携帯電話端末１などの無線ＬＡＮクライアントを、相互に接続したり、他のネットワーク（有線ＬＡＮ、インターネット等）に接続したりする無線機の一種である。ルーターと一体のものもある。

携帯電話基地局５は、第２通信網の基地局装置の一例である。この携帯電話基地局５は、携帯電話端末１との間で無線通信を行う一方、携帯電話網の末端となり、他の携帯電話端末との間の通話・通信を携帯電話網との間で中継する役割を持つ。携帯電話網は有線（光ファイバー、ＩＳＤＮ等）又は無線で形成されている。

本例の無線通信システムは、携帯電話端末１と無線ＬＡＮ基地局４が無線ＬＡＮを介した通信を行う時に、携帯電話端末１に搭載されている受信電界の強度＝RS01[dBm]に対応するＷＥＰキー＝KEY01（共通鍵）を用いて暗号化を実施する。本例で共通鍵として用いるＷＥＰキーは、ＲＣ4アルゴリズムをベースにした秘密鍵暗号方式に用いられるキーであり、ＩＥＥＥによって標準化され、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂのセキュリティシステムとして採用されている。本例では、無線ＬＡＮ通信の規格として、ＷＥＰキーを用いるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格に準拠した無線通信方式に限らず、その他共通鍵を用いる無線通信方式に適用できる。

携帯電話端末１が携帯電話網を介して携帯電話基地局５より受信した信号の電界強度の情報（値）は、携帯電話網を経由して携帯電話端末１より携帯電話事業者が管理する携帯電話基地局５に通知される。この受信電界強度の情報を携帯電話基地局５から無線ＬＡＮ基地局４に伝送することにより、無線ＬＡＮ基地局４でも、受信電界＝RS01[dBm]に対応するＷＥＰキー＝KEY01を使用して、暗号化された通信データを解読することができる。

図２は、受信電界−ＷＥＰキー変換表の一例を示したものである。図２において、受信電界強度が１０[dBm]単位で０[dBm]から−１１０[dBm]まで１２段階に設定されており、それに対してKEY00〜KEY11の１２個のＷＥＰキーがそれぞれ割り当てられている。

次に、携帯電話端末１の内部構成例について、図３を参照して説明する。携帯端末装置１は、アンテナ１１と接続した通信回路１３を備え、制御部１２の制御により、アンテナ１１を介して携帯電話基地局５との間で送信信号及び受信信号の送信及び受信を行なう。通信回路１３は携帯電話基地局５とやり取りする電波の変調及び復調を行なう。通信回路１３で受信及び送信を行う無線通信方式としては、例えばＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access：符合分割多重接続）方式などが用いられるが、これに限らない。

また携帯電話端末１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）などで構成された表示部１４、ジョグダイアルやキーパッドなどで構成された操作部１５を備える。操作部１５は、電話番号やメール文などの入力操作、各種モードの設定操作などの入力操作信号を入力することができる。

制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算制御装置（プロセッサ）からなり、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）に記録されている各コンピュータ・プログラムに従い、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）を各種処理のための作業領域として使用しながら所定の処理を実行する。

例えば、制御部１２は、操作部１５からの所定の操作信号など、無線ＬＡＮ基地局４との通信開始要求を受け付けると、携帯電話基地局５を経由し無線ＬＡＮ基地局４に対して共通鍵情報要求を通知する。また、携帯電話端末１が携帯電話基地局５から受信する信号の電界強度の値を携帯電話基地局５を経由して無線ＬＡＮ基地局４に通知する。また、携帯電話基地局５を経由して無線ＬＡＮ基地局４より送信される共通鍵情報の中から受信電界強度に応じて共通鍵を決定し、該決定された共通鍵を無線ＬＡＮ基地局４との無線通信に使用し通信データを暗号化する。なお、無線ＬＡＮ通信で使用する共通鍵情報、すなわち受信電界−共通鍵の変換表は、無線ＬＡＮ通信時に携帯電話網を経由して無線ＬＡＮ基地局４より取得し、ＲＡＭに一時的に記憶される。

本例では、携帯電話ブロック２と無線ＬＡＮ端末ブロック３を一つの演算制御装置で制御しているが、それぞれのブロック毎で別個の演算制御装置を設けてもよい。

記憶部１６は、フラッシュメモリ（半導体メモリ）等の不揮発性メモリからなり、電話帳やスケージュール、メールメッセージ、画像、音楽、アプリケーションソフトウェア、ブックマーク、ウェブページ等、様々なデータ及びコンピュータ・プログラムが格納される記憶装置である。

時計部１７は、時刻を計時するものであり、ＯＳ（Operating System）はこの時計部１７から日時を取得する。さらにこの計時部１７は時間補正機能を備え、携帯電話基地局４から送られてくる基準時間に基づいて時刻を補正する。あるいは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）から送られてくる時間情報に基づいて時間補正するような構成でもよい。

無線ＬＡＮ用通信回路２１は、制御部１２の制御に基づいて、無線ＬＡＮ用アンテナ２２介して無線ＬＡＮ基地局４との間で、所定の変調及び復調を行い、無線ＬＡＮを介して無線信号の送信及び受信を行なう。このときの無線ＬＡＮ通信は、通信データを共通鍵で暗号化して行われる。

受信電界測定部２３は、携帯電話端末１が携帯電話基地局５又は無線ＬＡＮ基地局４と通信を実行した際に、通信回路１３及び無線ＬＡＮ用通信回路２１に得られる受信信号の電界強度[dBm]を測定する。測定した受信電界強度の値を制御部１２に出力し、制御部１２でのＷＥＰキー決定の判断材料に使用したり、携帯電話基地局５へ送信したりする。

制御ライン２５は、これに接続されている各デバイスを制御する信号を流すためのライン（信号線）である。携帯電話端末１内の幾つかのデバイスは制御ライン２５を通じて制御部１２と接続しており、制御部１２の制御により各デバイスでの処理が行われる。またデータライン２６は、これに接続されているデバイス間でデータ転送を行なうためのライン（信号線）である。なお、電源については、図示せぬ電源部から各部に供給されているものとする。

ここで、音声通話時の受信系について説明する。制御部１２は、通信回路１３で受信し、復調した受信信号からパケットを抽出して、そのパケットから音声データ、制御データ等を取り出し、取り出した音声データを音声処理部２０に供給する。音声処理部２０は、デジタル音声データからアナログ音声信号への変換、増幅など所定の音声処理を行い、スピーカ１８により電気信号から音声に変換して出力する。

一方、音声通話時の送信系について説明する。マイクロフォン１９で音声を集音し、電気信号に変化してアナログ音声信号を得る。そして、取り込んだアナログ音声信号を音声処理部２０でデジタル音声データに変換し、通信回路１３に供給する。通信回路１３は、音声データを送信先のアドレスなどの制御情報を付加してパケットを生成し、生成したパケットに所定の変調処理を行うとともに所定の送信周波数の送信信号に周波数変換し、その周波数変換した送信信号をアンテナ１１から無線送信する。

これらの受信時と送信時において、携帯電話端末１内の各部を制御する制御部１２が制御ライン２５を通じて制御を実行しており、表示部１４で必要な表示を行う。例えば、制御部１２は、記憶部１６に記憶されているコンテンツの情報とそのコンテンツの利用料や、コンテンツ利用料を徴収するためのメニュー画面等を表示部１４に表示させる制御を行う。

次に、無線ＬＡＮ基地局４の内部構成例について、図４を参照して説明する。無線ＬＡＮ基地局４は、アンテナ４１と接続された送受信部４２、送受信部４３、制御部４４、記憶部４５、時計部４６を有し、これら各部がバス（伝送路）によりデータ伝送可能に接続されている。

無線ＬＡＮ用の送受信部４２は、制御部４４の制御に基づいて、無線ＬＡＮを介し携帯電話端末１とデータの送受信を行う。送受信部４３は、制御部４４の制御に基づいて、所定の通信網４０、例えば携帯電話網又はインターネット等を介し携帯電話網の携帯電話基地局５とデータの送受信を行う。送受信回路４２，４３は、それぞれ無線ＬＡＮ，通信網４０とやり取りする送信信号及び受信信号の変調及び復調を行なう。なお無線ＬＡＮ基地局４と携帯電話基地局５を接続する通信網４０は、無線でも有線でも構わない。

制御部４４は、例えばＣＰＵ等の演算制御装置からなり、図示しないＲＯＭに記録されている各コンピュータ・プログラムに従い、図示しないＲＡＭを各種処理のための作業領域として使用しながら所定の処理を実行する。制御部４４は、例えば、携帯電話基地局５を経由して携帯電話端末１から送信された共通鍵情報要求を受信した場合、携帯電話端末１に対する共通鍵情報を携帯電話基地局５を経由して携帯電話端末１に送信する。また、携帯電話基地局５を経由して携帯電話端末１から通知される受信電界強度に応じて共通鍵情報の中から共通鍵を決定し、該決定した共通鍵を用いて携帯電話端末１と暗号化された無線通信を行う。

記憶部４５は、フラッシュメモリ（半導体メモリ）等の不揮発性メモリからなり、様々なデータ及びコンピュータ・プログラムが格納される記憶装置である。この記憶部４５には、後述する携帯電話端末１との無線ＬＡＮ通信で使用する共通鍵情報、すなわち受信電界−共通鍵の変換表が保存されている。

時計部４６は、時刻を計時するものであり、ＯＳはこの時計部４６から日時を取得する。さらにこの計時部４６は時間補正機能を備え、携帯電話基地局４から通信網４０を介し送られてくる基準時間に基づいて時刻を補正する。あるいは、全地球測位システム等から送られてくる時間情報に基づいて時間補正を実行するような構成でもよい。

次に、携帯電話基地局５の内部構成例について、図５を参照して説明する。携帯電話基地局５は、アンテナ５１と接続された送受信部５２、送受信部５３、制御部５４、記憶部５５、時計部５６を有し、これら各部がバス（伝送路）によりデータ伝送可能に接続されている。

携帯電話用の送受信部５２は、制御部５４の制御に基づいて、携帯電話網介し携帯電話端末１とデータの送受信を行う。送受信部５３は、制御部５４の制御に基づいて、所定の通信網４０、例えば携帯電話網又はインターネット等を介し無線ＬＡＮの無線ＬＡＮ基地局４とデータの送受信を行う。送受信回路５２，５３は、それぞれ携帯電話網，通信網４０とやり取りする送信信号及び受信信号の変調及び復調を行なう。なお無線ＬＡＮ基地局４と携帯電話基地局５を接続する通信網４０は、無線でも有線でも構わない。

制御部５４は、例えばＣＰＵ等の演算制御装置からなり、図示しないＲＯＭに記録されている各コンピュータ・プログラムに従い、図示しないＲＡＭを各種処理のための作業領域として使用しながら所定の処理を実行する。一例として制御部５４は、携帯電話基地局５を経由して携帯電話端末１と無線ＬＡＮ基地局４との間で送受信される、共通鍵情報要求や共通鍵情報、受信電界強度などの情報を中継する。

記憶部５５は、フラッシュメモリ（半導体メモリ）等の不揮発性メモリからなり、様々なデータ及びコンピュータ・プログラムが格納される記憶装置である。

時計部４６は、時刻を計時するものであり、ＯＳはこの時計部４６から日時を取得する。さらにこの計時部４６は時間補正機能を備え、携帯電話基地局４から通信網４０を介し送られてくる基準時間に基づいて時刻を補正する。あるいは、全地球測位システム等から送られてくる時間情報に基づいて時間補正を実行するような構成でもよい。

次に、上記構成の無線通信システムにより実行される無線通信方法を、図６〜図９を参照して説明する。

始めに、携帯電話端末１が無線ＬＡＮ通信を開始するまでの処理を、図６を参照して説明する。図６において、例えば利用者が携帯電話端末１の操作部１５を操作して無線ＬＡＮ通信開始を要求すると（ステップＳ１）、携帯電話端末１の制御部１２は、無線ＬＡＮ通信開始要求を検知し、ＲＯＭからＷＥＰキー取得プログラムを読み出してＲＡＭ上に展開する（ステップＳ２）。そして、制御部１２はＷＥＰキー取得プログラムに従い、携帯電話網の携帯電話基地局５へパケット通信開始要求を通知し（ステップＳ３）、応答を待つ。制御部１２は、携帯電話基地局５からパケット通信応答を受信すると（ステップＳ４）、携帯電話基地局５との間でパケット通信を開始する（ステップＳ５）。

携帯電話端末１は、携帯電話基地局５との間にパケット通信を確立後、受信電界−ＷＥＰキー変換表（共通鍵情報）を要求する。そして、携帯電話基地局５が無線ＬＡＮ基地局４へ所定の通信網４０を介して受信電界−ＷＥＰキー変換表要求を通知する（ステップＳ６）。無線ＬＡＮ基地局４は、受信電界−ＷＥＰキー変換表要求に応じて通信網４０を介して携帯電話基地局５へ受信電界−ＷＥＰキー変換表（以下、「ＷＥＰキー変換表」という。）を送信する（ステップＳ７）。携帯電話基地局５は、無線ＬＡＮ基地局４から送られたＷＥＰキー変換表を受信すると、携帯電話網を経由してそのＷＥＰキー変換表を携帯電話端末１へ送信する（ステップＳ８）。

携帯電話端末１は、ＷＥＰキー変換表を受信すると、受信電界測定部２３で測定した携帯電話網の受信電界強度RS1を、携帯電話基地局５へ報告する（ステップＳ９）。携帯電話基地局５は、携帯電話端末１から通知された受信電界強度RS1を、無線ＬＡＮ基地局４へ転送する（ステップＳ１０）。

無線ＬＡＮ基地局４は、携帯電話端末１から報告された受信電界強度に基づいて、ＷＥＰキー変換表から適切なＷＥＰキーを決定する。このとき、携帯電話端末１は、受信したＷＥＰキー変換表と自身が測定した受信電界強度に基づいて、無線ＬＡＮ基地局４が選択したものと同じＷＥＰキーを既に決定している（ステップＳ１１）。例えば、図２のＷＥＰキー変換表を例に挙げると、受信電界強度がRS1であるならば、ＷＥＰキーはKEY01に決定する。

携帯電話端末１は、決定したＷＥＰキーを用いて、無線ＬＡＮ基地局４に対して無線ＬＡＮ開始要求を通知する（ステップＳ１２）。これに対し、無線ＬＡＮ基地局４が無線ＬＡＮ通信許可の応答（ステップＳ１３）をすれば、無線ＬＡＮの通信が確立する（ステップＳ１４）。

この図６に示す無線通信方法によれば、無線ＬＡＮを使用する場所が変われば携帯電話端末１における受信電界強度も変化するため、同じＷＥＰキーを使い続けるということがなくなり、無線ＬＡＮ通信の盗聴等に対するセキュリティが向上する。

続いて、無線ＬＡＮ通信中のＷＥＰキーの切り替え処理を、図７を参照して説明する。この例は、無線ＬＡＮ通信中の受信電界の変化が、携帯電話端末１と無線ＬＡＮ基地局４間で、予め設定された規定値より大きくなれば、ＷＥＰキーを切り替えるというものである。

図７において、携帯電話端末１は携帯電話基地局５との間でパケット通信中であり（ステップＳ２１）、また無線ＬＡＮ基地局４との間で無線ＬＡＮ通信中である（ステップＳ２２）。この状態において、携帯電話端末１が携帯電話基地局５に対して、受信電界報告RS1、受信電界報告RS2、受信電界報告RS3といったように受信電界強度を定期的に通知する（ステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２５）。

携帯電話基地局５は、受信電界強度の変化が携帯電話端末１と無線ＬＡＮ基地局４との間で、予め決められた規定値より大きくなれば、無線ＬＡＮ基地局４にその旨を通知する。この例では、受信電界報告RS2における受信電界強度と受信電界報告RS3における受信電界強度の差分が既定値を超えていればＷＥＰキー変更のため、携帯電話基地局５は無線ＬＡＮ基地局４へ現在（直近）の受信電界強度RS3を通知する（ステップＳ２６）。

無線ＬＡＮ基地局４は、携帯電話基地局５から受信した受信電界強度RS3の情報に基づいてＷＥＰキーを切り替える。それと並行して、無線ＬＡＮ基地局４は、直近の受信電界強度RS3に基づいてＷＥＰキーの切り替えを実施した旨を無線ＬＡＮ通信により携帯電話端末１に通知する。通知を受けた携帯電話端末１は、ＷＥＰキー変換表から受信電界強度RS3に対応するＷＥＰキーを抽出し変更する（ステップＳ２７）。

この例では、直近の受信電界強度と、その一つ前の受信電界強度との差を比較したが、他の判別方法でもよい。例えば、携帯電話端末１と無線ＬＡＮ基地局４が無線ＬＡＮ通信を確立したときの受信電界強度と現在の受信電界強度との差分が規定値を超えたかどうかを携帯電話基地局５で判定し、規定値を超えた場合、現在の受信電界強度を無線ＬＡＮ基地局４へ転送し、現在の受信電界強度に基づいて双方の共通鍵を変更するようにしてもよい。

この図７に示す無線通信方法によれば、定期的に受信電界強度の変化を検知し、変化が大きい場合にはＷＥＰキーを変更することにより、一旦無線ＬＡＮ通信を確立した後でもＷＥＰキーが変更されるので、よりきめ細かくＷＥＰキーを変更することができ、無線ＬＡＮ通信の盗聴等に対するセキュリティがさらに向上する。

次に、携帯電話基地局から通知される基準時間に同期したＷＥＰキーの切り替え処理を、図８を参照して説明する。携帯電話端末１には、携帯電話基地局５の時計部５６が計時する基準時間に基づいた時間補正機能が搭載されている。一般に、携帯電話基地局５の基準時間を無線ＬＡＮ基地局４へ通知することにより、携帯電話端末１と無線ＬＡＮ基地局４の時間同期をとることが知られている。本例は、この基準時間を利用して携帯電話端末１と無線ＬＡＮ基地局４の時間同期をとり、予め決められたＷＥＰキー変更周期により変更時間になったら、無線ＬＡＮ基地局に受信電界強度を通知することにより、周期的にＷＥＰキーの変更を行うというものである。

図８に示された基準時間軸は、下へ向かって時間の経過を表しており、ＷＥＰキー変更時間（太線）、ＷＥＰキー変更周期も表現されている。携帯電話基地局５から携帯電話端末１及び無線ＬＡＮ基地局５に対してそれぞれの通信網を介して定期的に基準時刻を通知している（ステップＳ３１，Ｓ３２）。これにより、常時、携帯電話端末１及び無線ＬＡＮ基地局５の双方の時間同期がとられている。携帯電話端末１は、携帯電話基地局５との間でパケット通信中であり（ステップＳ３３）、また無線ＬＡＮ基地局４との間で無線ＬＡＮ通信中の状態である（ステップＳ３４）。

携帯電話基地局５の制御部５４は、時計部５６が計時する基準時間とＷＥＰキー変更周期に基づいて、携帯電話端末１に対しＷＥＰキーの変更タイミングを通知する（ステップＳ３５）。携帯電話端末１は、携帯電話基地局５に対して、受信電界報告T1、受信電界報告T2、受信電界報告T3と受信電界強度を定期的に通知する（ステップＳ３６，Ｓ３７，Ｓ３８）。携帯電話基地局５は、ＷＥＰキー変更時間になった時点における直近の受信電界強度T3を無線ＬＡＮ基地局４へ通知する（ステップＳ３９）。無線ＬＡＮ基地局４は、携帯電話基地局５から受信した受信電界強度T3の情報に基づいてＷＥＰキーを切り替える。それと並行して、携帯電話端末１は上記変更タイミング通知により、ＷＥＰキー変換表から受信電界強度T3に対応するＷＥＰキーを抽出し変更する（ステップＳ４０）。

引き続いて、携帯電話端末１は、携帯電話基地局５に対して、受信電界報告T4、受信電界報告T5、受信電界報告T6と受信電界強度を定期的に通知する（ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３）。携帯電話基地局５は、ＷＥＰキー変更時間になった時点における直近の受信電界強度T6を無線ＬＡＮ基地局４へ通知する（ステップＳ４４）。無線ＬＡＮ基地局４は、携帯電話基地局５から受信した受信電界強度T6の情報に基づいてＷＥＰキー変換表からＷＥＰキーを切り替える。それと並行して、携帯電話端末１は上記変更タイミング通知により、ＷＥＰキー変換表から受信電界強度T6に対応するＷＥＰキーを抽出し変更する（ステップＳ４５）。

そしてまた、携帯電話端末１は、携帯電話基地局５に対して、受信電界報告T7、受信電界報告T8、受信電界報告T9と受信電界強度を定期的に通知する（ステップＳ４６，Ｓ４７，Ｓ４８）。携帯電話基地局５は、ＷＥＰキー変更時間になった時点における直近の受信電界強度T9を無線ＬＡＮ基地局４へ通知する（ステップＳ４９）。無線ＬＡＮ基地局４は、携帯電話基地局５から受信した受信電界強度T9の情報に基づいてＷＥＰキー変換表からＷＥＰキーを切り替える。それと並行して、携帯電話端末１は上記変更タイミング通知により、ＷＥＰキー変換表から受信電界強度T9に対応するＷＥＰキーを抽出し変更する（ステップＳ５０）。これらのＷＥＰキーの変更は、予め設定されたＷＥＰキー変更時間かつ所定の変更周期で実行される。

この図８に示す無線通信方法によれば、携帯電話基地局が持つ基準時間情報に基づいて定期的にＷＥＰキーが変更されるので、一旦無線ＬＡＮ通信を確立した後でもきめ細かくＷＥＰキーを変更することができ、無線ＬＡＮ通信の盗聴等に対するセキュリティがさらに向上する。

次に、ＷＥＰキー変換表の更新時の処理を、図９を参照して説明する。本例は、ＷＥＰキー変換表を更新してしまうことで、セキュリティの向上を図ったものである。

図９において、携帯電話端末１は携帯電話基地局５との間でパケット通信中であり（ステップＳ５１）、また無線ＬＡＮ基地局４との間で無線ＬＡＮ通信中である（ステップＳ５２）。この状態において、携帯電話端末１が携帯電話基地局５に対して受信電界強度を報告し（ステップＳ５３）、携帯電話基地局５が無線ＬＡＮ基地局４にその受信電界強度の情報を転送する（ステップＳ５４）。無線ＬＡＮ基地局４は、携帯電話基地局５から受信した受信電界強度の情報に基づいてＷＥＰキー変換表の中から対応するＷＥＰキーに切り替える。それと並行して、携帯電話端末１は、ＷＥＰキー変換表から当該受信電界強度に対応するＷＥＰキーを選択し切り替える（ステップＳ５５）。

ここで、無線ＬＡＮ基地局４が、携帯電話端末１に対しＷＥＰキー変換表更新要求を通知する（ステップＳ５６）。携帯電話端末１は上記ＷＥＰキー変換表更新要求に応答し、了承する旨の通知を返す（ステップＳ５７）。そして、無線ＬＡＮ基地局４は作成した新しいＷＥＰキーを携帯電話端末１に送信する（ステップＳ５８）。携帯電話端末１は無線ＬＡＮ基地局４から新しいＷＥＰキー変換表を受信すると、記憶部１６に記憶されているＷＥＰキー変換表を更新する。ＷＥＰキー変換表を更新後、携帯電話端末１は携帯電話基地局５に受信電界強度を送信し（ステップＳ５９）、携帯電話基地局５はその受信電界強度を無線ＬＡＮ基地局４へ転送する（ステップＳ６０）。

無線ＬＡＮ基地局４は、携帯電話基地局５から受信した受信電界強度の情報に基づいて更新したＷＥＰキー変換表の中から対応するＷＥＰキーに切り替える。それと並行して、携帯電話端末１は、更新したＷＥＰキー変換表から当該受信電界強度に対応するＷＥＰキーを選択し切り替える（ステップＳ６１）。

この図８に示す無線通信方法によれば、ＷＥＰキー変換表そのものを更新し、更新後のＷＥＰキー変換表に用いて現在の受信電界強度に基づくＷＥＰキーを新たに決定することで、一旦無線ＬＡＮ通信を確立した後でもＷＥＰキーを変更することができ、無線ＬＡＮ通信の盗聴等に対するセキュリティがさらに向上する。

なお、図８の例においては、無線ＬＡＮ基地局４からＷＥＰキー変換要求を通知するようにしたが、携帯電話端末１から無線ＬＡＮ基地局４に対してＷＥＰキー変換要求を行うようにしてもよい。例えば、「ＷＥＰキー変換表更新」アイコンを表示部１４に用意し、利用者が適宜選択して実行できるようにしてもよい。また、この例では、ＷＥＰキー変換表全体を更新するようにしたが、ＷＥＰキー変換表の一部のみ更新するようにしてもよい。例えば、図２のＷＥＰキー変換表において、受信電界とＷＥＰキーの対応を１行もしくは数行ずらすことでＷＥＰキー変換表を更新するようにしてもよい。あるいはＷＥＰキーをローテーションをさせるなどの構成も考えられる。

以上説明した実施形態によれば、携帯電話端末の受信電界強度に基づいて無線通信に用いるＷＥＰキー（共通鍵）を変更するように構成したので、ＷＥＰキーを用いる無線通信のセキュリティが向上する。

また、携帯電話端末がＷＥＰキーの変換表を自動的に設定するとともに、ＷＥＰキーも自動的に決定するので、利用者によるＷＥＰキーの設定が不要となり、使い勝手が良くなる。

また、携帯電話基地局の位置エリア毎でなく携帯電話端末の受信電界に基づいてＷＥＰキーを決定することにより、１つの無線ＬＡＮ基地局に接続している携帯電話端末に対して異なるキーを与えられる。例えば、無線ＬＡＮ基地局から同じ距離のエリア内にいたとしても受信環境により受信電界強度が異なるのでキーが違ってくる。

上述の実施形態では、端末装置の例として携帯電話端末を適用したが、ノート型パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、ゲーム記など、モバイル端末装置に適用することができる。

また、本発明は共通鍵を使用して無線通信を行うものであれば、ＷＥＰキーを使用する無線通信方式以外にも適用可能である。また、本例では、ＷＥＰキーを用いて説明しているが、他の秘密鍵暗号方式で用いられる共通鍵を適用することができる。

本発明の基本概念を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る受信電界−ＷＥＰキー変換表の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る携帯電話端末のブロック構成例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮ基地局のブロック構成例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る携帯電話基地局のブロック構成例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮ通信開始までの処理を示したシーケンス図である。 本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮ通信中の受信電界の変化に基づくＷＥＰキーの切り替え処理を示したシーケンス図である。 本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮ通信中の時間に基づくＷＥＰキーの切り替え処理を示したシーケンス図である。 本発明の一実施形態に係る受信電界−ＷＥＰキー変換表を更新時の処理を示すシーケンス図である。

符号の説明

１…携帯電話端末、２…携帯電話ブロック、３…無線ＬＡＮ端末ブロック、４…無線ＬＡＮ基地局、５…携帯電話基地局、１１…アンテナ、１２…制御部、１３…通信回路、１５…操作部、１６…記憶部、１７…時計部、２１…無線ＬＡＮ用通信回路、２２…無線ＬＡＮ用アンテナ、４１…アンテナ、４２，４３…送受信部、４４…制御部、４５…記憶部、４６…時計部、５１…アンテナ、５２，５３…送受信部、５４…制御部、５５…記憶部、５６…時計部

Claims (7)

1. 共通鍵を用いて第１通信網と無線通信を行う第１通信部と、
   第２通信網と通信を行う第２通信部と、
   前記第１通信部又は前記第２通信部の受信信号の電界強度を測定する受信電界強度測定部と、
   前記第１通信網の基地局装置に対する通信開始要求を利用者から受け付けると前記第２通信網を経由し前記第１通信網の基地局装置に共通鍵情報要求を通知し、また、前記受信電界強度測定部で測定された前記第２通信網に対する受信電界強度を前記第２通信網を経由して前記第１通信網の基地局に通知し、さらに、前記第２通信網を経由して前記第１通信網の基地局装置より送信される共通鍵情報の中から前記受信電界強度に応じて共通鍵を決定し、該決定された共通鍵を前記第１通信部と前記第１通信網の基地局装置との無線通信に使用する制御部を有する
   端末装置と、
   前記第２通信網を経由し前記端末装置から送信される共通鍵情報要求を受けて、前記端末装置に対する共通鍵情報を前記第２通信網を経由して前記端末装置に送信し、また、前記第２通信網を経由して前記端末装置から通知される前記受信電界強度に応じて前記共通鍵情報の中から共通鍵を決定し、該決定した共通鍵を前記端末装置との無線通信に使用する制御部を有する
   第１通信網の基地局装置
   から構成されていることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記共通鍵情報は、前記受信電界強度と共通鍵の対応関係を示した情報である
   ことを特徴とする請求項２に記載の端末装置。
3. 前記端末装置は、前記第２通信網の基地局装置に対して受信電界強度を定期的に通知し、
   前記第２通信網の基地局装置は、前記端末装置から送信される前記端末装置と前記基地局装置が無線通信を確立したときの受信電界強度と現在の受信電界強度との差分が規定値を超えたかどうかを判定し、前記規定値を超えた場合、前記現在の受信電界強度を前記第１通信網の基地局装置へ転送し、
   前記端末装置及び前記第１通信網の基地局装置は、無線通信に使用中の共通鍵を前記共通鍵情報の中から前記現在の受信電界強度に応じた共通鍵に切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記端末装置及び前記第１通信網の基地局装置は、前記第２通信網の基地局装置から基準時間を受信して自身の持つ時間情報を補正するとともに、前記第１通信網の基地局装置から共通鍵変更タイミング通知を受信し、
   前記端末装置は、前記第２通信網の基地局装置に対して受信電界強度を定期的に通知し、
   前記第２通信網の基地局装置は、前記共通鍵変更タイミング通知において予め設定された所定周期の共通鍵変更時間になると当該共通鍵変更時間に直近の受信電界強度を前記第１通信網の基地局装置へ通知し、
   前記端末装置及び前記第１通信網の基地局装置は、無線通信に使用中の共通鍵を前記共通鍵情報の中から前記現在の受信電界強度に応じた共通鍵に切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記携帯端末及び第１通信網の基地局は、無線通信に用いている共通鍵を含む共通鍵情報を更新し、
   前記共通鍵情報の更新後、前記端末装置は、前記第２通信網を経由して前記第１通信網の基地局装置へ現在の受信電界強度を通知し、
   前記端末装置及び前記第１通信網の基地局装置は、無線通信に使用中の共通鍵を更新後の共通鍵情報の中から前記現在の受信電界強度に応じた共通鍵に切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
6. 共通鍵を用いて第１通信網と無線通信を行う第１通信部と、
   第２通信網と通信を行う第２通信部と、
   前記第１通信部又は前記第２通信部の受信信号の電界強度を測定する受信電界強度測定部と、
   前記第１通信網の基地局装置に対する通信開始要求を利用者から受け付けると前記第２通信網を経由し前記第１通信網の基地局装置に共通鍵情報要求を通知し、また、前記受信電界強度測定部で測定された前記第２通信網に対する受信電界強度を前記第２通信網を経由して前記第１通信網の基地局に通知し、さらに、前記第２通信網を経由して前記第１通信網の基地局装置より送信される共通鍵情報の中から前記受信電界強度に応じて共通鍵を決定し、該決定された共通鍵を前記第１通信部と前記第１通信網の基地局装置との無線通信に使用する制御部を
   有することを特徴とする端末装置。
7. 共通鍵を用いて無線通信を行う第１通信網と、前記第１通信網と異なる第２通信網の双方の通信機能を備える端末装置が、前記第１通信網の基地局装置に対する通信開始要求を利用者から受け付けると前記第２通信網を経由し前記第１通信網の基地局装置に共通鍵情報要求を通知するステップと、
   前記第１通信網の基地局装置が、前記第２通信網を経由し前記端末装置から送信される共通鍵情報要求を受けて、前記端末装置に対する共通鍵情報を前記第２通信網を経由して前記端末装置に送信するステップと、
   前記端末装置が、前記第２通信網から受信する信号の電界強度の値を前記第２通信網を経由して前記第１通信網の基地局に通知するステップと、
   前記端末装置が、前記第２通信網を経由して前記第１通信網の基地局装置より送信される共通鍵情報の中から前記受信電界強度に応じて共通鍵を決定するステップと、
   前記第１通信網の基地局が、前記第２通信網を経由して前記端末装置から通知される前記受信電界強度に応じて前記共通鍵情報の中から共通鍵を決定するステップと、
   前記端末装置と前記第１通信網の基地局装置が、前記決定された同一の共通鍵を無線通信に使用するステップ
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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