JP2009094652A - 移動体通信システムにおける通信経路設定方法、無線基地局装置及び通信制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる基地局にそれぞれ接続している端末同士が通信する場合に、メディアデータ用のセキュア且つ効率的な通信経路を設定することを図る。
【解決手段】CSCF１３が無線端末装置間のメディアデータ通信の呼設定手順において、該無線端末装置が無線接続している双方の無線基地局装置の基地局情報を受け取り（Ｓ４，Ｓ５）、CSCF１３が通信相手の基地局情報及び該双方の無線基地局装置に共通の鍵を該双方の無線基地局装置へ送り（Ｓ１０〜Ｓ１５）、無線基地局装置（BS＃１，BS＃２）が、通信制御装置から送られた鍵を用いて、通信相手の無線基地局装置との間で、メディアデータ用に、IP層におけるセキュア通信路を確立する（Ｓ１６）。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動体通信システムにおける通信経路設定方法、無線基地局装置及び通信制御装置に関する。

近年、モバイルネットワークにおいて無線基地局（以下、基地局と称する）から非セキュア網を経由してコアネットワークにアクセスすることが検討されている。図６に、従来のネットワーク構成の概要を示す。図６において、無線端末（以下、端末と称する）１０１は、基地局１０２に無線接続している。基地局１０２としては、例えば、無線LANのアクセスポイント（AP：Access Point)、フェムトセル等の小規模セルを形成する基地局（BS：Base Station）などが挙げられる。基地局１０２は、デジタル通信回線３（例えば、DSL（Digital Subscriber Line）、FTTH（Fiber To The Home）など）を介してアクセスネットワーク４に接続している。アクセスネットワーク４は非セキュア網である。非セキュア網では、安全な通信（セキュア通信）が保証されない。アクセスネットワーク４には、各種の無線通信システム５（例えば、WiFi（Wireless Fidelity）、WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）など）が接続されている。無線通信システム５はアクセスポイント６を介して端末と接続している。

アクセスネットワーク４は、ゲートウェイ装置の一種であるPDIF（Packet Data Interworking Function）１０８を介して移動体コアネットワーク７に接続することができる。移動体コアネットワーク７では、セキュア通信が保証されている。移動体コアネットワーク７には、HA（Home Agent）９及びAAA（Authentication, Authorization, and Accounting）１０が設けられている。移動体コアネットワーク７は、IMS（IP Multimedia Subsystem）/MMD（Multimedia Domain）１２及びインターネット１１に接続されている。IMS/MMD１２には、CSCF（Call Session Control Function）１１３及びPCRF（Policy Charging and Rules Function）１１４が設けられている。

端末１０１は、移動体コアネットワーク７やインターネット９、IMS/MMD１２へアクセスする場合には、アクセスネットワーク４経由で移動体コアネットワーク７に接続する必要がある。このため、通信の安全化のために、基地局１０１は、PDIF１０８との間でIKEv2（Internet Key Exchange version 2）に基づくIPSec（IP Security Protocol）トンネルを確立し、セキュア通信を可能にする。

IPSecトンネルは、IP（Internet Protocol）層における、安全な通信路（セキュア通信路）である。IPSecトンネルでは、SA（Security Association）の確立により、IPパケットを暗号化して送受信する。暗号化に用いる鍵は、鍵交換プロトコル（IKE（Internet Key Exchange））によって、IPSecトンネルを形成する通信装置間で交換される。IKEはIPSecで規定されている。IKEv2はIKEの第２版である。IKEv2及びIPSecについては、IETF（Internet Engineering Task Force）で規定されている。

図６に示す従来の移動体通信システムにおいて、異なる基地局１０２にそれぞれ接続している端末１０１同士が例えばVoIP（Voice over Internet Protocol）を用いて通信する場合には、各端末１０１がCSCF１１３へSIP（Session Initiation Protocol）の登録を行ってから、発信元の端末１０１が着信先の端末１０１へ“SIP INVITEメッセージ”をCSCF１１３経由で送信する。この後、各端末１０１は、メディアデータを送受信する。そのメディアデータは、基地局１０１とPDIF１０８の間で確立されているIPSecトンネルを通り、一方の基地局１０２からPDIF１０８経由で他方の基地局１０２へ送られる。これにより、異なる基地局１０２にそれぞれ接続している端末１０１同士の通信において、セキュア通信が可能となっている。なお、端末１０１と基地局１０２の間の無線リンクでは、通信データの暗号化が行われる。従って、端末１０１と基地局１０２の間ではセキュア通信が可能である。
"cdma2000 Packet Data Services, Wireless Local Area Network (WLAN) Interworking; Access to Operator Service and Mobility"、 3GPP2 X.S0028-200-0 Version 1.0 (March 2007) "All-IP Core Network Multimedia Domain - IP Multimedia Call Control Protocol Based on SIP and SDP Stage 3"、 3GPP2 X.S0013-004-A v1.0 (May 2005)

しかし、上述した従来の移動体通信システムでは、異なる基地局１０２にそれぞれ接続している端末１０１同士が通信する場合、PDIF１０８経由で一方の基地局１０２から他方の基地局１０２へメディアデータを送るので、PDIF１０８が双方の基地局１０２から遠隔に配置されていると、伝送遅延が大きくなり、通信品質の劣化が懸念される。特に通信する各端末が近隣の基地局１０２にそれぞれ接続しているのに、PDIF１０８がそれら基地局１０２から遠隔にある場合には、非常に効率の悪い通信経路となる。さらに、IPSecトンネルの利用において、パケットのカプセリングにおける開放及び設定が二度にわたり発生するため、処理遅延やPDIF１０８の負荷が増加する。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、異なる基地局にそれぞれ接続している端末同士が通信する場合に、メディアデータ用のセキュア且つ効率的な通信経路を設定することのできる移動体通信システムにおける通信経路設定方法、無線基地局装置及び通信制御装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る移動体通信システムにおける通信経路設定方法は、無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続するアクセスネットワークと、通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける通信経路設定方法であって、通信制御装置が、無線端末装置間のメディアデータ通信の呼設定手順において、該無線端末装置が無線接続している双方の無線基地局装置の基地局情報を受け取るステップと、通信制御装置が、通信相手の基地局情報及び前記双方の無線基地局装置に共通の鍵を前記双方の無線基地局装置へ送るステップと、無線基地局装置が、通信制御装置から送られた鍵を用いて、通信相手の無線基地局装置との間で、メディアデータ用に、IP層におけるセキュア通信路を確立するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る移動体通信システムにおける通信経路設定方法は、無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続する非セキュア網と、非セキュア網とセキュア網の間に設けられたゲートウェイ装置と、セキュア網に設けられた通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける通信経路設定方法であって、通信制御装置が、無線端末装置間のメディアデータ通信の呼設定手順において、該無線端末装置が無線接続している双方の無線基地局装置の基地局情報を受け取るステップと、通信制御装置が、ゲートウェイ装置の制御手順において、通信相手の基地局情報及び前記双方の無線基地局装置に共通の鍵を前記双方の無線基地局装置へ送るステップと、無線基地局装置が、通信制御装置から送られた鍵を用いて、通信相手の無線基地局装置との間で、メディアデータ用に、IP層におけるセキュア通信路を確立するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る移動体通信システムにおける通信経路設定方法においては、通信制御装置は、前記双方の無線基地局装置に共通の鍵として、一時的な鍵を生成することを特徴とする。

本発明に係る移動体通信システムにおける通信経路設定方法においては、無線基地局装置は、ゲートウェイ装置との間で、前記メディアデータ用とは別に、IP層におけるセキュア通信路を確立し、該セキュア通信路を用いてセキュア網に接続することを特徴とする。

本発明に係る無線基地局装置は、無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続するアクセスネットワークと、通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける無線基地局装置であって、通信制御装置から送られた、無線端末装置間のメディアデータ通信における通信相手の基地局情報及び該通信相手の無線基地局装置の間で共通の鍵を、受け取る受信手段と、該鍵を用いて、通信相手の無線基地局装置との間で、メディアデータ用に、IP層におけるセキュア通信路を確立するセキュア通信路確立手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る通信制御装置は、無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続するアクセスネットワークと、通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける通信制御装置であって、無線端末装置間のメディアデータ通信の呼設定手順において、該無線端末装置が無線接続している双方の無線基地局装置の基地局情報を受け取る受信手段と、通信相手の基地局情報及び前記双方の無線基地局装置に共通の鍵を前記双方の無線基地局装置へ送る送信手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る無線基地局装置は、無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続する非セキュア網と、非セキュア網とセキュア網の間に設けられたゲートウェイ装置と、セキュア網に設けられた通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける無線基地局装置であって、通信制御装置から送られた、無線端末装置間のメディアデータ通信における通信相手の基地局情報及び該通信相手の無線基地局装置の間で共通の鍵を、ゲートウェイ装置経由で受け取る受信手段と、該鍵を用いて、通信相手の無線基地局装置との間で、メディアデータ用に、IP層におけるセキュア通信路を確立するセキュア通信路確立手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る通信制御装置は、無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続する非セキュア網と、非セキュア網とセキュア網の間に設けられたゲートウェイ装置と、セキュア網に設けられた通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける通信制御装置であって、無線端末装置間のメディアデータ通信の呼設定手順において、該無線端末装置が無線接続している双方の無線基地局装置の基地局情報を受け取る受信手段と、ゲートウェイ装置の制御手順において、通信相手の基地局情報及び前記双方の無線基地局装置に共通の鍵を前記双方の無線基地局装置へ送る送信手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るIP層におけるセキュア通信路は、例えば、IPSecトンネルである。IPSecトンネルとしては、IKEv2に基づくものが利用できる。本発明に係るメディアデータ通信の呼設定手順は、例えば、SIPにおける登録手順である。

本発明によれば、異なる基地局にそれぞれ接続している端末同士が通信する場合に、メディアデータ用のセキュア且つ効率的な通信経路を設定することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る移動体通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１において、端末１は基地局２に無線接続している。基地局２としては、例えば、無線LANのアクセスポイント（AP)、フェムトセル等の小規模セルを形成する基地局（BS）、家庭内に設置された無線接続可能なルータなどが挙げられる。

基地局２は、デジタル通信回線３（例えば、DSL（Digital Subscriber Line）、FTTH（Fiber To The Home）など）を介してアクセスネットワーク４に接続している。アクセスネットワーク４は非セキュア網である。非セキュア網では、安全な通信（セキュア通信）が保証されない。アクセスネットワーク４には、各種の無線通信システム５（例えば、WiFi（Wireless Fidelity）、WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）など）が接続されている。無線通信システム５はアクセスポイント６を介して端末と接続している。

アクセスネットワーク４は、ゲートウェイ装置の一種であるPDIF８を介して移動体コアネットワーク７に接続することができる。移動体コアネットワーク７では、セキュア通信が保証されている。移動体コアネットワーク７には、HA９及びAAA１０が設けられている。移動体コアネットワーク７は、IMS/MMD１２及びインターネット１１に接続されている。IMS/MMD１２には、CSCF１３及びPCRF１４が設けられている。

端末１と基地局２の間の無線リンクでは、通信データの暗号化が行われる。従って、端末１と基地局２の間ではセキュア通信が可能である。しかし、端末１が移動体コアネットワーク７やインターネット９、IMS/MMD１２へアクセスする場合には、アクセスネットワーク４経由で移動体コアネットワーク７に接続する必要がある。このため、通信の安全化のために、基地局２とPDIF８の間では、IKEv2に基づくIPSecトンネルを確立し、セキュア通信を可能にする。この基地局２とPDIF８の間のIPSecトンネルについては、図１に図示していない。

このように基地局２とPDIF８の間には、端末１が移動体コアネットワーク７に接続するためのIPSecトンネルを確立する。しかし、本実施形態では、異なる基地局２にそれぞれ接続している端末１同士が通信する場合のメディアデータ（例えば、VoIP通信における音声データ）の伝送には、該基地局２とPDIF８の間のIPSecトンネルを利用しない。このメディアデータの伝送には、図１に示されるように、基地局２間に直接的にIPSecトンネルを確立し利用する。

この基地局２間における直接的なIPSecトンネルを確立する方法について概略を説明する。異なる基地局２にそれぞれ接続している端末１同士が例えばVoIP（Voice over Internet Protocol）を用いて通信する場合、SIPによる呼設定手順において、CSCF１３が、PCRF１４からPDIF８に対するゲート制御（呼毎のアクセスリストの設定・解除など）を行うときに、予め端末１もしくは基地局２から取得したSIPメッセージ中の基地局情報（IPアドレスやポート番号など）をもとにして、基地局２へ通信相手側の基地局２の情報（IPアドレスやポート番号など）をPDIF８経由で伝える。この時さらに、IPSecトンネルで使用する鍵を双方の基地局２へ伝達する。これにより、基地局２間に直接的にIPSecトンネルを確立することが可能になる。

このように本実施形態では、端末１間のメディアデータの伝送においては、PDIF８を経由しないので、たとえPDIF８が基地局２から遠隔に配置されていても、メディアデータの伝送遅延が増大することはない。また、メディアデータが一方の基地局２から他方の基地局２へとアクセスネットワーク４から直ぐに折り返されてくるので、非常に効率のよい通信経路となる。また、IPSecトンネルの利用において、パケットのカプセリングにおける開放及び設定が二度にわたり発生することがなく、該カプセリングによる処理遅延やPDIF８の負荷の増加がなくなる。

以下、本実施形態に係るメディアデータ用通信経路の設定方法をいくつかの実施例を挙げて説明する。

図２、図３は本発明に係るメディアデータ用通信経路設定方法の実施例１である。図２は通信経路の確立手順を示し、図３は通信経路の終了手順を示す。実施例１は、端末（AT）がSIPクライアント機能を有する場合（例えばcdma2000 EVDOなど）である。

まず図２を参照して、実施例１に係るメディアデータ用通信経路の確立手順を説明する。
図２において、ステップＳ１では、端末（＃１）１が無線接続している基地局（＃１）２との間でPPP（Point to Point Protocol）セッションを確立する。ステップＳ２では、基地局（＃１）２が、PDIF（＃１）８との間でIKEv2に基づくIPSecトンネルを確立する。このとき、基地局（＃１）２は、PDIF（＃１）８及びAAA１０と連携し、端末（＃１）１の認証を行う。ステップＳ３では、端末（＃１）１と基地局（＃１）２の間で、IPアドレスの割当てを行う。これにより、端末（＃１）１には、以降の通信に用いるIPアドレスが割り当てられる。同様にして、端末（＃２）１と基地局（＃２）２の間でPPPセッションを確立し、基地局（＃２）２とPDIF（＃２）８の間でIKEv2に基づくIPSecトンネルを確立し、端末（＃２）１にIPアドレスを割り当てる。
なお、以降の説明において、基地局（＃１）２とPDIF（＃１）８の間、基地局（＃２）２とPDIF（＃２）８の間、では、それぞれのIPSecトンネルを利用して通信が行われるものとする。

ステップＳ４では、端末（＃１）１がSIP登録メッセージをCSCF１３へ送信する。このとき、端末（＃１）１は基地局（＃１）２の基地局情報をSIP登録メッセージ中に含める。例えば、SIPメッセージのヘッダ（例えばP-Access-Network-Infoヘッダ）に含める。基地局情報は、基地局２の通信アドレス（IPアドレスやポート番号など）を有する。CSCF１３は、SIP登録メッセージに基づいてユーザの認証を行うと共に、SIP登録メッセージから基地局情報を取得し記憶する。ステップＳ５では、同様に、端末（＃２）１がSIP登録メッセージをCSCF１３へ送信する。このとき、端末（＃２）１は基地局（＃２）２の基地局情報をSIP登録メッセージ中に含める。CSCF１３は、SIP登録メッセージに基づいてユーザの認証を行うと共に、SIP登録メッセージから基地局情報を取得し記憶する。これにより、CSCF１３は、各端末（＃１，＃２）１が無線接続している各基地局（＃１，＃２）２の基地局情報を得る。

ステップＳ６では、端末（＃１）１が通信相手（端末（＃２））に向けた“SIP INVITEメッセージ”をCSCF１３へ送信する。ステップＳ７では、CSCF１３が、該“SIP INVITEメッセージ”を通信相手の端末（＃２）１に転送する。

ステップＳ８では、端末（＃２）１が着信許可を通知するために“200 OKメッセージ”をCSCF１３へ返信する。ステップＳ９では、CSCF１３が、該“200 OKメッセージ”を通信相手の端末（＃１）１に転送する。このとき、CSCF１３は、“200 OKメッセージ”に含まれるSDP（Session Description Protocol）部の情報を解読し、端末（＃１，＃２）１のそれぞれの通信アドレス（IPアドレスやポート番号など）及びQoS情報などを取得する。これにより、CSCF１３は、“200 OKメッセージ”に基づいて、開始セッションを特定する。さらに、CSCF１３は、鍵を生成する。この鍵は、基地局（＃１，＃２）２間における直接的なIPSecトンネルで使用するための鍵であり、基地局（＃１，＃２）２の双方に共通の一時的な鍵（以下、共通鍵（図中はTempKey）と称する）である。

ステップＳ１０では、CSCF１３が、開始セッションに係るゲート開放を指示するゲート制御メッセージをPCRF（＃１）１４へ送信する。このとき、CSCF１３は、ゲート制御メッセージ中に、端末（＃１，＃２）１のそれぞれの通信アドレス及びQoS情報に加えて、さらに基地局（＃２）２の基地局情報及び共通鍵を含める。ステップＳ１１では、PCRF（＃１）１４が、ゲート制御メッセージに基づいてPDIF（＃１）８へゲートの開放許可を通知する。このとき、PCRF（＃１）１４は、ゲート制御メッセージに含まれている基地局（＃２）２の基地局情報及び共通鍵をPDIF（＃１）８へ送る。ステップＳ１２では、PDIF（＃１）８が、“IKEv2 INFORMATIONALメッセージ”を用いて、基地局（＃２）２の基地局情報及び共通鍵を基地局（＃１）２へ送る。

ステップＳ１３では、CSCF１３が、開始セッションに係るゲート開放を指示するゲート制御メッセージをPCRF（＃２）１４へ送信する。このとき、CSCF１３は、ゲート制御メッセージ中に、端末（＃１，＃２）１のそれぞれの通信アドレス及びQoS情報に加えて、さらに基地局（＃１）２の基地局情報及び共通鍵を含める。ステップＳ１４では、PCRF（＃２）１４が、ゲート制御メッセージに基づいてPDIF（＃２）８へゲートの開放許可を通知する。このとき、PCRF（＃２）１４は、ゲート制御メッセージに含まれている基地局（＃１）２の基地局情報及び共通鍵をPDIF（＃２）８へ送る。ステップＳ１５では、PDIF（＃２）８が、“IKEv2 INFORMATIONALメッセージ”を用いて、基地局（＃１）２の基地局情報及び共通鍵を基地局（＃２）２へ送る。これにより、基地局（＃１，＃２）２は、それぞれ通信相手の基地局情報及び共通鍵を取得する。

ステップＳ１６では、基地局（＃１，＃２）２が、共通鍵を用いて、お互いの間で直接的にIPSecトンネルを確立する。このとき、基地局（＃１，＃２）２は、端末（＃１，＃２）１間で送受信されるメディアデータを該IPSecトンネル経由で転送するように、ルートテーブルを設定する。これにより、基地局（＃１，＃２）２は、端末（＃１，＃２）１間で送受信されるメディアデータを該IPSecトンネル経由で転送する。

ステップＳ１７では、端末（＃１，＃２）１が、RTP（Real-time Transport Protocol）を用いて、メディアデータの送受信を行う。このメディアデータは、基地局（＃１，＃２）２間における直接的なIPSecトンネルを通って、一方の基地局２から他方の基地局２へ伝送される。

次に、図３を参照して、実施例１に係るメディアデータ用通信経路の終了手順を説明する。
図３において、端末（＃１，＃２）１が、RTPを用いてメディアデータの送受信を行っている（ステップＳ１７）。基地局（＃１，＃２）２は、基地局（＃１，＃２）２間の直接的なIPSecトンネルを用いて、端末（＃１，＃２）１間で送受信されるメディアデータを伝送している。

ステップＳ２１では、端末（＃１）１が、メディアデータの送受信の終了後に、通信相手（端末（＃２））に向けた“SIP BYEメッセージ”をCSCF１３へ送信する。ステップＳ２２では、CSCF１３が、該“SIP BYEメッセージ”を通信相手の端末（＃２）１に転送する。

ステップＳ２３では、端末（＃２）１が通信終了許可を通知するために“200 OKメッセージ”をCSCF１３へ返信する。ステップＳ２４では、CSCF１３が、該“200 OKメッセージ”を通信相手の端末（＃１）１に転送する。このとき、CSCF１３は、“200 OKメッセージ”に基づいて、終了セッションを特定する。

ステップＳ２５では、CSCF１３が、終了セッションに係るゲート設定を指示するゲート制御メッセージをPCRF（＃１）１４へ送信する。このとき、CSCF１３は、ゲート制御メッセージ中に、基地局（＃２）２の基地局情報を含める。ステップＳ２６では、PCRF（＃１）１４が、ゲート制御メッセージに基づいてPDIF（＃１）８へゲート設定を通知する。このとき、PCRF（＃１）１４は、ゲート制御メッセージに含まれている基地局（＃２）２の基地局情報をPDIF（＃１）８へ送る。ステップＳ２７では、PDIF（＃１）８が、“IKEv2 INFORMATIONALメッセージ”を用いて、基地局（＃２）２の基地局情報を基地局（＃１）２へ送る。

ステップＳ２８では、CSCF１３が、終了セッションに係るゲート設定を指示するゲート制御メッセージをPCRF（＃２）１４へ送信する。このとき、CSCF１３は、ゲート制御メッセージ中に、基地局（＃１）２の基地局情報を含める。ステップＳ２９では、PCRF（＃２）１４が、ゲート制御メッセージに基づいてPDIF（＃２）８へゲート設定を通知する。このとき、PCRF（＃２）１４は、ゲート制御メッセージに含まれている基地局（＃１）２の基地局情報をPDIF（＃２）８へ送る。ステップＳ３０では、PDIF（＃２）８が、“IKEv2 INFORMATIONALメッセージ”を用いて、基地局（＃１）２の基地局情報を基地局（＃２）２へ送る。

ステップＳ３１では、基地局（＃１，＃２）２が、お互いの間の直接的なIPSecトンネルを解除する。このとき、基地局（＃１，＃２）２は、端末（＃１，＃２）１間で送受信されるメディアデータを該IPSecトンネル経由で転送するように設定していた、ルートテーブルを解除する。

図４、図５は本発明に係るメディアデータ用通信経路設定方法の実施例２である。図４は通信経路の確立手順を示し、図５は通信経路の終了手順を示す。実施例２は、端末（AT）がSIPクライアント機能を有していない場合（例えばcdma2000 1Xなど）である。実施例２では、基地局(BS）がSIPクライアント機能を有する。そして、基地局(BS）が、端末（AT）からのメディアデータ通信（例えば、VoIPを用いた音声通信）の呼設定要求に応じて、SIPクライアントの代理を行う。

まず図４を参照して、実施例２に係るメディアデータ用通信経路の確立手順を説明する。
図４において、ステップＳ４１，Ｓ４２では、端末（＃１）１が無線接続している基地局（＃１）２との間で、無線リンク上のシグナリングチャネル（RCH/ACH）を確立する。ステップＳ４３では、基地局（＃１）２が、PDIF（＃１）８との間でIKEv2に基づくIPSecトンネルを確立する。このとき、基地局（＃１）２は、PDIF（＃１）８及びAAA１０と連携し、端末（＃１）１の認証を行う。同様にして、端末（＃２）１と基地局（＃２）２の間で無線リンク上のシグナリングチャネル（RCH/ACH）を確立し、基地局（＃２）２とPDIF（＃２）８の間でIKEv2に基づくIPSecトンネルを確立する。
なお、以降の説明において、基地局（＃１）２とPDIF（＃１）８の間、基地局（＃２）２とPDIF（＃２）８の間、では、それぞれのIPSecトンネルを利用して通信が行われるものとする。

ステップＳ４４では、基地局（＃１）２が、端末（＃１）１の代理としてSIP登録メッセージをCSCF１３へ送信する。このとき、基地局（＃１）２は、自己の基地局情報をSIP登録メッセージ中に含める。例えば、SIPメッセージのヘッダ（例えばP-Access-Network-Infoヘッダ）に含める。基地局情報は、基地局２の通信アドレス（IPアドレスやポート番号など）を有する。CSCF１３は、SIP登録メッセージに基づいてユーザの認証を行うと共に、SIP登録メッセージから基地局情報を取得し記憶する。ステップＳ４６では、同様に、基地局（＃２）２が、端末（＃２）１の代理としてSIP登録メッセージをCSCF１３へ送信する。このとき、基地局（＃２）２は、自己の基地局情報をSIP登録メッセージ中に含める。CSCF１３は、SIP登録メッセージに基づいてユーザの認証を行うと共に、SIP登録メッセージから基地局情報を取得し記憶する。これにより、CSCF１３は、各端末（＃１，＃２）１が無線接続している各基地局（＃１，＃２）２の基地局情報を得る。

ステップＳ４５では、端末（＃１）１が、通信相手（端末（＃２））との通信を行うために、基地局（＃１）２との間で、無線リンク上の通信チャネル（TCH）を確立する。ステップＳ４７では、基地局（＃１）２が、該通信チャネル（TCH）の確立に応じて、通信相手（端末（＃２））が無線接続している基地局（＃２）２に向けた“SIP INVITEメッセージ”をCSCF１３へ送信する。ステップＳ４８では、CSCF１３が、該“SIP INVITEメッセージ”を基地局（＃２）２に転送する。これにより、基地局（＃２）２は、端末（＃２）１との間で、無線リンク上の通信チャネル（TCH）を確立する。

ステップＳ４９では、基地局（＃２）２が、該通信チャネル（TCH）の確立に応じて、着信許可を通知するために“200 OKメッセージ”をCSCF１３へ返信する。ステップＳ５０では、CSCF１３が、該“200 OKメッセージ”を基地局（＃１）２に転送する。このとき、CSCF１３は、“200 OKメッセージ”に含まれるSDP部の情報を解読し、基地局（＃１，＃２）２のそれぞれの通信アドレス（IPアドレスやポート番号など）及びQoS情報などを取得する。これにより、CSCF１３は、“200 OKメッセージ”に基づいて、開始セッションを特定する。さらに、CSCF１３は、鍵を生成する。この鍵は、基地局（＃１，＃２）２間における直接的なIPSecトンネルで使用するための鍵であり、基地局（＃１，＃２）２の双方に共通の一時的な鍵（以下、共通鍵（図中はTempKey）と称する）である。

ステップＳ５１では、CSCF１３が、開始セッションに係るゲート開放を指示するゲート制御メッセージをPCRF（＃１）１４へ送信する。このとき、CSCF１３は、ゲート制御メッセージ中に、基地局（＃１，＃２）２のそれぞれの通信アドレス及びQoS情報に加えて、さらに基地局（＃２）２の基地局情報及び共通鍵を含める。ステップＳ５２では、PCRF（＃１）１４が、ゲート制御メッセージに基づいてPDIF（＃１）８へゲートの開放許可を通知する。このとき、PCRF（＃１）１４は、ゲート制御メッセージに含まれている基地局（＃２）２の基地局情報及び共通鍵をPDIF（＃１）８へ送る。ステップＳ５３では、PDIF（＃１）８が、“IKEv2 INFORMATIONALメッセージ”を用いて、基地局（＃２）２の基地局情報及び共通鍵を基地局（＃１）２へ送る。

ステップＳ５４では、CSCF１３が、開始セッションに係るゲート開放を指示するゲート制御メッセージをPCRF（＃２）１４へ送信する。このとき、CSCF１３は、ゲート制御メッセージ中に、基地局（＃１，＃２）２のそれぞれの通信アドレス及びQoS情報に加えて、さらに基地局（＃１）２の基地局情報及び共通鍵を含める。ステップＳ５５では、PCRF（＃２）１４が、ゲート制御メッセージに基づいてPDIF（＃２）８へゲートの開放許可を通知する。このとき、PCRF（＃２）１４は、ゲート制御メッセージに含まれている基地局（＃１）２の基地局情報及び共通鍵をPDIF（＃２）８へ送る。ステップＳ５６では、PDIF（＃２）８が、“IKEv2 INFORMATIONALメッセージ”を用いて、基地局（＃１）２の基地局情報及び共通鍵を基地局（＃２）２へ送る。これにより、基地局（＃１，＃２）２は、それぞれ通信相手の基地局情報及び共通鍵を取得する。

ステップＳ５７では、基地局（＃１，＃２）２が、共通鍵を用いて、お互いの間で直接的にIPSecトンネルを確立する。このとき、基地局（＃１，＃２）２は、端末（＃１，＃２）１間で送受信されるメディアデータを該IPSecトンネル経由で転送するように、ルートテーブルを設定する。これにより、基地局（＃１，＃２）２は、端末（＃１，＃２）１間で送受信されるメディアデータを該IPSecトンネル経由で転送する。

ステップＳ５８では、端末（＃１，＃２）１が、基地局（＃１，＃２）２との間で、メディアデータの送受信を行う。ステップＳ５９では、基地局（＃１，＃２）２が、RTP（Real-time Transport Protocol）を用いて、端末（＃１，＃２）１間で送受信されるメディアデータの送受信を行う。このメディアデータは、基地局（＃１，＃２）２間における直接的なIPSecトンネルを通って、一方の基地局２から他方の基地局２へ伝送される。

次に、図５を参照して、実施例２に係るメディアデータ用通信経路の終了手順を説明する。
図５において、端末（＃１，＃２）１間で送受信されるメディアデータは、基地局（＃１，＃２）２間における直接的なIPSecトンネルを通って、一方の基地局２から他方の基地局２へ伝送されている（ステップＳ５９）。

ステップＳ６１では、端末（＃１）１が、メディアデータの送受信の終了後に、基地局（＃１）２との間の無線リンク上の通信チャネル（TCH）を解除する。ステップＳ６２では、基地局（＃１）２が、該通信チャネル（TCH）の解除に応じて、通信相手（端末（＃２））が無線接続している基地局（＃２）２に向けた“SIP BYEメッセージ”をCSCF１３へ送信する。ステップＳ６３では、CSCF１３が、該“SIP BYEメッセージ”を基地局（＃２）２に転送する。これにより、基地局（＃２）２は、端末（＃２）１との間の無線リンク上の通信チャネル（TCH）を解除する（ステップＳ６４）。

ステップＳ６５では、基地局（＃２）２が通信終了許可を通知するために“200 OKメッセージ”をCSCF１３へ返信する。ステップＳ６６では、CSCF１３が、該“200 OKメッセージ”を基地局（＃１）２に転送する。このとき、CSCF１３は、“200 OKメッセージ”に基づいて、終了セッションを特定する。

ステップＳ６７では、CSCF１３が、終了セッションに係るゲート設定を指示するゲート制御メッセージをPCRF（＃１）１４へ送信する。このとき、CSCF１３は、ゲート制御メッセージ中に、基地局（＃２）２の基地局情報を含める。ステップＳ６８では、PCRF（＃１）１４が、ゲート制御メッセージに基づいてPDIF（＃１）８へゲート設定を通知する。このとき、PCRF（＃１）１４は、ゲート制御メッセージに含まれている基地局（＃２）２の基地局情報をPDIF（＃１）８へ送る。ステップＳ６９では、PDIF（＃１）８が、“IKEv2 INFORMATIONALメッセージ”を用いて、基地局（＃２）２の基地局情報を基地局（＃１）２へ送る。

ステップＳ７０では、CSCF１３が、終了セッションに係るゲート設定を指示するゲート制御メッセージをPCRF（＃２）１４へ送信する。このとき、CSCF１３は、ゲート制御メッセージ中に、基地局（＃１）２の基地局情報を含める。ステップＳ７１では、PCRF（＃２）１４が、ゲート制御メッセージに基づいてPDIF（＃２）８へゲート設定を通知する。このとき、PCRF（＃２）１４は、ゲート制御メッセージに含まれている基地局（＃１）２の基地局情報をPDIF（＃２）８へ送る。ステップＳ７２では、PDIF（＃２）８が、“IKEv2 INFORMATIONALメッセージ”を用いて、基地局（＃１）２の基地局情報を基地局（＃２）２へ送る。

ステップＳ７３では、基地局（＃１，＃２）２が、お互いの間の直接的なIPSecトンネルを解除する。このとき、基地局（＃１，＃２）２は、端末（＃１，＃２）１間で送受信されるメディアデータを該IPSecトンネル経由で転送するように設定していた、ルートテーブルを解除する。

上述したように本実施形態によれば、メディアデータが、基地局２間における直接的なIPSecトンネルを通って、一方の基地局２から他方の基地局２へ伝送される。従って、メディアデータの伝送においてPDIF８を経由しないので、たとえPDIF８が基地局２から遠隔に配置されていても、メディアデータの伝送遅延が増大することはない。これにより、メディアデータ通信（例えば、VoIPを用いた音声通信）の品質向上に寄与することができる。

また、メディアデータが一方の基地局２から他方の基地局２へとアクセスネットワーク４から直ぐに折り返されてくるので、非常に効率のよい通信経路となる。また、IPSecトンネルの利用において、パケットのカプセリングにおける開放及び設定が二度にわたり発生することがなく、該カプセリングによる処理遅延やPDIF８の負荷の増加がなくなる。

また、基地局間のIPSecトンネルは、常時確立しておく必要はなく、呼発生時のみに確立するため、基地局の負荷増大を防止することが可能である。また、SIPによる呼設定されたメディアデータのみが基地局間のIPSecトンネルを通り、他のデータはPDIF（ゲートウェイ装置）経由で伝送されるので、既存ネットワークへのアクセスも容易である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態に係る移動体通信システムの全体構成を示すブロック図である。 本発明に係るメディアデータ用通信経路設定方法の実施例１である。 本発明に係るメディアデータ用通信経路設定方法の実施例１である。 本発明に係るメディアデータ用通信経路設定方法の実施例２である。 本発明に係るメディアデータ用通信経路設定方法の実施例２である。 従来の移動体通信システムの全体構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…端末（無線端末装置）、２…基地局（無線基地局装置）、４…アクセスネットワーク（非セキュア網）、７…移動体コアネットワーク（セキュア網）８…PDIF（ゲートウェイ装置）、１３…CSCF（通信制御装置）

Claims (8)

1. 無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続するアクセスネットワークと、通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける通信経路設定方法であって、
   通信制御装置が、無線端末装置間のメディアデータ通信の呼設定手順において、該無線端末装置が無線接続している双方の無線基地局装置の基地局情報を受け取るステップと、
   通信制御装置が、通信相手の基地局情報及び前記双方の無線基地局装置に共通の鍵を前記双方の無線基地局装置へ送るステップと、
   無線基地局装置が、通信制御装置から送られた鍵を用いて、通信相手の無線基地局装置との間で、メディアデータ用に、IP層におけるセキュア通信路を確立するステップと、
   を含むことを特徴とする移動体通信システムにおける通信経路設定方法。
2. 無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続する非セキュア網と、非セキュア網とセキュア網の間に設けられたゲートウェイ装置と、セキュア網に設けられた通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける通信経路設定方法であって、
   通信制御装置が、無線端末装置間のメディアデータ通信の呼設定手順において、該無線端末装置が無線接続している双方の無線基地局装置の基地局情報を受け取るステップと、
   通信制御装置が、ゲートウェイ装置の制御手順において、通信相手の基地局情報及び前記双方の無線基地局装置に共通の鍵を前記双方の無線基地局装置へ送るステップと、
   無線基地局装置が、通信制御装置から送られた鍵を用いて、通信相手の無線基地局装置との間で、メディアデータ用に、IP層におけるセキュア通信路を確立するステップと、
   を含むことを特徴とする移動体通信システムにおける通信経路設定方法。
3. 通信制御装置は、前記双方の無線基地局装置に共通の鍵として、一時的な鍵を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動体通信システムにおける通信経路設定方法。
4. 無線基地局装置は、ゲートウェイ装置との間で、前記メディアデータ用とは別に、IP層におけるセキュア通信路を確立し、該セキュア通信路を用いてセキュア網に接続することを特徴とする請求項２に記載の移動体通信システムにおける通信経路設定方法。
5. 無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続するアクセスネットワークと、通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける無線基地局装置であって、
   通信制御装置から送られた、無線端末装置間のメディアデータ通信における通信相手の基地局情報及び該通信相手の無線基地局装置の間で共通の鍵を、受け取る受信手段と、
   該鍵を用いて、通信相手の無線基地局装置との間で、メディアデータ用に、IP層におけるセキュア通信路を確立するセキュア通信路確立手段と、
   を備えたことを特徴とする無線基地局装置。
6. 無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続するアクセスネットワークと、通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける通信制御装置であって、
   無線端末装置間のメディアデータ通信の呼設定手順において、該無線端末装置が無線接続している双方の無線基地局装置の基地局情報を受け取る受信手段と、
   通信相手の基地局情報及び前記双方の無線基地局装置に共通の鍵を前記双方の無線基地局装置へ送る送信手段と、
   を備えたことを特徴とする通信制御装置。
7. 無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続する非セキュア網と、非セキュア網とセキュア網の間に設けられたゲートウェイ装置と、セキュア網に設けられた通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける無線基地局装置であって、
   通信制御装置から送られた、無線端末装置間のメディアデータ通信における通信相手の基地局情報及び該通信相手の無線基地局装置の間で共通の鍵を、ゲートウェイ装置経由で受け取る受信手段と、
   該鍵を用いて、通信相手の無線基地局装置との間で、メディアデータ用に、IP層におけるセキュア通信路を確立するセキュア通信路確立手段と、
   を備えたことを特徴とする無線基地局装置。
8. 無線端末装置と、無線端末装置との間で無線接続する無線基地局装置と、無線基地局装置が接続する非セキュア網と、非セキュア網とセキュア網の間に設けられたゲートウェイ装置と、セキュア網に設けられた通信制御装置とから構成される移動体通信システムにおける通信制御装置であって、
   無線端末装置間のメディアデータ通信の呼設定手順において、該無線端末装置が無線接続している双方の無線基地局装置の基地局情報を受け取る受信手段と、
   ゲートウェイ装置の制御手順において、通信相手の基地局情報及び前記双方の無線基地局装置に共通の鍵を前記双方の無線基地局装置へ送る送信手段と、
   を備えたことを特徴とする通信制御装置。

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