JP2009284114A - 無線lan通信システム、アクセスポイント装置及びそれらに用いるネットワーク間移行方法 - Google Patents

無線lan通信システム、アクセスポイント装置及びそれらに用いるネットワーク間移行方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 モバイルIP技術を利用することなく、無線LAN環境が変わっても無線通信を続けることが可能な無線LAN通信システムを提供する。
【解決手段】 無線LAN通信システムは、各々異なるネットワークにおいてそれぞれ無線LAN環境を構築する第1及び第2のアクセスポイント装置(AP2−0,AP2−1)を有する。第1及び第2のアクセスポイント装置(AP2−0,AP2−1)間においては、TCP/IPパケットにてフレーム転送を行っている。
【選択図】 図1

Description

本発明は無線LAN通信システム、アクセスポイント装置及びそれらに用いるネットワーク間移行方法に関し、特に無線LAN(Local Area Network)通信システムにおいて無線LAN端末のネッワーク間の移行に関する。
近年、光ファイバやADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)によるインターネット接続の急速な普及に伴い、家庭内に無線LAN(Local Area Network)通信システムを構築し、無線でインターネットに接続するのが一般的になってきている。
このような家庭内のブロードバンド接続または無線LAN通信システムには、
(1)ADSLやVDSL(Very high data rate Digital Subscriber Line)ブロードバンドルータを使用したインターネット常時接続である
(2)家庭内の複数のPC(Personal Computer)がDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)プロトコルやNAT(Network Address Translation)技術を利用して一つのグローバルIPアドレスを共有してインターネットに接続する
という特徴がある。
上記の特徴(1)を利用して、FON(フォン)(登録商標)のような無線LAN共有サービスが世界規模で急速に展開されている。この無線LAN共有サービスは普通のホットスポットと違い、無線通信インフラは特定の会社ではなくすべての無線LANユーザが作り上げ、すなわち、自宅の無線LANは一部他人に開放され、その代わりに自分が外出先に他人の無線LANを無料で使える無線LAN助け合いプロジェクトである。
一方、下記の特許文献1には、無線LANネットワークと携帯電話ネットワークとの切替えを行う方法として、無線LANネットワークとモバイルIPネットワークとの切替え方法が記載されている。
特快2005−311580号公報
しかしながら、本発明に関連する無線LAN通信システムでは、上記の特徴(2)によって、ユーザが無線LAN通信中にハンドオーバができない、例えば、Skype(登録商標)を利用して歩きながら無線IP電話で会話中に無線LAN環境が変わったら、会話が切断されてしまうという問題がある。
この問題は、上記の特許文献1に記載のようなモバイルIP技術を利用すれば解決することが可能だが、モバイルIPプロトコルの実装やシステムの構築が複雑であり、現実社会にあまり普及していないのが現状である。
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、モバイルIP技術を利用することなく、無線LAN環境が変わっても無線通信を続けることができる無線LAN通信システム、アクセスポイント装置及びそれらに用いるネットワーク間移行方法を提供することにある。
本発明による無線LAN通信システムは、各々異なるネットワークにおいてそれぞれ無線LAN(Local Area Network)環境を構築する第1及び第2のアクセスポイント装置を備え、
前記第1及び第2のアクセスポイント装置間においてTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)パケットにてフレーム転送を行っている。
本発明によるアクセスポイント装置は、自装置が属する自ネットワークとは異なるネットワークにおいて無線LAN(Local Area Network)環境を構築する他のアクセスポイント装置との間においてTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)パケットにてフレーム転送を行う手段を備えている。
本発明によるネットワーク間移行方法は、各々異なるネットワークにおいてそれぞれ無線LAN(Local Area Network)環境を構築する第1及び第2のアクセスポイント装置を含む無線LAN通信システムに用いるネットワーク間移行方法であって、
前記第1及び第2のアクセスポイント装置間においてTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)パケットにてフレーム転送を行っている。
本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、モバイルIP技術を利用することなく、無線LAN環境が変わっても無線通信を続けることができるという効果が得られる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明による無線LAN通信システムの概要について説明する。本発明による無線LAN通信システムは、異なったネットワーク間において、通信中の端末がシームレスに移行することできるようにするものである。
本発明による無線LAN通信システムは、プライベート通信用のプライベート(Private)無線SSID(Service Set IDentifier)[WEP(Wired Equivalent Privacy)暗号化で通信する]と、誰でも接続可能な公衆通信用のパブリック(Public)無線SSID(セキュリティなしで通信する)との二つのネットワーク(SSID)で構成されるアクセスポイント装置(AP:Access Point)を備えている。
本発明では、ユーザが自宅で無線LAN通信環境を構築し、ユーザ名や無線LAN端末やアクセスポイントのMAC(Media Access Control)アドレスを通信システム管理者に提供する。通信システム管理者は、ユーザ管理センタを設け、ユーザ側の情報を認証サーバに記録する。
ユーザは、自宅でプライベート無線SSIDに接続してデータを通信するが、自宅から離れた外部無線LAN環境にいたら、誰でも共有できるパブリック無線SSIDを経由してインターネットに接続する。
このような無線LAN接続環境では、一般的にADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)やVDSL(Very high data rate Digital Subscriber Line)ブロードバンドルータを設置している。上記の無線LAN接続環境では、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)プロトコルやNAT(Network Address Translation)技術を利用して、ローカルネットワークにある複数のPC(Personal Computer)を一つのグローバルIP(Internet Protocol)アドレスを共有してインターネットに接続する。
そのため、無線LAN端末に割当てられるIPアドレスが無線LAN接続環境によって変わるので、データ通信中に無線LAN端末が外部無線LAN環境1から外部無線LAN環境2に移動したら、データ通信が切れてしまう。すなわち、上記の無線LAN接続環境では、ネットワーク間でのハンドオーバができないという問題がある。
そこで、本発明では、無線LAN端末が外部無線LAN環境にてインターネットに接続した場合、外部無線LAN環境にあるアクセスポイント(AP#1)と自宅無線LAN環境にあるアクセスポイント(AP#0)との間に、別のTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)通信セッションを確立する。
本発明では、物理層やデータリンク層(MACレイヤ)の通信をアクセスポイント(AP#1)に任せ、その上のフレームデータをアクセスポイント(AP#1)とアクセスポイント(AP#0)との間のTCP/IPパケット転送によってアクセスポイント(AP#0)で処理する。
本発明では、二つのアクセスポイント(AP#1)とアクセスポイント(AP#0)とが擬似的に一つのアクセスポイントになって動作し、低いレイヤの処理[PCF(Point Coordination Function)、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)等]を、外部アクセスポイント(AP#1)で実現し、上位レイヤの処理(DHCP、TCP/IP通信)は、すべて自宅のアクセスポイント(AP#0)で実現している。
このため、無線LAN端末は、外部無線LAN環境にあるものの、擬似的に自宅の無線LANに接続したようになる。IPアドレスが自宅のルータに割り当てられ、インターネット接続用のグローバルIPアドレスも自宅のものになるので、外部無線LAN接続環境が変わっても(ハンドオーバ)、無線LAN端末のIPアドレスが変更しないため、データ通信が切れることなく続けることができる。
図1は本発明の第1の実施の形態による無線LAN通信システムの構成例を示すブロック図であり、図2は本発明の第1の実施の形態による無線LAN通信システムにおけるアクセスポイント装置間の通信を示す図である。
図1において、本発明の第1の実施の形態による無線LAN通信システムは、自宅無線LAN環境Aと、外部無線LAN環境Bと、ユーザ管理センタCと、インターネット100とから構成されている。
自宅無線LAN環境Aには、無線LAN端末1と、アクセスポイント装置2−0と、ルータ3−0と、情報端末(PC)4−0とが配設されている。外部無線LAN環境Bには、無線LAN端末1−1と、アクセスポイント装置2−1と、ルータ3−1と、情報端末(PC)4−1とが配設されている。ユーザ管理センタCには、認証サーバ5が配設されている。
アクセスポイント装置2−0,2−1は、プライベート通信用のプライベート無線SSIDと、誰でも接続可能なパブリック無線SSIDとの二つのネットワーク(SSID)で構成されている。
ユーザが自宅で無線LAN通信環境を構築し、ユーザ名や無線LAN端末1やアクセスポイント装置2−0のMACアドレスを通信システム管理者に提供する。通信システム管理者は、ユーザ管理センタBを設け、ユーザ側の情報を認証サーバ5に記録する。ユーザは、自宅でプライベート無線SSIDに接続してデータを通信するが、自宅から離れた外部無線LAN環境Bにいたら、誰でも共有できるパブリック無線SSIDを経由してインターネット100に接続する。
このような無線LAN接続環境では、一般的に、ADSLやVDSLブロードバンドルータを設置し、DHCPプロトコルやNAT技術を利用して、ローカルネットワークにある複数のPCを一つのグローバルIPアドレスを共有してインターネット100に接続する。
そのため、無線LAN端末1に割当てられるIPアドレスが無線LAN接続環境によって変わるので、データ通信中に無線LAN端末1が外部無線LAN環境Bから他の外部無線LAN環境に移動したら、データ通信が切れてしまう。すなわち、この場合には、ネットワーク間でのハンドオーバができないという問題がある。
そこで、本実施の形態では、無線LAN端末1が外部無線LAN環境Bにてインターネット100に接続した場合、外部無線LAN環境Bにあるアクセスポイント装置2−1と自宅無線LAN環境Aにあるアクセスポイント装置2−0との間に、別のTCP/IP通信セッションを確立し、物理層やデータリンク層(MACレイヤ)の通信をアクセスポイント装置2−1に任せ、その以上のフレームデータはアクセスポイント装置2−1とアクセスポイント装置2−0との間のTCP/IPパケット転送によってアクセスポイント装置2−0で処理する。
本実施の形態では、図2に示すように、二つのアクセスポイント装置2−0,2−1が擬似的に一つのアクセスポイント装置になって動作し、低いレイヤの処理(PCF、CSMA/CA等)を外部無線LAN環境Bにあるアクセスポイント装置2−1で実現し、上位レイヤの処理(DHCP、TCP/IP通信)をすべて自宅無線LAN環境Aにあるアクセスポイント装置2−0で実現する。
このため、無線LAN端末1は、外部無線LAN環境Bにあるものの、擬似的に自宅無線LAN環境Aに接続したようになる。IPアドレスが自宅無線LAN環境Aのルータ3−0に割り当てられ、インターネット接続用のグローバルIPアドレスも自宅のものになるので、外部無線LAN接続環境が変わっても(ハンドオーバ)、無線LAN端末1のIPアドレスが変更しないため、データ通信が切れることなく、続けることができる。
図3は本発明の第1の実施の形態によるアクセスポイント装置の構成例を示すブロック図である。図3において、アクセスポイント装置2は、アンテナ20と、無線LANインタフェース部21と、フレーム解析、制御部22と、パケット作成部23と、TCP/IP通信制御部24と、ブリッジ制御部25と、パケット解析、制御部26と、フレーム取り出し部27と、有線LANインタフェース部28とから構成されている。尚、図1のアクセスポイント装置2−0,2−1は、上記のアクセスポイント装置2と同様の構成になっているものとする。
無線LANインタフェース部21は、アクセスポイント装置2の機能で、ネットワーク物理層の通信関連部分である。フレーム解析、制御部22は、フレームの解析またはフレームをブリッジ制御部25に転送するか、アクセスポイント装置間のTCP/IPカプセル化するかを制御する部分である。
パケット作成部23は、受信フレームをMACアドレスやBSSID(Basic Service Set IDentifier)等のデータを変更してカプセル化し、アクセスポイント装置間のTCP/IPパケットを作成する部分である。TCP/IP通信制御部24は、アクセスポイント装置間のTCP/IP通信スタック、TCP/IPパケット通信制御の部分である。
ブリッジ制御部25は、アクセスポイント装置2の機能で、無線フレームデータを有線フレームに変換する部分である。パケット解析、制御部26は、上位層から受信したTCP/IPパケットを解析し、アクセスポイント装置2内のTCP/IPパケットか、アクセスポイント装置間のTCP/IPパケットかをチェック、制御する部分である。
フレーム取り出し部27は、アクセスポイント装置間のTCP/IPパケットからフレームデータを取り出し、MACアドレスやBSSID等のデータを変更して下位層に渡す部分である。有線LANインタフェース部28は、アクセスポイント装置2の機能で、ネットワーク物理層の通信関連部分である。
図4は本発明の第1の実施の形態における外部無線LAN環境での接続手順を示す図であり、図5は本発明の第1の実施の形態による無線LAN通信システムのハンドオーバ手順を示すシーケンスチャートであり、図6は本発明の第1の実施の形態における外部無線LAN環境でのハンドオーバ手順を示すシーケンスチャートである。
これら図1〜図6を参照して、本発明の第1の実施の形態による無線LAN通信システムの動作について説明する。最初に、自宅無線LAN環境Aでの動作について説明する。
まず、アクセスポイント装置2−0には、Private SSIDのWEPキーを設定する。次に、無線LAN端末1には、アクセスポイント装置2−0と同様のWEPキーを設定し、アクセスポイント装置2−0に接続する。
アクセスポイント装置2−0は、無線LAN端末1からの接続要求をチェックし、Private SSIDへの接続なら、通常のアクセスポイント装置の処理(認証、アソシエーション、ブリッジ機能)を行う。アクセスポイント装置2−0は、Public SSIDへの接続なら、外部無線LAN環境Bでの接続にしたがって動作する。
続いて、外部無線LAN環境Bでの動作について説明する。以下、図4の接続手順を参照して本実施の形態による無線LAN通信システムの動作について説明する。
無線LAN端末1側からは、外部無線LAN環境Bのアクセスポイント装置2−1のPublic SSIDを選択して接続する(図4のa1)。アクセスポイント装置2−1は、Public SSIDへの接続に対して、認証要求のフレームから無線LAN端末1のMACアドレスを取得し、ユーザ管理センタCにあるユーザ認証サーバ5に接続してユーザを認証する(図4のa2,a3)。
無線LAN端末1のユーザが自宅ではない、登録済みのユーザであれば、アクセスポイント装置2−1からアクセスポイント装置2−0に接続し、TCP/IPセッションを確立する(図4のa4)。
アクセスポイント装置2−1は、ネットワーク層へのフレームデータに対して、MACヘッダ(MACアドレス、BSSID等)を修正し、TCP/IPパケットでカプセル化して自宅無線LAN環境Aのアクセスポイント装置2−0に転送する(図4のa7)。
アクセスポイント装置2−1は、アクセスポイント装置2−0から受信したTCP/IPパケットを分解してフレームデータを取り出し、MACヘッダ(MACアドレス、BSSID等)を修正してからMAC層に渡す。
続いて、本実施の形態による無線LAN通信システムによる外部無線LAN環境B1,B2でのハンドオーバ手順について、図5及び図6の接続手順を参照して説明する。
外部無線LAN環境B1のアクセスポイント装置2−1に接続中の無線LAN端末1がアクセスポイント装置2−2へ移動する(図6のb1,b2)。その際、無線LAN端末1は、電波状況によって、アクセスポイント装置2−2からのシグナルが強ければ、アクセスポイント装置2−2に再アソシエーションを要求する(図6のb3)。
アクセスポイント装置2−2は、再アソシエーション要求から無線LAN端末1のMACアドレスを取得し、ユーザ管理センタCにあるユーザ認証サーバ5に接続し、ユーザを認証する(図6のb4,b5)。
アクセスポイント装置2−2は、アクセスポイント装置2−0に接続し、TCP/IPセッションを確立する(図6のb6)。これによって、アクセスポイント装置2−0は、アクセスポイント装置2−1とのTCP/IP通信を切断する(図6のb7)。
アクセスポイント装置2−2は、無線LAN端末1からの再アソシエーション要求に対して応答し(図6のb8)、アクセスポイント装置2−0との間のフレーム転送を行う(図6のb9,b10)。
このように、本実施の形態では、上記のような構成及び動作とすることで、無線通信中の無線LAN端末1が、現在の無線LAN環境とは異なった無線LAN環境でのシームレスなハンドオーバを実現することができる。
本発明の第1の実施の形態による無線LAN通信システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第1の実施の形態による無線LAN通信システムにおけるアクセスポイント装置間の通信を示す図である。 本発明の第1の実施の形態によるアクセスポイント装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第1の実施の形態における外部無線LAN環境での接続手順を示す図である。 本発明の第1の実施の形態による無線LAN通信システムのハンドオーバ手順を示すシーケンスチャートである。 本発明の第1の実施の形態における外部無線LAN環境でのハンドオーバ手順を示すシーケンスチャートである。
符号の説明
1,1−1 無線LAN端末
2,2−0〜2−2 アクセスポイント装置
3−0〜3−2 ルータ
4−0〜4−2 情報端末
5 認証サーバ
20 アンテナ
21 無線LANインタフェース部
22 フレーム解析、制御部
23 パケット作成部
24 TCP/IP通信制御部
25 ブリッジ制御部
26 パケット解析、制御部
27 フレーム取り出し部
28 有線LANインタフェース部
100 インターネット
A 自宅無線LAN環境
B,B1,B2 外部無線LAN環境
C ユーザ管理センタ

Claims (17)

  1. 各々異なるネットワークにおいてそれぞれ無線LAN(Local Area Network)環境を構築する第1及び第2のアクセスポイント装置を有し、
    前記第1及び第2のアクセスポイント装置間においてTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)パケットにてフレーム転送を行うことを特徴とする無線LAN通信システム。
  2. 前記第1及び第2のアクセスポイント装置は、擬似的に一つのアクセスポイントとして動作することを特徴とする請求項1記載の無線LAN通信システム。
  3. 前記第1のアクセスポイント装置が構築する自宅無線LAN環境に属する無線LAN端末が前記第2のアクセスポイント装置が構築する外部無線LAN環境にてインターネットに接続した場合、前記第2のアクセスポイント装置と前記第1のアクセスポイント装置との間にTCP/IP通信セッションを確立することを特徴とする請求項2記載の無線LAN通信システム。
  4. 前記第2のアクセスポイント装置は、無線LAN端末との通信において低いレイヤの処理を実行し、
    前記第1のアクセスポイント装置は、前記無線LAN端末との通信において上位レイヤの処理を実行することを特徴とする請求項3記載の無線LAN通信システム。
  5. 前記第2のアクセスポイント装置は、前記無線LAN端末との物理層及びデータリンク層の通信を行い、
    前記第1のアクセスポイント装置は、当該通信のフレームデータを前記第2のアクセスポイント装置との間のTCP/IPパケット転送によって処理することを特徴とする請求項4記載の無線LAN通信システム。
  6. 前記無線LAN端末は、前記自宅無線LAN環境においてプライベート通信用のプライベート無線SSID(Service Set IDentifier)にて前記第1のアクセスポイント装置に接続し、前記外部無線LAN環境において公衆通信用のパブリック無線SSIDにて前記第2のアクセスポイント装置に接続することを特徴とする請求項4または請求項5記載の無線LAN通信システム。
  7. 自装置が属する自ネットワークとは異なるネットワークにおいて無線LAN(Local Area Network)環境を構築する他のアクセスポイント装置との間においてTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)パケットにてフレーム転送を行う手段を有することを特徴とするアクセスポイント装置。
  8. 自装置と前記他のアクセスポイント装置とが、擬似的に一つのアクセスポイントとして動作することを特徴とする請求項7記載のアクセスポイント装置。
  9. 自装置が構築する自宅無線LAN環境に属する無線LAN端末が前記第2のアクセスポイント装置が構築する外部無線LAN環境にてインターネットに接続した場合、自装置と前記他のアクセスポイント装置との間にTCP/IP通信セッションを確立することを特徴とする請求項8記載のアクセスポイント装置。
  10. 前記他のアクセスポイント装置が、無線LAN端末との通信における低いレイヤの処理を実行する場合、自装置にて、前記無線LAN端末との通信における上位レイヤの処理を実行することを特徴とする請求項9記載のアクセスポイント装置。
  11. 前記他のアクセスポイント装置が、前記無線LAN端末との物理層及びデータリンク層の通信を行う場合、自装置にて、当該通信のフレームデータを前記他のアクセスポイント装置との間のTCP/IPパケット転送によって処理することを特徴とする請求項10記載のアクセスポイント装置。
  12. 各々異なるネットワークにおいてそれぞれ無線LAN(Local Area Network)環境を構築する第1及び第2のアクセスポイント装置を含む無線LAN通信システムに用いるネットワーク間移行方法であって、
    前記第1及び第2のアクセスポイント装置間においてTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)パケットにてフレーム転送を行うことを特徴とするネットワーク間移行方法。
  13. 前記第1及び第2のアクセスポイント装置が、擬似的に一つのアクセスポイントとして動作することを特徴とする請求項12記載のネットワーク間移行方法。
  14. 前記第1のアクセスポイント装置が構築する自宅無線LAN環境に属する無線LAN端末が前記第2のアクセスポイント装置が構築する外部無線LAN環境にてインターネットに接続した場合、前記第2のアクセスポイント装置と前記第1のアクセスポイント装置との間にTCP/IP通信セッションを確立することを特徴とする請求項13記載のネットワーク間移行方法。
  15. 前記第2のアクセスポイント装置が、無線LAN端末との通信において低いレイヤの処理を実行し、
    前記第1のアクセスポイント装置が、前記無線LAN端末との通信において上位レイヤの処理を実行することを特徴とする請求項14記載のネットワーク間移行方法。
  16. 前記第2のアクセスポイント装置が、前記無線LAN端末との物理層及びデータリンク層の通信を行い、
    前記第1のアクセスポイント装置が、当該通信のフレームデータを前記第2のアクセスポイント装置との間のTCP/IPパケット転送によって処理することを特徴とする請求項15記載のネットワーク間移行方法。
  17. 前記無線LAN端末が、前記自宅無線LAN環境においてプライベート通信用のプライベート無線SSID(Service Set IDentifier)にて前記第1のアクセスポイント装置に接続し、前記外部無線LAN環境において公衆通信用のパブリック無線SSIDにて前記第2のアクセスポイント装置に接続することを特徴とする請求項15または請求項16記載のネットワーク間移行方法。
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