JP4138742B2

JP4138742B2 - セルラーネットワークによって援助された端末のアドホックネットワーク化

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Publication number: JP4138742B2
Application number: JP2004515124A
Authority: JP
Inventors: ロマンピチナ; ケイヨラヘトカンガス; カイムストネン
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2003-06-21
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-06-21
Also published as: US20030235174A1; EP1516462A2; US20050152396A1; AU2003236959A8; CN1663198A; WO2004001521A2; JP2005530444A; US7573904B2; AU2003236959A1; WO2004001521A3; US6904055B2

Description

本発明はＩＰネットワークに関し、より特定的には、セルラーネットワークによる援助の下に端末間にアドホックネットワークを確立することに関する。

モバイル通信デバイス及びモバイルネットワークの開発は急速に進歩している。当初はアナログモバイルネットワークが音声通信及び簡単なページング機能を可能にした。その後に、ディジタルモバイルネットワークが暗号化、発信者識別、及び短いメッセージサービス（ＳＭＳ）テキストメッセージのような音声及びデータ通信に対してより進歩した機能を提供するようになった。最近になって第三世代（３Ｇ）モバイルＩＰネットワーク技術が開発され、ユーザはモバイルデバイスを用いて内容豊富な媒体、情報、及び娯楽に容易にアクセスすることができる。

ネットワークが進歩するにつれて、ＷＬＡＮセルラーネットワーク化が重要な研究課題になってきた。多くの人々は、ＷＬＡＮが３Ｇの発展に重要な構成要素であると考えている。例えば、３ＧＰＰは現在ＷＬＡＮ／ＵＭＴＳの網間接続が実現可能か否かの検討を行っている。関心は３ＧＰＰだけに留まらず、３ＧＰＰ２及びモバイル無線インターネットフォーラム（ＭＷＩＦ）も興味を示している。セルラーネットワークとアドホック可能なネットワークとの間の網間接続を検討している他の技術は、例えばブルートゥース、赤外及び無線ルーティング（ＷＲ）に見ることができる。

２つのモバイル端末間のデータの交換は、もしそれがセルラーインフラストラクチャによって遂行されれば、またはもし両端末が同一位置にあれば高価になりかねない。高レート（及び、ボリュームも）トラフィックローカルを保つためにＷＬＡＮ、ブルートゥースまたは赤外、または他の何等かのピア・トゥー・ピアインタフェースを使用することは、コスト、帯域幅、及びスペクトル利用率の観点から効率的である。現在のＷＬＡＮ、赤外（ＩＲ）及び新しいブルートゥース／ＩＥＥＥ 802.15（ＢＴ）標準はこのインタフェースを可能にしているが、端末間に所望の信用できる安全保護レベルを達成することは困難であり、またその取扱いが不器用である。典型的には、接続セットアップは手動で行われてきた。更に、ＷＬＡＮ／ＢＴ／ＩＲ／ＷＲだけを使用するか、または他の非セルラー接続を使用する場合には、セルラーオペレータの収益が失われる。しかしながら、問題は、現在の解決方法が提供する機能性及びユーザビリティが制限されることである。現在、例えばＷＬＡＮのための接続セットアップがＩＥＥＥ 802.11ｂに標準化されている。

セルラーオペレータにより制御されるデバイスを使用して安全なリンクを確立するための方法、及び、インフラストラクチャをバイパスすることによって付加的な収益のためにオペレータを避けるツールを提供する、ローカル交換に上記オペレータを関連させる方法が、必要とされている。本発明はこれらの問題等に鑑みてなされたものである。

本発明は、上述した欠点、欠陥、及び問題に対処することを指向するものであり、以下の詳細な説明から理解されるであろう。

本発明の一面によれば、非セルラー無線インタフェースを装備したモバイルノードは、セルラーネットワークの援助の下に高データ転送速度ピア・トゥー・ピアアドホック接続を確立することができる。セルラーネットワークは、ユーザ認証、ピア識別、安全な非セルラー接続セットアップのための認証キー分配、無線資源管理メッセージ、並びにサービスに対する課金及び請求のためのシグナリングを供給することができる。これは、もし端末の１つが音楽、ゲーム、ストリーミングビデオ等のサーバーである場合には、特に然りである。

本発明の別の面によれば、端末間の高速且つ安全なアドホック通信のために、非セルラーリンクを使用することができる。シグナリングは、非セルラー無線アクセスネットワークを通して、またはデュアルモード端末を使用してセルラー無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を通しての何れかで伝送することができる。シグナリング転送媒体を組合わせることも可能である。例えば、１つのユーザはＷＬＡＮＲＡＮを通してシグナリングを伝送することができ、他のユーザはセルラーシステムを通してシグナリングを伝送することができる。

本発明の別の面によれば、セルラーシステムは、ユニバーサルモバイル通信システム（ＵＭＴＳ）に限定されない。本明細書において使用するセルラーネットワークとは、オペレータによって操作される何等かのモバイルネットワークのことをいう。例えば、セルラーネットワークは、限定するものではないが、ＣＤＭＡ 2000、ＷＣＤＭＡ、及びＷＬＡＮのような種々の無線アクセスネットワーク技術を使用するＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳであることができる。同様に、非セルラーネットワーク及びアドホックリンクのためのインタフェースは、ＢＲＡＮハイパーラン、ハイパーラン２、ＩＥＥＥ 802.11ａ、ｂ、ｇ、マルチメディアモバイルアクセス通信（ＭＭＡＣ）、高速無線アクセス（ＨＩＳＷＡ）、ブルートゥース、ＩＥＥＥ 802.15等を含む短距離無線方式のファミリーの何れかであることができる。短距離接続は、本発明の思想から逸脱することなく、配線式または赤外であることさえもできる。

本発明のさらなる面によれば、モバイルユーザの識別及び認証のために、及び安全な非セルラーリンクを確立し、１もしくはそれ以上の暗号化キーまたはトークンを引渡すために、セルラーインフラストラクチャを使用する。必要な暗号化キーまたは安全なアソシエーショントークンの数及び種類は、ネットワーク内に使用されている１もしくは複数の安全保護方法に依存する（本発明の一部ではない）。如何なる種類の１もしくは複数の適当な安全保護方法も、本発明に従って使用することができる。これはプロセスを容易にし、そして多分、付加的なオペレータ収益がもたらされる。例えば、セルラーネットワークが提供する認証及び暗号化（安全保護）シグナリングサービスに課金することができる。別の課金可能なサービスの例は、セルラーネットワーク内の動的に更新されるレジスタに基づくルーティングサービス（アドホックネットワークの記述を作成し、その記述に基づいてモバイルノードのための最適化されたルーティング情報を供給する）であり得る。このような課金可能なサービスの更に別の例は、セルラーインフラストラクチャが提供し、オペレータが監視するＱoＳ（サービス品質）支援である。更に、もし端末の１つが商用サービスを提供するのであれば、この配列は、そのサービスに対して課金するためにセルラービリングインフラストラクチャの再使用を可能にする。

本発明の更に別の面によれば、通信を確立するためのセルラーネットワークから提供される援助の下に、アドホック通信リンクを通して通信することができる端末が提供される。この端末は、通信リンクを確立する際に使用するセルラーネットワークから、その端末のために最適化された情報を受信する。

本発明のさらなる面によれば、アドホックネットワークに関連するサービスを提供するためにセルラーネットワークに関連しているネットワークノードは、アドホックネットワークに関連している端末のためにアドホックネットワークの記述を形成することができる。このネットワークノードは、通信リンクの確立を援助するために端末から援助要求を受信する。要求に応答して、ネットワークノードは最適化された応答を端末へ供給する。最適化された応答は、ルーティング、品質向上、及び安全保護及び認証に関する情報を供給することができる。本発明の一実施の形態によれば、ネットワークノードはサーバーまたはレジスタ機能を遂行する。

以下の添付図面に基づく本発明の実施の形態の詳細な説明は単なる例示に過ぎず、本発明を実施することができる特定の実施の形態の例であることを理解されたい。各実施の形態は当業者が本発明を実施できるように十分詳細に説明されており、また本発明の思想または範囲から逸脱することなく他の実施の形態を利用することも、他の変更を施すことも可能である。従って、以下の詳細な説明は、本発明を限定する意図の下になされるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定されるものであることを理解されたい。

本明細書及び特許請求の範囲を通して使用され、そのようにしなくとも明確な意味を持っている用語以外の用語について、以下に明白な意味を定義しておく。用語“ノード”は、ネットワーク上のノードのことである。用語“モバイルノード”及び“端末”は、ネットワーク上のモバイルであるノードのことをいう。用語“支援ノード”は、“ＧＧＳＮ”及び“ＳＧＳＮ”の両方のノードのことをいう。用語“ユーザ”は、モバイルネットワーク上の資源と通信またはアクセスするために、モバイルデバイスを使用するビジネスまたは組織のような何等かの個人または顧客のことをいう。用語“オペレータ”は、ネットワークのような何かを維持またはサービスする何等かの技術者または組織のことをいう。用語“識別子”は、ユーザアドレス、ＩＭＳＩコード、ＭＳＩＳＤＮ番号、ＩＰアドレス、またはユーザまたは機器の位置または識別に関係する他の何等かの情報のことをいう。

本明細書に記述する実施の形態においては、ＡＡＡ（認証、許可、及び会計）デバイスを参照する。ＡＡＡは、認証、許可、及び会計（ＡＡＡ）ワーキンググループが開発したＩＥＴＦ標準である。このグループの作業は進行中であり、このワーキンググループの現存する、及び近未来の両方の議事録の全文を参照する。
http://www.ietf.org/html.charters/aaa-charter.html
を検索されたい。本発明の思想から逸脱することなく、ＡＡＡの代わりに、他の何等かの現存または将来システム及び方法を、認証、許可、及び会計のために使用することができる。

用語“ＡＡＡ”デバイスは、ＩＰネットワークに一般的に関連付けられたＡＡＡサーバーの機能を提供する何等かのデバイスのことをいう。セルラーネットワークの他のノードまたはシステムは、ＡＡＡ機能を提供することができる。これらは、限定するものではないが、課金センター、ゲートウェイ、資源管理エンティティ、位置レジスタ等のようなエンティティを含む。添付図面においては、類似部品には類似番号を付してある。更に、特記する場合、または以下の説明に矛盾する場合を除いて、単数表記は複数表記を含むものとする。

動作環境例
図１に、本発明が動作することができるデータネットワークに結合されたセルラーネットワーク例を示す。図示のように、ネットワーク１００は、モバイルノード（ＭＮ）１０５、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１１０、ＳＧＳＮ１１５、コアネットワーク１２０、ルーター１２５_D-F、オプションとしての認証、許可、及び会計（ＡＡＡ）サーバー３００、ＣＧＳＮ１３５_A-B、データネットワーク１４０、及びデータネットワーク１４５を含む。

以下に、ネットワーク１００の接続及び動作を説明する。ＭＮ１０５は、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１１０に結合されている。一般に、ＭＮ１０５は、無線アクセスネットワーク１１０のような無線ネットワークに接続することが可能な何等かのデバイスを含むことができる。これらのデバイスは、セルラー電話機、スマート電話機、ページャー、無線周波数（ＲＦ）デバイス、赤外（ＩＲ）デバイス、１もしくはそれ以上のこれらのデバイスを組合わせた集積デバイスなどを含む。ＭＮ１０５は更に、パーソナルディジタルアシスタンツ（ＰＤＡ）、ハンドヘルドコンピュータ、パーソナルコンピュータ、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサをベースとする、またはプログラム可能な家庭用エレクトロニクス、ネットワークＰＣ、ウェアラブルコンピュータ等を含むことができる。

無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１１０は無線資源を管理し、コアネットワーク１２０へアクセスするメカニズムをユーザに提供する。無線アクセスネットワーク１１０はＭＮ１０５のような無線通信可能なデバイスへ、及びこれらのデバイスから情報を転送する。無線アクセスネットワーク１１０は、無線及び配線式の両成分を含むことができる。例えば、無線アクセスネットワーク１１０は、配線式ネットワークにリンクされたセルラータワーを含むことができる。典型的には、セルラータワーがセル電話機、ページャー、及び他の無線デバイスへの、及びこれらからの通信を担い、配線式ネットワークが普通の電話機、長距離通信リンク等への通信を担う。

若干のノードは、ジェネラルパケット無線サービス（ＧＰＲＳ）ノードであることができる。例えば、サービングＧＰＲＳ支援ノード（ＳＧＳＮ）１１５は、ＲＡＮ１１０を通してＭＮ１０５のようなモバイルノードへ／からデータを送受することができる。ＳＧＳＮ１１５は、ＭＮ１０５に関する位置情報も維持する。ＳＧＳＮ１１５は、コアネットワーク１２０を通してＭＮ１０５とゲートウェイＧＰＲＳ支援ノード（ＧＧＳＮ）１３５_A-Bとの間を連絡する。本発明の一実施の形態によれば、ＡＡＡデバイス３００は、コアネットワーク１２０と通信する。

コアネットワーク１２０は、ＩＰパケットをベースとするバックボーンネットワークであることができ、ネットワーク内の支援ノードを接続するルーター１２５_D-Fのようなルーターを含む。ルーターは、メッセージの配信を促進する通信ネットワーク上の中間デバイスである。可能な接続のメッシュを通して多くのコンピュータをリンクしている単一のネットワーク上では、ルーターは送信されたメッセージを受信し、それらを利用可能なルートを通してそれらの正しい宛先へ転送する。ルーターは、簡単な計算デバイスであることも、または複雑な計算デバイスであることもできる。例えば、ルーターは、メモリ、プロセッサ、及びネットワークインタフェースユニットを含むコンピュータであることができる。

ＧＧＳＮ１３５_A-Bはルーター１３５_A-Cを通してコアネットワーク１２０に結合されており、ネットワーク１４０及びネットワーク１４５のようなデータネットワークへの無線ゲートウェイとして動作する。ネットワーク１４０及び１４５は、公衆インターネットまたは専用データネットワークであることができる。ＧＧＳＮ１３５_A-Bは、ＭＮ１０５がネットワーク１４０及びネットワーク１４５へアクセスすることを可能にする。

要約すれば、ＡＡＡデバイス３００は、アドホックネットワークを通しての通信に関してオペレータの制御の遂行を監視し、援助するために使用することができる。ＡＡＡデバイス３００は、通信媒体を通してコアネットワーク１２０に結合することができる。ＡＡＡデバイス３００は、オペレータによって、モバイルネットワーク１００に関連するポリシーを管理する命令を用いてプログラムすることができる。ＡＡＡデバイス３００は、オプショナルデバイスである。

オペレータは、特定のユーザまたはユーザのグループのために、異なるサービスクラスに基づいて新しい流れを受入れるか否かを決定するためのしきい値レベルをセットすることができる。ルーターまたはＡＡＡデバイス３００のような専用ネットワーク要素を、この目的のために使用することができる。ＡＡＡデバイスの使用は、認証、許可、及び会計ルールの強化を援助し、ユーザのためにエンド・トゥ・エンドサービス品質（ＱoＳ）の確保を援助する。オペレータは、異なるＡＡＡルールを提供する柔軟性を有している。例えば、会話トラフィックは、コアネットワークにおける優先フォワード（ＥＦ）クラスまたは保証フォワード（ＡＦ）クラスの何れか内へマップすることができる。オペレータは、各クラス毎に異なる課金構造を使用することができる。また、異なるシグナリング転送を使用してＡＡＡルールを確立することができる。

更に、コンピュータ及び他の関連デバイスを、ネットワーク１４０及びネットワーク１４５に接続することができる。公衆インターネット自体は、莫大な数の相互接続されたネットワーク、コンピュータ、及びルーターによって形成することができる。モバイルネットワーク１００は、図１に示す成分よりも多くの成分を含むことができる。しかしながら本発明を実施するための形態を説明するには、図示した成分で十分であろう。

上述したような通信リンク内で情報を伝送するために使用される媒体の例は、１つの型のコンピュータ可読媒体、即ち通信媒体である。一般的に、コンピュータ可読媒体は、計算デバイスがアクセスすることができる何等かの媒体を含む。通信媒体は、典型的に、搬送波または他の転送メカニズムのような被変調データ信号内にコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータを実現し、何等かの情報配信媒体を含む。用語“被変調データ信号”は、その特性セットの１もしくはそれ以上を有し、信号内に情報をエンコードしてあるように変化させた信号を意味している。例えば、通信媒体は、ツイステッドペア、同軸ケーブル、光ファイバ、導波管、その他の配線式媒体のような配線式媒体、及び音響、ＲＦ、赤外、その他の無線媒体のような無線媒体を含む。

図２に、本発明が動作する別のシステム例を示す。本システムにおいては、複数のローカルエリアネットワーク（“ＬＡＮ”）２２０_a-d、無線ローカルエリアネットワーク２５０_A-C、及びワイドエリアネットワーク（“ＷＡＮ”）２３０がルータ２１０によって相互接続されている。オプションとして、ＡＡＡデバイス３００をシステム内の種々の場所に結合してＡＡＡサービスを提供させることができる。異なるアーキテクチャ及びプロトコルに基づくＬＡＮ及びＷＬＡＮの相互接続されたセット上では、ルーターはＬＡＮ間のリンクとして動作し、一方から他方へメッセージを伝送可能にする。

ＬＡＮ内の通信リンクは、典型的に、ツイステッドワイヤーペア、光ファイバ、または同軸ケーブルを含み、ＷＬＡＮ内の通信リンクは無線リンクを含み、一方、ネットワーク間の通信リンクは、アナログ電話回線、Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、及びＴ4を含む完全または部分的専用ディジタル回線、統合サービスディジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）、ディジタル加入者回線（ＤＳＬ）、無線リンク、または他の通信リンクを使用することができる。更に、リモートコンピュータ２４０のようなコンピュータ、及び他の関連エレクトロニックデバイスを、モデム及び一時的電話リンクを介して、ＬＡＮ２２０_a-dまたはＷＡＮ２３０にリモート接続することができる。図２に示したＷＡＮ、ＬＡＮ、及びルーターの数は、本発明の思想または範囲から逸脱することなく増減させることができる。このように、インターネット自体は、莫大な数のこれらの相互接続されたネットワーク、コンピュータ、及びルーターによって形成することができ、また本発明の実施の形態は、本発明の思想及び範囲から逸脱することなくインターネットを通して実現することができる。この例におけるＷＬＡＮは、ＩＥＥＥ 802.11標準に定義されているＷＬＡＮの代わりに、如何なる種類の無線ローカルエリアネットワーク（例えば、ブルートゥース無線ネットワーク）をも表すことができることを理解されたい。

ＡＡＡデバイス３００は、端末間に非セルラー接続をセットアップするために、ユーザに課金し、許可するルールを維持するプログラムコードを含むことができる。

セルラーネットワークによる援助の下に非セルラーインタフェースを通しての端末のアドホックネットワーク化
図３に、本発明の種々の面によるセルラーネットワークによる援助の下に非セルラーインタフェースを通しての端末のアドホックネットワーク化の例を示す。説明の都合上、非セルラーインタフェースはＷＬＡＮアクセスネットワークであるものとする。この場合もこの非セルラーインタフェースは、本発明の思想から逸脱することなく、如何なる種類の非セルラーアクセスネットワークに置換することも可能である。図示のように、ネットワーク３００は、４つのドメイン、即ちインターネット３１５、セルラーコアネットワーク３２０、セルラーアクセスネットワーク３３０、及びＷＬＡＮアクセスネットワーク３２５を含む。端末は、Ｔ1 ３４０、Ｔ2 ３４５、Ｔ3 ３５０、Ｔ4 ３５５、Ｔ5 ３６０、及びＴ6 ３６５である。

ＷＬＡＮアクセスネットワーク３２５は、異なるレベルにおいてセルラーネットワークに配属することができる。

図示のように、端末（Ｔ1−Ｔ6）は互いに対にされ（Ｔ1とＴ2、Ｔ3とＴ4、及びＴ5とＴ6）、確立されたＷＬＡＮアドホックリンク（それぞれ、３７５、３８０、及び３８５）が例として示されている。端末Ｔ1、Ｔ2、及びＴ3は、シグナリングのためにＷＬＡＮアクセスネットワーク３２５を使用する。端末Ｔ4、Ｔ5、及びＴ6は、シグナリングのためにセルラーアクセスネットワーク３３０を使用する。

安全且つ容易な非セルラーアドホックリンク確立の目的のためのシグナリングは、セルラーネットワークへ転送される。ＷＬＡＮだけの端末または現在ＷＬＡＮアクセスに関係付けられているデュアルモード端末の場合、シグナリングはＷＬＡＮアクセスネットワークを通して転送される（Ｔ1−Ｔ2）。デュアルモード、ＷＬＡＮ、及びセルラーの場合、端末のためのシグナリングはＷＬＡＮリンクを通してＷＬＡＮアクセスネットワークへ、またはセルラーリンクを通してセルラーアクセスネットワークへ転送される（Ｔ3−Ｔ4、Ｔ5−Ｔ6）。両端末は、シグナリングのために同一のアクセスネットワークを使用しなければならないことはない。例えば、端末Ｔ3及びＴ4は、異なるアクセスネットワークを使用する。端末Ｔ3はＷＬＡＮアクセスネットワーク４２５を使用し、端末Ｔ4はセルラーアクセスネットワーク４３０を使用する。

シグナリングリンクを通して転送される情報は、多くの異なる型の情報を含むことができる。例えば、情報は、ユーザ認証、ユーザＩＤ検索（例えば、ＷＬＡＮインタフェースＭＡＣアドレス）、安全保護パラメータ、安全なＷＬＡＮアドホックリンク確立を可能にする暗号化キー及び／または認証及び安全保護アソシエーショントークン、無線資源管理メッセージ等を含むことができる。

多重ホップアドホックネットワークは、前述したようなインフラストラクチャ（図４及び関連説明参照）への各ユーザの制御接続によって援助され、ユーザの接続が局部的に確立されるように実現することもできる。ＷＬＡＮアドホックリンクを容易に確立できるようにするために、ピアの識別子がセルラーネットワークへ渡される。この識別子は、ＷＬＡＮ端末においては、インターナショナルモバイルステーションアイデンティティ（ＭＳＩ）コード（または、等価）であることができる。また、デュアルモード端末においては、非ＷＬＡＮ部分においても、ユーザ名（及びオペレータ）、ＩＳＤＮ電話番号、ネットワークアクセス識別子（ＮＡＩ）、またはユーザ間（識別子の言語交換）または端末間（例えば、ＲＦタグ、何等かの媒体を通して同報されるアイデンティティ、バーコード等）で容易に通信することができるものであることができる。

図４に、本発明の諸面に従って使用することができる多重ホップシグナリングシステムを示す。図示のように、多重ホップシグナリングシステム４００は、セルラーインフラストラクチャ４０５、端末Ｔ1（４１０）、端末Ｔ2（４１５）、端末Ｔ3（４２０）、セルラーインフラストラクチャへのアクセスリンク４２５及び４３０、及びＷＬＡＮアドホックリンク４３５及び４４０を含む。

若干の端末は、セルラーネットワークが提供するサービスにアクセスするために多重ホップシグナリングを使用することができる。多くの理由から、端末がセルラーインフラストラクチャ４０５が提供するサービスへの直接アクセスを有していないことがあり得る。例えば、若干の端末は、非セルラーネットワークのために構成された無線インタフェースだけを含んでいるかも知れない。更に、デュアルモード端末である他の端末は、セルラーネットワークのカバレッジ外にあるかも知れない。しかしながら、これらのデュアルモード端末は非セルラーネットワークへ接続できるかも知れない。多重ホップシグナリングを使用することによって、これらの端末は本発明に従って、セルラーネットワークが提供するサービスに到達することが可能になる。

図示のように、端末Ｔ3（４２０）はセルラーインフラストラクチャ４０５への直接的なアクセスを有していない。しかしながら、端末Ｔ3は、端末Ｔ2を通してセルラーインフラストラクチャが提供するサービスへ到達することができる。端末Ｔ3は、ＷＬＡＮアドホックリンク（４４０）を通して端末Ｔ2と通信する。ある時点には、端末Ｔ1（４１０）及びＴ2（４１５）は、リンク４２５及び４３０を通してセルラーインフラストラクチャ４０５が提供するサービスに直接接続される。しかしながら、他の時点には、これらの端末はセルラーネットワークカバレッジ外にあり得る。この状況においては、端末Ｔ2（４１５）のような端末は、それでもアドホックリンクを有し得る。この特定例によれば、端末Ｔ2は、端末Ｔ1を用いてＷＬＡＮアドホックリンク（４３５）を維持する。明らかに、この多重ホップシグナリングによれば、端末はセルラーインフラストラクチャが提供するサービスへ到達することができる。

図５に、本発明の諸面によるオペレータ制御中央レジスタシステムを示す。図示のように、中央レジスタシステム５００は、モバイルノードＴ1 ５１５、Ｔ2 ５２０、Ｔ3 ５２５、Ｔ4 ５３０、及びＴ5 ５３５、及び中央レジスタ５１０を含む。端末Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、及びＴ4は、それらが非セルラーリンクを使用して互いに通信することができるように配列されている。しかしながら、端末Ｔ5は、端末Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3、及びＴ4との通信にセルラーリンクを使用する。

セルラー電話機、またはセルラーカードを有するＰＤＡのようなモバイルノードは、オペレータが操作する中央レジスタ５１０を使用してアドホックネットワークを編成し、パケットを宛先ノードへルーティングすることができる。本発明の一実施の形態によれば、ネットワーク内のモバイルノードはセルラー無線（例えば、ＧＰＲＳ、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ）、及び非セルラー無線（例えば、ブルートゥース、ＩＲ、またはＷＬＡＮ）の両インタフェースを有している。

このオペレータは、モバイルノードのユーザにとってセルラーオペレータであることができ、またはサードパーティオペレータであることができる。アドホックネットワーク内のノードは、セルラー無線を通してオペレータ支援サービスを使用するオプション、またはサービスを用いずに管理を試みるオプションを有している。本発明の一実施の形態によれば、支援のオプション的な使用は、ノード内のルーティングアルゴリズム内に含まれる。オペレータ支援サービスを使用する場合、ノードはセルラー接続を通してそれら自体の定期的な更新情報を送る。支援サービスは、支援サービスとモバイルノードとの間の標準化シグナリングスキームを使用する。標準化シグナリングスキームによって、ノードはそれら自体の間で、及び共通オペレータと通信することが可能になる。このサービスの長所は、サービスの使用がアドホック接続の品質を改善することである。オペレータが、アドホックネットワーク内のモバイルノードに提供できるサービスの若干は、ルーティングを支援するアドホックネットワークトポロジ、サービス開示、アドホックネットワークアプリケーション（ゲーミング、または認証、許可、及び安全保護機能、位置関連情報等のような）のためのサーバーを含む。サービスの範囲は、アドホックネットワークリンク層内のマイクロモビリティ（この場合には、モバイルＩＰがＩＰ層内のマクロモビリティに配慮する）、またはマイクロ及びマクロの両モビリティ（この場合には、それはモバイルＩＰ（オペレータによって操作される中央ホームエージェント）の代替である）の何れかであることができる。

上述したように、モバイルノードは、それらの近傍に関する情報を中央レジスタ５１０へ送る。例えば、ブルートゥース近傍内のノードは、それらのノードがそれらの近傍に変化があったことを知ると、更新情報を中央レジスタ５１０へ送ることができる。この近傍変化情報は、例えば、新しいモバイル電話機への新しいブルートゥース、ＷＬＡＮ、または他のアドホック接続の情報、または若干のモバイル電話機へのブルートゥース、ＷＬＡＮ、または他のアドホック接続の切離しの情報を含むことができる。情報の伝送は、例えばＧＰＲＳ、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ接続、または他のある接続であることができるセルラー接続を介して行うことができる。

中央レジスタ５１０が受信したノードからの情報に基づいて、中央レジスタ５１０は記述、即ちネットワークの“イメージ”を形成する。この記述は、ネットワークの状態及び層、特にネットワークのアドホック部分を記述するのに適当な如何なるフォーマットであることもでき、これは要求された各接続毎の最適ルートを決定するために使用することができる。オペレータは、１より多くのサーバーを使用して中央レジスタ５１０の役割を遂行することができる。この特定例によれば、中央レジスタ５１０は、モバイルノード（５１５、５２０、５２５、及び５３０）から受信した全てのブルートゥース、ＷＬＡＮ、または他のアドホック接続可能なノード、及びそれらの接続の記述を形成する。

セルラーネットワークが提供するサービスを使用する時に、ノードは先ずセルラーネットワーク（即ち、この例では中央レジスタ）からの支援を依頼することから通信を開始する。サービス及びノードのＱoＳに依存して、中央レジスタはそのノードのために最適化された応答を戻す。この応答は、宛先への単一／多重ホップ接続ルートか、またはセルラー接続の使用の推奨の何れかであることができる。この応答は、シグナリングまたはデータメッセージであることができる１もしくはそれ以上のメッセージからなることができる。

オペレータ（またはサードパーティ組織）は、オペレータ制御サービスに課金することができる。これらのオペレータ制御アドホック通信サービスは、ローカル音声サービス、メッセージングサービス、転送サービス、または他のデータサービスのような何等かのローカル通信アプリケーションのために使用することができる。特定例として、ローカルマルチメディアメッセージングは、ローカルマルチメディアメッセージング通信のために、マルチモードセルラーメディアホンにおける非セルラー無線（例えば、ブルートゥース）の使用を可能にする。メディアホンからマルチメディアメッセージを送る時に、クライアントソフトウェアはセルラーネットワーク（本例では、オペレータのネットワーク内の中央レジスタ（例えば、サーバー））と接触し、受信者が非セルラーアドホックネットワーク内の少数のホップ環境内にあるか否かをチェックし、もし諾であれば、セルラーネットワークの代わりに非セルラー無線を通してメッセージを送る。

オペレータは、最小の投資で“無料ローカルマルチメディアメッセージング”をユーザに提供することができる。これはユーザをネットワークに惹き付け、ユーザは始めは主としてローカルにマルチメディアメッセージを送ることによってマルチメディアメッセージングに習熟するようになる。ユーザは、セルラー接続を通してマルチメディアメッセージングを使用することもできる。正規マルチメディアメッセージングのこの増加したボリュームは、オペレータにとって主要な収益である。本発明の一実施の形態によれば、サービスに対する価格付けは、セルラーネットワークが要求する支援の量に基づく。このオペレータ支援サービスが消費する量は、セルラーネットワークキャパシティの無視できる程の部分でしかない（マルチメディアメッセージングトラフィックの＜５％）。

図６に、本発明の諸面によるセルラーネットワークによる援助の下に非セルラーインタフェースを通しての端末のアドホックネットワーク化のためのプロセスを示す。開始ブロックの後に、プロセスはブロック６０５へ進み、プロセスはアドホックリンクを確立することを望む端末のアイデンティティを決定する。ブロック６１０において、プロセスは端末に関連付けられたネットワークを決定する。例えば、ある端末は、非セルラーネットワークに、セルラーネットワークに、または両者に結合することができる。ブロック６２０において、端末のためにシグナリング方法が選択される。シグナリング方法は、その端末も結合されているネットワークに関係付けられる。例えば、非セルラーだけの端末の場合、シグナリングは非セルラーアクセスネットワークを通して転送される。非セルラーネットワーク及びセルラーネットワークを通して通信できるデュアルモード端末の場合には、シグナリングは非セルラーリンクを通して非セルラーアクセスネットワークへ、またはセルラーリンクを通してセルラーアクセスネットワークへ転送することができる。例えば、１つの端末は非セルラーアクセスネットワークを使用することができ、別の端末はセルラーアクセスネットワークを使用することができる。ブロック６３０において、セルラーネットワークによる援助の下に端末間に安全保護接続が確立される。シグナリングリンクを通してセルラーネットワークへ転送される情報は、多くの異なる型の情報を含むことができる。例えば、情報は、ユーザ認証、ユーザＩＤ検索及びマッピング（例えば、ＭＳＩＳＤＮまたはＲＦタグアドレスから、ＷＬＡＮインタフェースＭＡＣアドレスへ）、安全な非セルラーアドホックリンク確立を可能にする安全保護パラメータ、無線資源管理メッセージ等を含むことができる。ブロック６４０において、安全保護接続が確立され、ネットワークがアドホック非セルラー接続を知った後に、ルールを遵守させることができる。例えば、アドホック非セルラー接続を使用する端末間の情報及びデータの流れに基づいて、端末のユーザに課金することができる。その後にプロセスは、終わりブロックへステップして他の動作を処理するために戻る。

上述した明細書、例、及びデータは、本発明の構成の製造及び使用を完全に説明している。本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、本発明の多くの実施の形態を実現可能であることから、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定されるものであることを理解されたい。

本発明を動作させることができるセルラーネットワーク例を示す図である。ローカルエリアネットワーク及びワイドエリアネットワークがルーターによって相互接続されているシステムの例の概要図である。セルラーネットワークによる援助の下に非セルラーインタフェースを通して端末をアドホックネットワーク化する例を示す図である。若干の端末がセルラーネットワークへの間接的接続（即ち、多重ホップ接続）を使用しているアドホックネットワーク例を示す図である。オペレータ制御中央レジスタシステムを示す図である。本発明の諸面により、セルラーネットワークによる援助の下に非セルラーインタフェースを通して端末をアドホックネットワーク化するためのプロセスを示す図である。

Claims

セルラーネットワークによる援助の下に非セルラーインタフェースを通して端末をアドホックネットワーク化する方法であって、
アドホックリンクの確立を望んでいる端末のアイデンティティを決定するステップと、上記端末に関連付けられたネットワークを決定するステップと、
上記端末のためのシグナリング伝送を選択するステップと、
上記セルラーネットワークの援助を得て上記端末間にアドホック手法により非セルラーインタフェースを介して安全な接続を確立するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
上記アドホックリンクに関係するルールを強化するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記アドホックリンクの確立を望んでいる端末のアイデンティティを決定するステップは更に、セルラーインフラストラクチャを使用するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記アドホックリンクの確立を望んでいる端末のアイデンティティを決定するステップは更に、上記端末から識別子を受信するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記端末に関連付けられたネットワークを決定するステップは更に、ある端末が非セルラーネットワークに結合される時点を決定するステップと、上記端末がセルラーネットワークに結合される時点を決定するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記端末に関係する更新情報を受信するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記更新情報の受信に応答して、アドホックネットワークの記述を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
ある端末が通信することを望む時点を決定するステップと、上記端末が中央レジスタからの援助を依頼した時に、上記端末のために最適化された応答を上記端末へ供給するステップとを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
上記端末のために最適化された応答を上記端末へ供給するステップは、上記端末へのルートを供給するステップを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
上記ルートは、単一のホップ接続ルートであることも、または多重ホップ接続ルートであることも、または上記セルラーネットワークの使用の推奨であることもできることを特徴とする請求項９に記載の方法。
上記セルラーネットワークの援助に対して課金するステップを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
上記端末に関連付けられたセルラーネットワークは、多重ホップシグナリングを介して接触されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
上記端末のためのシグナリング伝送媒体を選択するステップは、非セルラーのみの端末のためのシグナリングを伝送するために、非セルラーアクセスネットワークを選択するステップを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
上記端末のためのシグナリングは、セルラー無線アクセスネットワークを通して輸送することができることを特徴とする請求項５に記載の方法。
上記端末のためのシグナリング伝送媒体を選択するステップは、上記端末のためにシグナリング伝送媒体の組合わせの使用を可能にするステップを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
セルラーネットワークによる援助の下に端末をアドホックネットワーク化するシステムであって、
セルラーネットワークと通信するように配列されているインタフェースユニットを含む端末を備え、
上記セルラーネットワークは、
複数の端末と通信し、
アドホックリンクの確立を望んでいる端末のアイデンティティを決定し、
上記端末に関連付けられたネットワークを決定し、
上記端末のためのシグナリング伝送を選択し、
上記端末とアドホック手法により非セルラーインタフェースを介して安全な接続を確立する、
ように構成されていることを特徴とするシステム。
上記端末との通信は、直接通信リンク及び間接通信リンクから選択することができることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
上記安全なリンクに関連付けられたルールを強化するように動作する手段を更に備えていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
上記端末に関係する更新情報を受信するように構成されている中央レジスタを更に備えていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
上記中央レジスタは更に、上記更新情報の受信に応答してアドホックネットワークの記述を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
上記中央レジスタは更に、ある端末が、ある端末からの要求を受信することによって通信を望んでいる時点を決定するように構成され、上記端末は上記中央レジスタからの援助を依頼するように構成され、上記中央レジスタは上記通信に関係する上記端末のために最適化された応答を上記端末へ供給するように構成されていることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
上記端末への上記応答の供給は更に、上記中央レジスタが上記端末へルート情報を供給するように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
上記ルート情報は、単一ホップ接続ルートであることも、または多重ホップ接続ルートであることも、または上記セルラーネットワークの使用の推奨であることもできることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
上記中央レジスタは更に、上記セルラーネットワークの援助に対して課金するように構成されていることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
上記シグナリング伝送は、非セルラーアクセスネットワーク及びセルラー無線アクセスネットワークを通すことができることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
アドホックリンクの確立を望んでいる上記端末のアイデンティティを決定するように構成されている上記セルラーネットワークは更に、上記端末から識別子を受信することを含むことを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
上記識別子は、ユーザ名、ユーザアドレス、ＩＭＳＩコード、ＩＳＤＮ電話番号、及びＮＡＩを含むグループから選択することができることを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
上記識別子は、書込まれたノート、言語通信、ＲＦタグ、及びバーコードを通して通信されることを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
上記セルラーネットワークは更に、上記端末を認証し、安全なリンク確立のための少なくとも１つの暗号化キーを引渡すように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
上記セルラーネットワークは更に、少なくとも１つの安全保護アソシエーショントークンを引渡すように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
上記セルラーネットワークは更に、提供したサービスに対して課金するように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
セルラーネットワークによる援助の下に非セルラーインタフェースを通して端末をアドホックネットワーク化するシステムであって、
アドホックリンクの確立を望んでいる端末のアイデンティティを決定する手段と、
上記端末に関連付けられたネットワークを決定する手段と、
上記端末のためのシグナリング伝送を選択する手段と、
上記セルラーネットワークの援助を得て上記端末間にアドホック手法により非セルラーインタフェースを介して安全な接続を確立する手段と、
上記アドホックネットワーク化に関係するルールを強化する手段と、
を備えていることを特徴とするシステム。
セルラーネットワークによる援助の下に端末をアドホックネットワーク化する方法であって、上記端末はセルラーネットワークと通信するように配列されているインタフェースユニットを含み、上記インタフェースユニットはアドホックネットワークと通信するように配列されており、上記端末は、
上記セルラーネットワークへ識別子を送り、
通信リンクを確立するために上記セルラーネットワークからの援助を依頼し、
上記通信に関係する上記端末のために最適化された応答を上記セルラーネットワークから受信し、
上記受信した応答に基づいて他の端末とアドホック手法により非セルラーインタフェースを介して通信リンクを確立する、
ように配列されていることを特徴とする方法。
上記他の端末との通信リンクの確立は更に、安全保護及び認証情報の使用を含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
上記安全保護及び認証情報は、上記セルラーネットワークから受信することを特徴とする請求項３４に記載の方法。
上記他の端末との通信リンクの確立は更に、アドホックリンクの確立を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
セルラーネットワークによる援助の下にアドホックネットワーク化のために可能化される端末であって、
セルラーネットワークと通信するように配列されているセルラーネットワークインタフェースユニットと、
アドホックネットワークと通信するように配列されているアドホックインタフェースユニットと、
を備え、上記端末は、
上記セルラーネットワークへ識別子を送り、
通信リンクを確立するために上記セルラーネットワークからの援助を依頼し、
上記通信リンクに関係する上記端末のために最適化された応答を上記セルラーネットワークから受信し、
上記受信した応答に基づいて別の端末とアドホック手法により非セルラーインタフェースを介して通信リンクを確立する、
ように配列されていることを特徴とする端末。
上記端末は更に、上記セルラーネットワークから受信した安全保護及び認証情報を使用して上記通信リンクを確立するように配列されていることを特徴とする請求項３７に記載の端末。
非セルラーインタフェースを通して端末をアドホックネットワーク化することに関連付けられたサービスを提供するために、セルラーネットワークに関連付けられているネットワークノードであって、
アドホックネットワークの記述を形成する手段と、
アドホックネット手法により上記非セルラーインタフェースを介して安全な接続を確立することについての援助の要求を上記端末から受信する手段と、
上記援助の要求に応答して最適化された応答を上記端末へ供給する手段と、
を備えていることを特徴とするネットワークノード。
上記アドホックネットワークの記述を形成する手段は更に、アドホックネットワーク化に関連している端末から状態更新に関する情報を受信することを含む請求項３９に記載のネットワークノード。
上記端末への最適化された応答を上記端末へ供給することは、上記端末へルートを供給することからなることを特徴とする請求項４０に記載のネットワークノード。
上記ルートは、単一ホップ接続ルートであることも、または多重ホップ接続ルートであることもできることを特徴とする請求項４１に記載のネットワークノード。
上記ルートは、上記セルラーネットワークの使用の推奨であることができることを特徴とする請求項４２に記載のネットワークノード。
上記最適化された応答は更に、安全なリンク確立のための認証及び安全保護情報を含むことを特徴とする請求項４０に記載のネットワークノード。
非セルラーインタフェースを通して端末をアドホックネットワーク化することに関連付けられたサービスを提供するために、セルラーネットワークに関連付けられている装置であって、
アドホックネットワークと関連付けられた端末のためにアドホックネットワークの記述を形成する手段と、
上記端末間にアドホック手法により上記非セルラーインタフェースを介して安全な接続を確立することについての援助の要求を上記端末から受信する手段と、
上記援助の要求に応答して最適化された応答を上記端末へ供給する手段と、
を備えていることを特徴とする装置。