JP4564023B2 - 無線通信ネットワークにおけるベアラ許可方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明はユニバーサル移動通信システム（UMTS）ネットワークのような無線通信システムでのベアラ許可に改良された機密保護を提供する方法とシステムに関する。

汎欧州移動通信システム（GSM）のデータサービスは移動通信の新しい時代に入った。初期のアナログセルラモデムは遅くて信頼性がないのでマーケットにとって魅力が無くなってしまった。今やデータのマーケットは前方へ（よりバースト的に）及び上方へ（さらなる情報へ）と動きつつあり、標準化協会はより高いデータ速度へと、しかしさらに注目に値することはパケットデータサービスに向けて作業しつつあるということである。このことは、データがネットワークを介してさらに効率的に、従ってさらにわずかな費用で送られ、アクセス時間も下げられるので、その魅力をエンドユーザに確実に広めることができる。

データアプリケーションの一般的傾向は、ますますバースト性のデータストリームを生成することであるから、これは回線交換接続の非効率な利用を助長する。さらに、少なくともインターネットアクセス需要の高まりのせいだけではなく、技術と顧客の期待が進むにつれて携帯ネットワークが普及していくと想定されるので、固定ネットワークはデータトラフィックの膨大な増加に遭遇している。現在のGSM交換ネットワークは狭帯域ISDN（サービス総合ディジタル網）に基づいているので、速度制限の理由はアクセスネットワークからコアネットワークに移る。

新しい一般パケット無線サービス（GPRS）はオペレータにパケット単位に課金する能力を提供し、また８倍までのスロットの無線インタフェース容量で高速ネットワーク全体のデータ転送をサポートする。GPRSは、サービングGPRSサポートノード（SGSN）とゲートウエイGPRSサポートノード（GGSN）という２つの新しいノードをGSMネットワークに導入する。SGSNはそのサービスエリア内で移動端末の位置を追跡し、移動端末へ／からパケットを送信し／受信して、それをRNC（無線ネットワークコントローラ）又はGGSNに伝える。GGSNは、外部ネットワークからパケットを受け取りそれをSGSNに伝えるか、又はSGSNからパケットを受け取りそれを外部ネットワークに伝える。

UMTS（ユニバーサル移動通信システム）は高度な情報を直接人々に配信し、新しくて革新的なサービスへのアクセスを人々に提供する。それは場所やネットワークあるいは使用する端末に関係なく、パーソナライズされた移動通信を大量市場に提供する。

３GPP仕様書 TS 23 060 に規定されているように、３GPP（第３世代パートナーシッププロジェクト）’９９年公開版による一般パケットドメインアーキテクチャ及び伝送機構においては、公衆陸上移動ネットワーク（PLMN）のような移動セルラサービスを提供する通信ネットワークは、移動アクセスとメッセージの送信又は受信に使用されるアクセス点、参照点及びインタフェースを有する。さらに、パケット交換PLMNとインターネットプロトコル（IP）に基づくネットワークのような他の任意のネットワークがサービス要求の実行に含まれているときには常にネットワーク間相互接続を必要とする。

以下において、アプリケーション層という用語は、ひとつのIPサブシステム、例えばIPマルチメディアサブシステムなどを表し、そこではP-CSCF(プロキシ呼び出し状態制御機能)と複数のPCF（ポリシー制御機能）が配置される。IPに基づく移動ネットワークアーキテクチャはアプリケーション層とトランスポート層を含む。トランスポート層のプロトコルと構造は通常特定のアクセス形式に最適化され、これに対してアプリケーション層は通常一般的であり、これはアクセス形式には無関係である。アプリケーション層でセッションを設定する時、下位にあるトランスポート層は無線インタフェースにより転送ネットワークに転送ベアラを設定しなければならない。

そのようなネットワークアーキテクチャに必要なネットワーク制御機能及びネットワーク間相互接続制御機能には、サービス要求者が許可されて特定のネットワークサービスを利用することを保証するためにサービス要求者の識別と認証及びサービス要求形式の妥当性確認を実行する認証及び許可機能がある。

この状況での特別な要求は、アプリケーションに要求されるサービス品質は「ベストエフォート」よりもいいサービスの特別の許可を必要とするので、ベアラ許可の要求である。IPマルチメディアはそのようなアプリケーションの１例である。

３GPPでは、関連するポリシー制御は、パケットデータプロトコル（PDP）コンテキストが進行中のマルチメディアセッションに対して許可されるようなやり方で、IPマルチメディアベアラ許可に対して規定される予定である。その一方で、GGSNとPCFの間のインタフェースはその目的のために承認されている。

PDPコンテキストをIPマルチメディアセッションにマッピングするために、許可トークン（AUTN）を結合情報として使用するよう提案されている。現在のところ、このAUTNはセッション開始プロトコル（SIP）パラメータ用として、インターネット技術標準化委員会（IETF）によりSIPへの許可方式拡張の範囲内で規定されている。
3GPP仕様書 TS 23 060 3GPP UMTS公開5仕様書

３GPPでは、3GPP UMTS 公開５仕様書の場合のように、現在のところ、PCFをプロキシ呼び出し状態制御機能（P-CSCF）内に共に配置するように考慮されている。しかしながら、この仕様書の将来の公開時にPCFが別個のエンティティとして実現されるなら、複数のPCFが外部ネットワークに存在する場合、正しいPCFの決定が問題となりうる。

この問題に対処するために、PCFアドレスをユーザ装置（UE）に送られたAUTNの１部としてPCFを割当てることがさらに提案されている。しかし、PCFアドレスをUEに送ることは、SIPアプリケーションが例えばラップトップのような端末装置（TE）内に存在する場合は特に機密保護のリスクを意味する。特に正しく動作していないUEは許可要求を繰り返しそれに送ることによりPCFをブロックする。

従って、サービスアクセス許可の改良された機密保護を提供するベアラ許可の方法及びシステムを提供することが本発明の目的である。

本発明によれば、この目的は請求項１による方法と請求項７によるシステムとによって達成される。

本発明の好適なさらなる展開は従属請求項の主題である。

従って、アプリケーション層とトランスポート層を有する無線ネットワークのベアラ許可は、
a) 前記アプリケーション層の制御機能、例えば複数のポリシー制御機能の中からある１つのポリシー制御機能内に、あるいは複数のサーバー／プロキシの中からある１つのサーバー／プロキシ、例えば前記無線通信ネットワークで提供されているP-CSCF内に許可結合情報を生成することと、
b) 前記無線通信ネットワークの前記制御機能の実際のアドレスを表す制御機能識別子を割当て、前記識別子を前記許可結合情報に組み入れることと、
c) そのようにして生成された許可結合情報を端末装置、例えば前記無線通信ネットワークへのアクセスを有するユーザ装置に送信することと、
d) 前記許可結合情報に含まれた制御機能識別子に基づいて前記無線通信ネットワークでその許可結合情報の生成元である前記制御機能の実際のアドレスを取得することにより無線通信ネットワークの前記トランスポート層を介して前記端末装置のベアラ許可を実行することと、
により、実行される。

好適には、識別子はあらかじめ決められた値の範囲から選択された整数値を取るように構成される。

許可結合情報はトランスポート層で端末装置からノードに発送する場合もある。ノードはサービングGPRSサポートノードでよく、この場合、許可結合情報はトランスポート層でサービングGPRSサポートノードからさらにゲートウエイGPRSサポートノードに送られる。ノードは許可結合情報に組み込まれた制御機能識別子から無線通信ネットワーク内の実際の制御機能アドレスを得るように構成される。さらに、ノードは、得られた実際のアドレスを有する制御機能から許可を要求する（au_req）ように構成される。

更に好適には、許可結合情報は許可トークンであり、その生成は、無線通信ネットワークのアプリケーション層のアプリケーションサーバ／プロキシから無線通信ネットワーク内の複数のポリシー制御機能の１つに許可情報を送信することにより開始される。

好適な構成では、生成された許可トークンはアプリケーションサーバ／プロキシに送り返され、アプリケーションサーバ／プロキシにより端末装置に転送され、端末装置によって無線通信ネットワークのトランスポート層、例えばトランスポート層内部のサービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）に送られ、トランスポート層内部のサービングＧＰＲＳサポートノードからゲートウエイＧＰＲＳサポートノードに送られる。

それにより、無線通信ネットワークのトランスポート層、例えばゲートウエイＧＰＲＳサポートノードは許可トークンに含まれる制御機能識別子から無線通信ネットワーク内の実際の制御機能アドレスを得るように、また得られた実際のアドレスを有する制御機能から許可を要求するように構成される。

特に好適には、アドレス取得はポリシー制御機能識別子のアクセスポイント指定表と対応するアドレスを使用してゲートウエイＧＰＲＳサポートノードにより実行される。

本発明による無線通信ネットワークにおけるベアラ許可システムは好適には同じ構成要素を含み、従って同じ効果と利点を提供する。以下に、本発明の好適実施例と添付図面に従って本発明を詳細に説明する。

図１は公衆陸上移動ネットワーク（PLMN）の一般パケット交換ドメインアーキテクチャの部分ブロック図を概略的に示し、それは複数の個別の広帯域無線アクセスネットワークが複数の無線技術のユーザ装置（UE）のUMTSベースコアネットワークへのアクセスを提供するための代替的又は付加的な無線アクセス技術として導入されるUMTSベース無線アクセスシステムを例えば含んでいる。

好適実施例では、トランスポート層はGPRSシステムで構成され、IMSセッション用ベアラはPDP（パケットデータプロトコル）コンテキストにより提供される。従って、結合情報（AUTN）はトランスポート層ベアラとIMSセッションを結合している。

ネットワーク間接続は、パケット交換ドメインPLMN及びインターネットプロトコル（IP）ベースのネットワークのような任意の他のネットワークがサービス要求の実行にかかわっている場合には常に必要である。そのようなネットワーク間接続は、固定ネットワーク参照点GiへのPLMNと２つの別個のPLMNを接続するPLMN間インタフェースであるGpインタフェースとをそれぞれ介して確立される。

共通パケット交換ドメインコアネットワークはパケット交換サービス（PS）を提供し、間欠性及びバースト性のデータ転送又は大きなデータ量の時々発生する伝送のような非リアルタイムトラフィックと音声やビデオなどのリアルタイムトラフィックの効率的転送を可能とするためにいくつかのサービス品質レベルをサポートするように設計される。

サービングGPRSサポートノード（SGSN）は、基本的には端末装置(TE)と移動端末(MT)からなる個別移動局(MS)の接続点を形成し、それの位置を追跡しそして機密保護機能とアクセス制御を実行する。SGSNは、Iuインタフェースを介してUMTS陸上無線アクセスネットワーク（UTRAN）に、またIPベースPLMN内バックボーンネットワーク（Gnインタフェース）を介してゲートウエイGPRSサポートノード（GGSN）に接続される。SGSNは、PDPコンテキスト起動時に、GGSNとUTRANすなわち加入者が使用しているであろうUTRAN内の無線ネットワークコントローラ（RNC）とともにルーティングの目的に使用されるべきPDPコンテキストを確立する。つぎにGGSNが外部パケット交換ネットワークとの相互接続を提供する。GGSNはPLMN内或いはPLMN間バックボーンネットワークを介して複数のSGSNに接続されてもいい。

上述したように、PSサービスにアクセスするために、すなわちPSデータを送受信するために、MSは外部データネットワークとの相互接続が開始される前にMS自身をGGSNに認知させるために適切なPDPコンテキストを起動する。適用可能なPDPコンテキスト関連動作は３GPP仕様書TS 23 060にも規定されている。相互接続の間中、ユーザデータは、データパケットにPS専用プロトコル情報を備えまたカプセル化とトンネリングによりそのデータパケットを転送することにより、MSと外部データネットワークすなわちGGSN又はMSの間で透過的に転送される。

従って、相互接続を準備するための初期許可ネゴシエーションがGGSNとそこへのP-CSCFとの間で実行される。

本発明の好適実施例を以下に図2を参照して説明する。

図2はポリシー制御機能（PCF）が追加されるか、あるいはP-CSCFに共に配置される図1の一般パケット交換ドメインアーキテクチャの構成を概略的に示す。シグナリングフローの方向が破線内の対応する矢印で示される。

図2によれば、複数のPCFが少なくとも1つの外部ネットワークに与えられP−CSCFとパケット交換コアネットワーク内のGGSNと通信するように構成される。さらに、シグナリング通信が、P-CSCFとUE間、UEとSGSN間及びSGSNとGGSN間で確立される。

外部ネットワーク内に存在する複数のPCFと共に動作して、P-CSCFは許可情報（au-inf）をそれらのPCFの1つに送る。これに応答して、P-CSCFにより転送された許可情報に基づき、許可要求が送信されている宛先のPCFによって許可トークン(AUTN)がアプリケーション層で生成され、それからP-CSCFに送り返されて許可情報としてUEに向けて発送される。

ところで、現行の構成のようにもしPCFアドレスがAUTNの一部として割当てられ、従ってAUTNに含まれるなら、AUTNをUEに送ることはPCFアドレスをUEに送ることになり、前述の固有の機密保護リスクという結果を招くことになる。

好適実施例によれば、PCF識別子は外部ネットワークで各PCFに割当てられる。PCF識別子は１，２，３などの整数値である。PCFがAUTNを生成する場合、PCFはこのPCF識別子をPCFアドレスの代わりにAUTNの一部として割当て、そしてAUTNをP-CSCFに送り、こんどはP-CSCFがそれをUEに送る。

好適には、完全なPCFアドレス(又はIPアドレス)の代わりにPCF識別子を使用することは、トークンの大きさも縮小し、従って伝送負荷を低減することにより改善された動作効率を提供するか同じ大きさのトークンに更なる情報の組み込みが可能となる。

UEに与えられた情報はPCF識別子の値を含むだけなので、UEは受信したATUNから現在のPCFアドレスを決定することができず、したがってPCFアドレスをUEに送ることに本来伴う機密保護リスクを除去する。

正しいアドレスの再生は以下のように行なわれる。AUTNを受信した後、UEはそれを、IPマルチメディアセッション用のベアラ又は複数のベアラを確立する場合、データ転送に使用されるトランスポート層のトランスポートチャネルを経由してSGSNに発送する。そのあとSGSNはAUTNを外部ネットワークと通信するGGSNに転送する。

本発明によれば、GGSNは有効PCF識別子と対応するPCFアドレスのアクセスポイント指定表を有している。PCF識別子を含むAUTNを受信すると、GGSNは正しいPCFアドレスをPCF識別子から得ることができ、従って許可要求（au-req）を正しいPCF、すなわち前にATUNを発送したPCFに送ることができる。

当然のことながら、本発明は必ずしもSIPの使用を必要としないが、それぞれのメッセージ内容をシグナリングメッセージで伝送することの可能な外部（IP）ネットワークによってアプリケーションセッションを設定するのに使用される、アプリケーション層の任意のシグナリングプロトコルに適用可能である。

本発明は前述の好適実施例に限定されず、呼処理ネットワーク構成要素及び許可結合情報が許可された接続を設定するためにベアラをアプリケーションセッションに結合するための機構を提供する任意のネットワークで実現できることも特に述べておく。

本発明の実現可能な一般パケット交換ドメインアーキテクチャの部分ブロック図を概略的に示す図である。 本発明の好適実施例による許可トークンを使用するIPマルチメディアベアラ許可の原理を簡略化して示す図である。

符号の説明

ＡＵＴＮ 許可結合情報
ＰＣＦ 制御機能
Ｐ−ＣＳＣＦ プロキシ呼び出し状態制御機能
ａｕ−ｉｎｆ 許可情報
ａｕ−ｒｅｑ 許可要求

Claims (2)

1. 無線通信ネットワーク内のエンティティであって、該エンティティは該無線通信ネットワークのアプリケーション層のポリシー制御機能を実行するように構成された制御機能を備え、該制御機能は、
   許可結合情報を生成し、
   前記無線通信ネットワーク内の前記制御機能の実際のアドレスを代表する制御機能識別子を割当て、
   前記制御機能識別子を前記許可結合情報に組み込み、そのようにして生成された許可結合情報は前記制御機能から前記無線通信ネットワークの前記アプリケーション層のポリシー制御機能を経由して前記無線通信ネットワークへのアクセスを有する端末装置に送信される、エンティティ。
2. 無線通信ネットワーク内のノードであって、該ノードは該無線通信ネットワークのトランスポート層内のゲートウェイＧＰＲＳサポートノードであって、該ノードは、
   請求項１によるエンティティから許可結合情報を受信する手段と、
   前記許可結合情報に含まれた制御機能識別子に基づいて前記エンティティに形成される制御機能の実際のアドレスを得る手段であって、端末装置のベアラ許可を実行する、手段と、
   から成るノード。

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