JP4891106B2

JP4891106B2 - 無線ｌａｎシステムおよびハンドオーバ方法

Info

Publication number: JP4891106B2
Application number: JP2007022951A
Authority: JP
Inventors: 雄二岩永; キャッティシャイサオワパー
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: JP2008193207A

Description

本発明は、無線ＬＡＮ技術に関し、特に、基地局及び移動局間の交信にシステムの識別情報を隠す設定が適用された状況におけるハンドオーバの技術に関する。

無線ＬＡＮシステムでは、システムを識別するためのＳＳＩＤ（Service Set Identifer）が基地局としての各アクセスポイント（Access Point；以下「ＡＰ」と称する。）に割り当てられている。各ＡＰは、自局に割り当てられているＳＳＩＤ（Service Set Identifer）を記述したビーコン信号を定期的に発信することにより、移動局としての端末（Station；以下「ＳＴＡ」と称する。）に対し、システムの種別を報知する。

ＡＰ間を移動するＳＴＡは、接続するＡＰを切り換えるハンドオーバ処理を行うために、パッシブ・スキャニングにより新たなＡＰを探索する。パッシブ・スキャニングにおいて、ＳＴＡは、ビーコン信号を受信してＳＳＩＤを読み取ることにより、接続可能な無線ＬＡＮシステムを認識する。

また、近年、無線ＬＡＮシステムへのセキュリティ意識の高まりから、特に、業務用途においては、ビーコン信号にＳＳＩＤを隠すよう設定する機能である、いわゆるステルス機能が導入されている。ビーコン信号にＳＳＩＤを隠す設定を施すことで、例えば、部外者による接続を禁止するといった接続制限を設けることができる。このようなＳＳＩＤを隠蔽する機能に関し、例えば、後述の特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載の手法は、ＳＳＩＤがないビーコン信号を受信した無線端末が、当該ＡＰへ特定パケットを送信し、それを受信したＡＰが、ＳＳＩＤを明示したビーコン信号を所定期間だけ送信するというものである。かかる手法によれば、無線端末は、所定期間に受信したビーコン信号からＳＳＩＤを取得して、その一覧をユーザに表示することができる。
特開２００５−１９７７７３号公報

ところで、ビーコン信号に対しＳＳＩＤを隠すよう設定した場合、ＳＴＡは、ＳＳＩＤを読み取ることができないため、ハンドオーバの際は、アクティブ・スキャニングを行う必要がある。アクティブ・スキャニングにおいて、ＳＴＡは、ネットワーク全体にＳＳＩＤを問い合わせるためのプローブリクエストを送信し、このリクエストに対しＡＰから受信したプローブ応答に基づきハンドオーバ先を判断する。

しかしながら、上記のアクティブ・スキャニングを実行すると、ＡＰからの応答を待機する時間、及び、送受信の繰り返し等が必要とされることから、ハンドオーバ時の伝送能力の低下や、ＳＴＡにおける消費電力の増大を招きやすい。これは、リソースやバッテリ量が比較的小さい携帯電話機のようなＳＴＡにおいては、特に問題視される。その一方で、システムのセキュリティを高めるためには、ビーコン信号からＳＳＩＤを隠す設定は有益である。よって、両者の兼ね合いを考慮した手法が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、無線ＬＡＮのセキュリティを損なうことなく、ハンドオーバ中の通信品質の劣化を防止する技術を提供することにある。

本発明に係る無線ＬＡＮシステムは、無線ＬＡＮ通信を行う基地局および移動局を備え、前記基地局は、所定の周期でビーコン信号を送信するビーコン送信手段と、自局に割り当てられた識別情報がビーコン信号に含まれないことを該ビーコン信号の第１の領域に設定するＩＤ隠蔽手段と、前記ビーコン信号の第２の領域に自局の識別情報を設定するＩＤ設定手段とを有し、前記移動局は、共通の識別情報が割り当てられた複数の基地局に対し接続の切り換え処理を行うハンドオーバ処理手段と、伝播されているビーコン信号を受信するビーコン受信手段と、第１の領域に識別情報を含まないことが設定されたビーコン信号を受信した場合に当該受信したビーコン信号の第２の領域から識別情報を検索するＩＤ検索手段と、前記検索により検出された識別情報と現在接続中の基地局の識別情報との対比により接続の切り換えの可否を判定する切り換え判定手段とを有し、前記切り換え判定手段は、前記第２の領域から検出された識別情報と現在接続中の基地局の識別情報とが同一であり、且つ、前記第２の領域から検出された識別情報の基地局による電界強度が現在接続中の基地局による電界強度より大きい場合、前記第２の領域から検出された識別情報の基地局に接続を切り換えると判定し、前記移動局は、前記受信したビーコン信号に前記識別情報が明示的に設定されている場合は、当該識別情報を抽出することなく受信した他のビーコン信号の処理に移行することを特徴とする。

本発明によれば、基地局に割り当てられた識別情報をビーコン信号から隠蔽する設定を施すシステムであっても、移動局がハンドオーバの際にアクティブ・スキャニングを行うことは不要となる。これにより、ハンドオーバ中の転送効率が高められると共に、より速く基地局の切り換え処理を完了することができる。また、その結果、移動局における省電力を実現することができる。

図１に、本発明の第１の実施形態のシステム構成を示す。本実施形態のシステム100は、有線ＬＡＮ101に接続された無線ＬＡＮ基地局であるＡＰ10A及びＡＰ10Bと、無線ＬＡＮに接続する移動局であるＳＴＡ20とを備える。システム100において、ＡＰ10A及びＡＰ10Bには、共通のＳＳＩＤが与えられている。図１には、ＳＴＡ20が、ＡＰ10Aの無線エリアからＡＰ10Bの無線エリアへの移動に伴い、ハンドオーバを行う状況が示されている。

図２に、ＡＰ10（10A,10B）及びＳＴＡ20の機能構成を示す。ＡＰ10は、予め設定された周期で後述のＭＡＣフレームを含むビーコン信号を送信するビーコン送信手段11と、ビーコン信号からＳＳＩＤを隠蔽するための設定を行うＳＳＩＤ隠蔽手段12と、ビーコン信号における後述の独自エリアにＳＳＩＤを設定するＳＳＩＤ設定手段13とを備える。

図３に、ＡＰ10が送信するビーコン信号のＭＡＣフレームのフォーマットを示す。ビーコン信号のＭＡＣフレームは、図３の最上段に示すように、２４オクテットのＭＡＣヘッダ31、０〜２３１２オクテットのフレーム・ボディ32、及び、４オクテットのＦＣＳ（Frame Check Sequence）33で構成される。

フレーム・ボディ32には、４５〜１６９７オクテットの領域がビーコン情報34に割り当てられている。このビーコン情報34の領域は、本発明における第１の領域に対応する。一般のビーコン信号には、このビーコン情報34の領域にＳＳＩＤが設定される。ＳＳＩＤ隠蔽手段12は、第１の領域としてのビーコン情報34の領域に、従来と同様な手法にて、ＳＳＩＤを隠蔽するための設定を行う。具体的には、ビーコン情報34の領域に、例えば、ＳＳＩＤを記述せず且つＳＳＩＤのデータ長に「0」を記述するという設定である。

本実施形態では、フレーム・ボディ32から上記のビーコン情報34の領域を差し引いた残りの４〜３６オクテットの領域を独自エリア35として定義する。この独自エリア35は、本発明における第２の領域に対応する。図３に示すように、独自エリア35は、ＩＤ36、Ｌｅｎｇｔｈ37、及び、ＳＳＩＤ38の各領域からなる。ＩＤ設定手段13は、この独自エリア35にＳＳＩＤが記述されているか否かを示す情報をＩＤ36に格納し、次に、ＳＳＩＤのデータ長をＬｅｎｇｔｈ37に格納し、最後に、ＳＳＩＤをＳＳＩＤ38に格納する。

図２に示すように、ＳＴＡ20は、パッシブ・スキャニングによりビーコン信号を受信するビーコン受信手段21と、受信したビーコン信号からＳＳＩＤを検索するＳＳＩＤ検索手段22と、ＳＳＩＤの検索結果に応じてＡＰ10の切り換えを行うか否かを判定する切り換え判定手段23と、ＡＰ10を切り換えるハンドオーバ処理を実行するハンドオーバ処理手段24とを備える。

ＳＳＩＤ検索手段22は、受信したビーコン信号の独自エリア35（図３）からＳＳＩＤを検索する。切り換え判定手段23は、独自エリア35から検出されたＳＳＩＤが現在接続中のシステムのＳＳＩＤと同一であり、且つ、後述する所定の条件を満たす場合に、検出されたＳＳＩＤに対応するＡＰ10に接続を切り換えると判定する。

図４に示すフローチャートを参照して、本実施形態の動作について説明する。ここでは、図１に示す状況、すなわちＡＰ10Aに接続中であるＳＴＡ20が、ＡＰ10Bのエリアへ移動しようとする状況を例に挙げる。システム100では、ＡＰ10A及びＡＰ10Bが、それぞれ、ビーコン情報34にＳＳＩＤを隠蔽する設定を行い且つ独自エリア35にＳＳＩＤを設定したビーコン信号を定期的に発信している。また、ＳＴＡ20は、接続中のＡＰ10Aについて感知した電界強度が所定のレベルに低下したことにより、以下の手順によりハンドオーバの判定を行う。

ＳＴＡ20のビーコン受信手段21は、伝播されているビーコン信号を順次受信してＳＳＩＤを取得するパッシブ・スキャニングを行う（ステップＳ１）。ＳＳＩＤ検索手段22は、パッシブ・スキャニングより受信したビーコン信号のフレーム・ボディ32（図３）を読み出し、そのビーコン情報34にＳＳＩＤが明示的に設定されているか否かを判別する。前述したように、本システム100のＡＰ10は、ＳＳＩＤを隠すよう設定したビーコン信号を送信する。よって、ＳＳＩＤ検索手段22は、ビーコン信号にＳＳＩＤが明示的に設定されている場合は（ステップＳ２：Yes）、それを送信したＡＰはハンドオーバの対象外であるとみなし、そのＳＳＩＤを抽出することなく、受信した他のビーコン信号の処理に移行する。

また、ビーコン情報34にＳＳＩＤが明示的に設定されていない場合（ステップＳ２：No）、ＳＳＩＤ検索手段22は、独自エリア35にＳＳＩＤが設定されているか否かを判別する。このとき、独自エリア35のＩＤ36を認識することにより、ＳＳＩＤの有無を判別することができる。その結果、独自エリア35にもＳＳＩＤが設定されていない場合は（ステップＳ３：No）、ハンドオーバの対象外であるとみなし、受信した他のビーコン信号の処理に移行する。

一方、独自エリア35にＳＳＩＤが設定されている場合（ステップＳ３：Yes）、ＳＳＩＤ検索手段22は、そのＳＳＩＤを一時的に記録しておき、受信した他のビーコン信号の処理に移行する。上記手順により、受信した全てのビーコン信号について、ＳＳＩＤの有無を確認する（ステップＳ４）。

続いて、切り換え判定手段23が、独自エリア35から検出されて記録されたＳＳＩＤのうち、現在接続中のＡＰ10AのＳＳＩＤと同一のものが存在するか否かを確認する。確認の結果、存在する場合（ステップＳ５：Yes）、そのＳＳＩＤが設定されていたビーコン信号に基づき求めた電界強度を、現在接続中のＡＰ10Aのものと比較する。

上記比較の結果、現在接続中のＡＰ10Aの電界強度より大きい場合（ステップＳ６：Yes）、そのＡＰに接続を切り換えると判定する。また、現在接続中のＡＰ10Aと同一のＳＳＩＤを持つＡＰが複数検出された場合は、そのうちの最も電界強度が大きいＡＰを接続の切り換え先とすればよい。ここでは、上記条件を満たすＡＰが、ＡＰ10B（図１）のみであるとする。ハンドオーバ処理手段24は、ハンドオーバ処理を開始し、接続先をＡＰ10AからＡＰ10Bへ切り換える（ステップＳ７）。

なお、現在接続中のＡＰ10Aと同一のＳＳＩＤを持つＡＰが存在しない場合（ステップＳ５：No）、あるいは、同一のＳＳＩＤが検出されてもそのＡＰの電界強度が現在接続中のＡＰ10Aのものより小さい場合（ステップＳ６：No）は、適切なハンドオーバ先が無いと判断し、新たなパッシブ・スキャニングにより、ハンドオーバ先を探索する（ステップＳ１）。

上記第１の実施形態によれば、ビーコン信号にＳＳＩＤを隠す設定が適用されたシステムであっても、ハンドオーバ先の判断をパッシブ・スキャニングにより行うことができる。よって、アクティブ・スキャニングでは必須であったプローブリクエストの送信、及び、プローブ応答の待機は不要となる。これにより、ハンドオーバ中の転送効率が高められると共に、より速くＡＰの切り換え処理を完了することができる。また、その結果、ＳＴＡ20における省電力を実現できる。

図５に、本発明の第２の実施形態のシステム構成を示す。本実施形態は、前述の第１の実施形態（図２）におけるＳＳＩＤ設定手段13及びＳＳＩＤ検索手段22に替えて、ハッシュ演算手段１４を有するＳＳＩＤ設定手段13´と、ＳＳＩＤ検索手段22´とを備える。ハッシュ演算手段１４は、暗号化技術において従来知られたハッシュ関数演算を行うものである。

ＡＰ10のＳＳＩＤ設定手段13´は、独自エリア35（図３）にＳＳＩＤを設定するとき、そのＳＳＩＤのハッシュ値およびハッシュ長をハッシュ演算手段１４により求め、求めた値を独自エリア35に格納する。より詳細には、求めたハッシュ値を独自エリア35のＳＳＩＤ38に格納し、ハッシュ長をＬｅｎｇｔｈ37に格納し、それらを格納したことを示す情報をＩＤ36に設定する。

ＳＴＡ20のＳＳＩＤ検索手段22´は、受信したビーコン信号における独自エリア35のＩＤ36を読み出すことにより、そのビーコン信号にＳＳＩＤのハッシュ値及びハッシュ長が記述されているか否かを判定する。そして、記述されていることが確認された場合、それらを、現在接続中のＡＰのＳＳＩＤから得られるハッシュ値及びハッシュ長と比較し、両者が一致するとき、ハンドオーバ先の候補とする。

第２の実施形態によれば、独自エリア35に設定したＳＳＩＤが暗号化されることから、システムのセキュリティがより一層高められる。

本発明の実施形態のシステム構成を示す概念図である。第１の実施形態の構成を示すブロック図である。実施形態のビーコン信号に含まれるＭＡＣフレームのフォーマットに関する説明図である。第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態の構成を示すブロック図である。

符号の説明

100 システム
10（10A,10B）ＡＰ（アクセスポイント）
20 ＳＴＡ（無線端末）
11：ビーコン送信手段、12：ＳＳＩＤ隠蔽手段、13：ＳＳＩＤ設定手段、14：ハッシュ演算手段
21：ビーコン受信手段、22：ＳＳＩＤ検索手段、23：切り換え判定手段、24：ハンドオーバ処理手段
31：ＭＡＣヘッダ、32：フレーム・ボディ、33：ＦＣＳ、34：ビーコン情報、35：独自エリア、36：ＩＤ、37：Ｌｅｎｇｔｈ、38：ＳＳＩＤ

Claims

無線ＬＡＮ通信を行う基地局および移動局を備え、
前記基地局は、所定の周期でビーコン信号を送信するビーコン送信手段と、自局に割り当てられた識別情報がビーコン信号に含まれないことを該ビーコン信号の第１の領域に設定するＩＤ隠蔽手段と、前記ビーコン信号の第２の領域に自局の識別情報を設定するＩＤ設定手段とを有し、
前記移動局は、共通の識別情報が割り当てられた複数の基地局に対し接続の切り換え処理を行うハンドオーバ処理手段と、伝播されているビーコン信号を受信するビーコン受信手段と、第１の領域に識別情報を含まないことが設定されたビーコン信号を受信した場合に当該受信したビーコン信号の第２の領域から識別情報を検索するＩＤ検索手段と、前記検索により検出された識別情報と現在接続中の基地局の識別情報との対比により接続の切り換えの可否を判定する切り換え判定手段とを有し、
前記切り換え判定手段は、前記第２の領域から検出された識別情報と現在接続中の基地局の識別情報とが同一であり、且つ、前記第２の領域から検出された識別情報の基地局による電界強度が現在接続中の基地局による電界強度より大きい場合、前記第２の領域から検出された識別情報の基地局に接続を切り換えると判定し、
前記移動局は、前記受信したビーコン信号に前記識別情報が明示的に設定されている場合は、当該識別情報を抽出することなく受信した他のビーコン信号の処理に移行することを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
前記基地局は、さらに、自局の識別情報のハッシュ値を求めるハッシュ演算手段を有し、
前記ＩＤ設定手段は、自局の識別情報として当該ハッシュ値をビーコン信号の第２の領域に設定し、
前記ＩＤ検索手段は、基地局から受信したビーコン信号の第２の領域からハッシュ値を検索し、
前記切り換え判定手段は、接続の切り換えの可否を判定するとき、ビーコン信号の第２の領域から検出されたハッシュ値と現在接続中の基地局の識別情報のハッシュ値とを比較することを特徴とする請求項１記載の無線ＬＡＮシステム。
無線ＬＡＮ通信を行う基地局および移動局を備えるシステムにおいて、
前記基地局が、所定の周期で送信すべきビーコン信号に、自局に割り当てられた識別情報が前記ビーコン信号に含まれないことを該ビーコン信号の第１の領域に設定し、且つ、前記ビーコン信号の第２の領域に自局の識別情報を設定し、
前記移動局が、共通の識別情報が割り当てられた複数の基地局に対し接続の切り換え処理を行うとき、伝播されているビーコン信号を受信し、第１の領域に識別情報を含まないことが設定されたビーコン信号を受信した場合に当該受信したビーコン信号の第２の領域から識別情報を検索し、前記検索により検出された識別情報と現在接続中の基地局の識別情報との対比により接続の切り換えの可否を判定し、
前記移動局が、前記第２の領域から検出された識別情報と現在接続中の基地局の識別情報とが同一であり、且つ、前記第２の領域から検出された識別情報の基地局による電界強度が現在接続中の基地局による電界強度より大きい場合、前記第２の領域から検出された識別情報の基地局に接続を切り換えると判定し、
前記移動局は、前記受信したビーコン信号に前記識別情報が明示的に設定されている場合は、当該識別情報を抽出することなく受信した他のビーコン信号の処理に移行することを特徴とするハンドオーバ方法。
前記基地局が、さらに、自局の識別情報のハッシュ値を求め、自局の識別情報として当該ハッシュ値をビーコン信号の第２の領域に設定し、
前記移動局が、基地局から受信したビーコン信号の第２の領域からハッシュ値を検索し、接続の切り換えの可否を判定するとき、ビーコン信号の第２の領域から検出されたハッシュ値と現在接続中の基地局の識別情報のハッシュ値とを比較することを特徴とする請求項３記載のハンドオーバ方法。