JP5018999B2 - 移動体通信システム、無線通信方法、ゲートウェイ、ＨｏｍｅＮｏｄｅＢ - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システムの無線通信装置に係り、特にＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂを適用した無線通信装置に関する。
本願は、日本国に出願された特願２００９−６８７２７号（２００９年３月１９日出願）及び特願２００９−１５９２１４号（２００９年７月３日出願）に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、移動端末向けのサービスについて、インターネットで提供されるＷｅｂサービスを利用できるようにする技術が標準となりつつある。このようなサービスを提供するには、携帯電話事業者は大量のトラフィックを扱う必要がある。また、携帯電話事業者は、トラフィックが増大するにつれてキャリア網内の装置を拡充する必要に迫られる。その一方で、定額課金モデルが一般化しており、携帯電話事業者はトラフィックに応じて課金することが困難である。このような状況下、携帯電話事業者は大量のトラフィックを安価に伝送することが望まれている。

図１１は、一般的な移動体通信網の構成を示している。ここで、矢印に示すように、ユーザの移動端末はキャリア網を経由してインターネットに接続される。また、携帯電話事業者は図１２に示すようにユーザ所有網内に設置したＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂを経由して移動端末をネットワークに接続するサービスも提供している。このような移動体通信システムにおいても、矢印に示すように、ユーザの移動端末はキャリア網を経由してインターネットに接続される。図１３は、ユーザ所有網に別の無線技術のアクセスポイントを設置して、複数の無線技術を扱えるデュアル端末を使用した場合の移動体通信システムの構成を示す。

再公表ＷＯ０３−１０７６１１号公報

ユーザ所有網にＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂを設置した移動体通信システムは、ユーザの視点で考えると、インターネットに接続するのにわざわざキャリア網を経由しなければならず不合理である。また、キャリアの視点で考えると、ユーザの料金体系が従量制でない場合、ユーザによる通信利用が増えるほど、課金に直接関連がなく単にキャリア網を通過するトラフィックが増加することとなり、キャリア網の設備コスト及び運用コストが増大することとなる。デュアル端末を利用する移動体通信システムは、ユーザの視点で考えると、複数の無線装置を設置する必要があり、また、ユーザの移動端末がユーザ設置の無線技術装置のエリア外に移動した際、通信切断される可能性があり、利便性に問題を生じる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、フェムトセル等のユーザ所有網から直接インターネットへの接続を可能とし、かつ、移動端末がユーザ所有網の外に移動した際にはハンドオーバの実行を可能とする移動体通信システムの無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明は、移動体通信網を介して移動端末をインターネットに接続する移動体通信システムであり、移動体通信網に設置され、移動端末と通信を行う無線制御部と、移動端末の通信を無線制御部からインターネットに中継するゲートウェイと、移動端末からの接続要求に応じて、認証処理を行なうノードを具備する。ここで、ノードはゲートウェイと無線制御部との間にダイレクトトンネルを形成し、そのダイレクトトンネルを経由して移動端末をインターネットに接続する。

本発明は、移動体通信網を介して移動端末をインターネットに接続する無線通信装置であり、移動端末と無線で通信を行う無線制御部と、移動端末の通信をインターネットに中継するゲートウェイを具備する。ここで、無線制御部とゲートウェイとの間にダイレクトトンネルを確立し、そのダイレクトトンネルを介して移動端末をインターネットに接続する。

本発明は、移動体通信網に設置され、移動端末と無線で通信を行う無線制御部と、移動端末の通信を無線制御部を経由してインターネットに中継するゲートウェイと、移動端末からの接続要求に応じて認証処理を行なうノードを具備する移動体通信システムに適用される無線通信方法である。ここで、無線制御部とゲートウェイとの間にダイレクトトンネルを確立し、そのダイレクトトンネルを経由して移動端末をインターネットに接続する。

本発明は、移動端末と無線で通信を行う無線制御部と、移動端末の通信を無線制御部を経由してインターネットに中継するゲートウェイを具備する無線通信装置に適用される無線通信方法である。ここで、無線制御部とゲートウェイとの間にダイレクトトンネルを確立し、そのダイレクトトンネルを経由し、かつ、移動体通信網を介して移動端末をインターネットに接続する。

以上のように、本発明は、無線制御部とゲートウェイ間にダイレクトトンネルを確立するようにしたので、移動端末からインターネットへの接続を、キャリア網を経由することなく提供することができる。

その結果、キャリア網を通過するトラフィックを低減することができ、かつ、運用コストも低減することができる。

本発明の実施例１に係る移動体通信システム及び無線通信装置の概略動作を説明するための図である。 実施例１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 実施例１に係る移動体通信システムにおける無線通信装置の認証処理及びセキュアトンネル確立処理を示す図である。 実施例１に係る移動体通信システムにおける３Ｇ端末の接続処理を示す図である。 実施例１に係る移動体通信システムにおける３Ｇ端末のユーザ所有網から公衆網へのハンドオーバ処理を示す図である。 本発明の実施例２に係る移動体通信システム及び無線通信装置の概略動作を説明するための図である。 実施例２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 実施例２に係る移動体通信システムにおける無線通信装置の認証処理及びセキュアトンネル確立処理を示す図である。 実施例２に係る移動体通信システムにおけるＬＴＥ端末の接続処理を示す図である。 実施例２に係る移動体通信システムにおけるＬＴＥ端末のユーザ所有網から公衆網へのハンドオーバ処理を示す図である。 一般的な移動体通信網の構成を示す図である。 ユーザ所有網にＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂを設置した移動体通信システムを示す図である。 デュアル端末によるユーザ所有網からインターネットへの直接接続を行う移動体通信システムを示す図である。

本発明に係る移動体通信システムの無線通信装置について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る移動体通信システム１００及び無線通信装置１１０の概略動作及び構成を示す。
移動体通信システム１００は、ユーザ所有網を経由して３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）端末１９０をインターネットに接続するものである。ユーザ所有網は、移動体通信網の一例であり、ユーザ網やホーム網とも呼ばれる。３Ｇ端末１０９は、移動端末の一例である。移動体通信システム１００は、無線通信装置１１０、ＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）１２０、ＤＳＮ（Ｄｏｍａｉｎ Ｎａｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ）１３０、セキュリティゲートウェイ１４０、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ、ＧＰＲＳ；Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）１５０、ＡＰＮ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ Ｎａｍｅ）解決部１６０、ＨＬＲ／ＨＳＳ（Ｈｏｍｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ／Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ）１７０、ＲＮＣ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１８０、及び複数の基地局１８１を具備する。

複数の３Ｇ端末１９０は、無線通信装置１１０又は複数の基地局１８１を経由して移動体通信システム１００と接続される。また、３Ｇ端末１９０は無線通信装置１１０を介して通信先であるインターネットに接続する。実施例１に係る無線通信装置１１０は、ゲートウェイ処理を実行するものである。

無線通信装置１１０は、ユーザ所有網に設置されており、３Ｇ端末１９０の経路制御を行なう。無線通信装置１１０は、インターネットを経由して構築されるセキュアトンネルを介してキャリア網に設置されたセキュリティゲートウェイ１４０と接続される。無線通信装置１１０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等を介してＤＨＣＰ１２０と接続される。ＤＨＣＰ１２０は、ユーザ所有網とインターネットの境界にあり、ユーザ所有網内の３Ｇ端末１９０にＩＰアドレスを付与する機能を有する。ＤＨＣＰ１２０は、ユーザ所有網に設定されており、例えば、家庭向け光ネットワークサービスにおける光接続ルータより構成される。ＳＧＳＮ１５０は、３Ｇ端末１９０の位置管理や認証を行なうものであり、キャリア網に設置される。また、ダイレクトトンネル技術を用いているため、ＳＧＳＮ１５０がユーザトラフィックを扱う必要はない。ＨＬＲ／ＨＳＳ１７０は、３Ｇ端末１９０のユーザの加入者情報と位置情報を管理する加入者管理装置である。

ＡＰＮ解決部１６０は、無線通信装置１１０のＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）１１２を特定するためＡＰＮ解決を実施するものであり、キャリア網に設置される。セキュリティゲートウェイ１４０は、セキュアトンネルを介して無線通信装置１１０と接続されており、無線通信装置１１０を認証する機能や、ネットワーク設定情報を無線通信装置１１０へ通知する機能を有する。セキュリティゲートウェイ１４０は、キャリア網に設置される。セキュアトンネルはセキュリティトンネルとも呼ばれる。ＲＮＣ１８０は、無線制御局である。基地局１８１は、３Ｇ端末１９０と無線通信を行う。

ダイレクトトンネル技術を用いているため、３Ｇ端末１９０とインターネットとは、図１において実線矢印で示す経路により、接続される。これにより、キャリアの視点では、３Ｇ端末１９０のパケット通信路はユーザ所有網のみを通過することとなり、トラフィックの抑制が可能である。ユーザの視点では、別途無線装置やデュアル端末を用意する必要がなく、また、同一無線経路を用いているため、３Ｇ端末１９０がユーザ所有網に設置した無線通信装置１１０のエリア外に移動した場合にもそのまま通信を継続することが可能となり、利便性が向上する。

図２は、実施例１に係る無線通信装置１１０の構成を示すブロック図である。
無線通信装置１１０は、Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１、ＧＧＳＮ１１２、セキュリティクライアント１１３、無線制御部１１４、装置制御部１１５、及びアンテナ１１６より構成される。

ＧＧＳＮ１１２は、セキュリティクライアント１１３向けのインタフェース、ユーザ所有網向けのインタフェース、及び無線制御部１１４向けのインタフェースを有する。無線制御部１１４は、無線ネットワークを制御するコントローラ（ＲＮＣと同じ機能を有するもの）であって、セキュリティクライアント１１３向けのインタフェース、及びＧＧＳＮ１１２向けのインタフェースを有する。セキュリティクライアント１１３は、ＧＧＳＮ１１２及び無線制御部１１４とのインタフェースを集約しており、ユーザ所有網からインターネットのセキュアトンネルを介してキャリア網へ接続するためのキャリア網向けインタフェースを有する。装置制御部１１５は、ＧＧＳＮ１１２、セキュリティクライアント１１３、及び無線制御部１１４を制御するコントローラであり、その動作に必要な設定パラメータを保持している。ここで、セキュリティクライアント１１３のインタフェースと無線制御部１１４のインタフェースは相互に接続される（１１７ａ）。ＧＧＳＮ１１２のインタフェースとセキュリティクライアント１１３のインタフェースは相互に接続される（１１７ｂ）。また、ＧＧＳＮ１１２のインタフェースと無線制御部１１４のインタフェースは相互に接続される（１１７ｃ）。尚、ＧＧＳＮ１１２と無線制御部１１４の接続１１７ｃには、３Ｇ端末１９０をインターネットに接続する際、ダイレクトトンネルが形成される。

図３は、実施例１に係る移動体通信システム１００における無線通信装置１１０の認証処理及びセキュアトンネル確立処理を示す。
先ず、ユーザ所有網とキャリア網との接続を確立するため、セキュリティクライアント１１３はＤＳＮ１３０によりセキュリティゲートウェイ１４０を検索する（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。ここで、無線通信装置１１０はメモリ（不図示）にセキュリティゲートウェイ１４０のドメイン名を格納している。無線通信装置１１０のセキュリティクライアント１１３は、セキュリティゲートウェイ１４０のドメイン名に対応するＩＰアドレスをインターネットに設置されたＤＳＮ１３０に問い合わせる。ＤＳＮ１３０は、ドメイン名とＩＰアドレスの対応表を有しており、セキュリティクライアント１１３から問い合わされたドメイン名に対応するＩＰアドレスを対応表から読み出す。ＤＳＮ１３０は、読み出したＩＰアドレスを無線通信装置１１０へ送信する。無線通信装置１１０のセキュリティクライアント１１３は、ＤＳＮ１３０から送信されたＩＰアドレスを受信する。セキュリティクライアント１１３は、ＩＫＥｖ２（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｋｅｙ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｖｅｒｓｉｏｎ ２）プロトコルによりセキュアトンネル確立処理を起動する（ステップＳ１０３）。

その後、セキュリティクライアント１１３とＨＬＲ／ＨＳＳ１７０は、ＩＫＥｖ２プロトコル上で認証処理を実行する（ステップＳ１０４）。具体的には、セキュリティクライアント１１３は、無線通信装置１１０の識別情報をＨＬＲ／ＨＳＳ１７０に通知する。認証成立後、ＨＬＲ／ＨＳＳ１７０は無線ゲートウェイの設定情報をセキュリティクライアント１１３に通知する。認証成立を受けると、セキュリティゲートウェイ１４０はセキュリティクライアント１１３にセキュアトンネル確立完了を通知する（ステップＳ１０５）。

ＨＬＲ／ＨＳＳ１７０は、セキュリティクライアント１１３から通知された識別情報に基づいて、無線通信装置１１０を設置しているユーザ所有網を特定し、ユーザ所有網向けのＡＰＮ情報とＩＰアドレスを関連付けるため、ＡＰＮ解決部１６０に対して専用ＡＰＮを設定する（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。ＡＰＮ情報は、例えば、ＨＯＭＥ＜ＩＭＳＩ＞のようなフォーマットである。＜ＩＭＳＩ＞は加入者識別子であり、１５桁程度の数字で表される。

装置制御部１１５は、セキュリティクライアント１１３がＨＬＲ／ＨＳＳ１７０から通知された設定情報について、ＧＧＳＮ１１２及びＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１の設定を反映する（ステップＳ１０８、Ｓ１０９）。この設定情報として、ロケーション情報、ＡＰＮ、ＳＧＳＮアドレス等がある。このようにして、セキュアトンネルを確立する。

図４は、実施例１に係る移動体通信システムにおける３Ｇ端末１９０の接続処理を示す。
先ず、３Ｇ端末１９０は無線通信装置１１０の無線制御部１１４との間で無線リンク（レイヤ２）を確立する（ステップＳ２０１）。３Ｇ端末１９０は、キャリア網との接続要求をＳＧＳＮ１５０へ通知する（ステップＳ２０２）。３Ｇ端末１９０から送信されるキャリア網との接続要求を受けて、ＳＧＳＮ１５０は３Ｇ端末１９０の認証処理を実行する（ステップＳ２０３）。そして、ＳＧＳＮ１５０は接続要求に応答する（ステップＳ２０４）。パケット通信を開始するため、３Ｇ端末１９０は接続要求をＳＧＳＮ１５０に通知する（ステップＳ２０５）。例えば、３Ｇ端末１９０は、ユーザ所有網に接続するためのＡＰＮとしてワイルドカードを使用して「Ｈｏｍｅ＊」を通知する。

ＳＧＳＮ１５０は、予めＡＰＮ解決のためＨｏｍｅ＊をＨｏｍｅ＜ＩＭＳＩ＞に変換する規則を有しており、Ｈｏｍｅ＜ＩＭＳＩ＞に対応するゲートウェイを検索する（ステップＳ２０６）。ＡＰＮ解決部１６０は、Ｈｏｍｅ＜ＩＭＳＩ＞に対応するゲートウェイのＩＰアドレスをＳＧＳＮ１５０に通知する（ステップＳ２０７）。ＳＧＳＮ１５０は、ＡＰＮ解決したゲートウェイ向けのトンネル確立要求を無線通信装置１１０のＧＧＳＮ１１２に通知する（ステップＳ２０８）。この際、ＳＧＳＮ１５０は、トンネル終端ポイントとしてＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１のＩＰアドレスをＧＧＳＮ１１２に通知し、以って、ダイレクトトンネルの確立を促す。

トンネル確立のため、ＧＧＳＮ１１２は３Ｇ端末１９０が使用するＩＰアドレスを払い出すようユーザ所有網のＤＨＣＰ１２０に要求する（ステップＳ２０９）。そして、ＤＨＣＰ１２０はＩＰアドレスを払いだす（ステップＳ２１０）。上記の設定が完了すると、ＧＧＳＮ１１２はＳＧＳＮ１５０にトンネル確立要求応答を通知する（ステップＳ２１１）。次に、キャリア網のＳＧＳＮ１５０は、無線通信装置１１０のＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１に対して割り当て要求を行なう（ステップＳ２１２）。そして、Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１は、ＳＧＳＮ１５０に対して割り当て要求応答を行なう（ステップＳ２１３）。

次に、キャリア網のＳＧＳＮ１５０は、無線通信装置１１０のＧＧＳＮ１１２に対してトンネル更新要求を行なう（ステップＳ２１４）。そして、ＧＧＳＮ１１２はＳＧＳＮ１５０に対してトンネル更新要求応答を行なう（ステップＳ２１５）。ＳＧＳＮ１５０は、トンネルの設定が完了したこと（接続要求応答）を３Ｇ端末１９０に通知する（ステップＳ２１６）。このようにして、ダイレクトトンネルが確立され、以って、３Ｇ端末１９０は通信を開始する。

図５は、実施例１に係る移動体通信システム１００における３Ｇ端末１９０のユーザ所有網から公衆網へのハンドオーバ処理を示す。ハンドオーバ処理前の状態として、無線通信装置１１０においてＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１とＧＧＳＮ１１２の間にはダイレクトトンネルが既に確立している。

先ず、３Ｇ端末１９０は、無線通信装置１１０のＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１に無線情報を通知する（ステップＳ３０１）。そして、Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１は無線リンクの切り替えを判断して、キャリア網のＳＧＳＮ１５０に切り替え要求を通知する（ステップＳ３０２）。ＳＧＳＮ１５０は、その切り替え要求を移動先のＲＮＣ１８０に通知する（ステップＳ３０３）。ＲＮＣ１８０は、切り替え要求応答を行なう（ステップＳ３０４）。これにより、移動先の準備が完了すると、ＳＧＳＮ１５０は切り替え開始コマンドをＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１に通知する（ステップＳ３０５）。切り替え開始コマンドを受けると、無線制御部１１４は移動先のＲＮＣ１８０に切り替え確認を通知する（ステップＳ３０６）。

切り替え確認を受けると、ＲＮＣ１８０は切り替えを実行することをＳＧＳＮ１５０に通知する（ステップＳ３０７）。また、ＲＮＣ１８０は無線情報を３Ｇ端末１９０に通知する（ステップＳ３０８）。移動先のＲＮＣ１８０から無線情報を受信すると、３Ｇ端末１９０は無線リンクの切り替えを開始する（ステップＳ３０９）。ＲＮＣ１８０は、３Ｇ端末１９０との無線リンクが確立すると、切り替え完了をＳＧＳＮ１５０に通知する（ステップＳ３１０）。

無線リンクの切り替えが完了すると、ＳＧＳＮ１５０はＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１に無線リソースを開放するよう要求する（ステップＳ３１１）。そして、Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１は無線リソースを開放して、その開放完了をＳＧＳＮ１５０に通知する（ステップＳ３１２）。ＳＧＳＮ１５０は、移動先のＲＮＣ１８０の識別情報をＧＧＳＮ１１２に通知することにより、ダイレクトトンネルの切り換えに係るトンネル情報更新をＧＧＳＮ１１２に通知する（ステップＳ３１３）。トンネル情報更新通知を受けて、ＧＧＳＮ１１２はトンネル情報を更新する（ステップＳ３１４）。このようにして、通信リンクの切り替えが完了し、以って、ＧＧＳＮ１１２とＲＮＣ１８０との間にダイレクトトンネルが確立する。

上記のように、実施例１に係る移動体通信システム１００において、ユーザ所有網の３Ｇ端末１９０をインターネットに接続する場合、ユーザ所有網に設置された無線通信装置１１０におけるＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ１１１とＧＧＳＮ１１２との間に仮想的に確立したダイレクトトンネルに３Ｇ端末１９０のトラフィックを通過せしめ、以って、ユーザ所有網を経由して３Ｇ端末１９０をインターネットに接続する。即ち、３Ｇ端末１９０の通信トラフィックがキャリア網内のノードを経由することなく、３Ｇ端末１９０をインターネットに接続することが可能となる。これにより、キャリア網内を単に通過するだけのトラフィックを低減することができ、また、キャリア網内の設備コスト及び運用コストを低減することができる。また、３Ｇ端末の認証処理が、ユーザ所有網とキャリア網との間に確立したセキュアトンネルを介して、キャリア網内に設置されたＳＧＳＮで行われるので、高いセキュリティを確保することができる。

図６は、本発明の実施例２に係る移動体通信システム２００及び無線通信装置２１０の概略動作及び構成を示す。
移動体通信システム２００は、ユーザ所有網を経由してＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）端末２９０をインターネットに接続する。ユーザ所有網は、移動体通信網の一例である。ＬＴＥ端末２９０は、移動端末の一例である。即ち、移動体通信システム２００は移動体通信網を介して移動端末をインターネットに接続している。移動体通信システム２００は、無線通信装置２１０、ＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）２２０、ＤＮＳ（Ｄｏｍａｉｎ Ｎａｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ）２３０、セキュリティゲートウェイ２４０、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）２５０、ＡＰＮ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ Ｎａｍｅ）解決部２６０、ＨＬＲ／ＨＳＳ（Ｈｏｍｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ／Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ）２７０、及び複数のｅＮｏｄｅ Ｂ２８０を具備する。

複数のＬＴＥ端末２９０は、無線通信装置２１０又は複数のｅＮｏｄｅ Ｂ２８０を介して移動体通信システム２００と接続されている。ＬＴＥ端末２９０は、無線通信装置２１０を介してインターネットと接続する。実施例２に係る無線通信装置２１０は、ゲートウェイ処理を実行するものである。無線通信装置２１０は、ＬＴＥ端末２９０の経路制御を行なう。無線通信装置２１０は、ユーザ所有網に設置される。無線通信装置２１０は、インターネットを経由して構築されるセキュアトンネルを介してキャリア網に設置されたセキュリティゲートウェイ２４０と接続される。また、無線通信装置２１０はＬＡＮ等を介してＤＨＣＰ２２０と接続される。ＤＨＣＰ２２０は、インターネットに接続するＬＴＥ端末２９０にＩＰアドレス等の必要な情報を割り当てる。ＤＨＣＰ２２０は、ユーザ所有網に設置される。例えば、ＤＨＣＰ２２０は家庭向け光ネットワークサービスの光接続ルータにより構成される。ＤＮＳ２３０は、インターネットに設置される。セキュリティゲートウェイ２４０は、キャリア網に設置される。ＭＭＥ２５０は、キャリア網に設置される。ＡＰＮ解決部２６０は、キャリア網に設置される。ＨＬＲ／ＨＳＳ２７０は、キャリア網に設置される。ｅＮｏｄｅ Ｂ２８０は、キャリア網に設置される。

図７は、実施例２に係る無線通信装置２１０の構成を示すブロック図である。
無線通信装置２１０は、ＬＴＥ端末２９０とその通信先であるインターネットとの間の通信を中継する。無線通信装置２１０は、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１、Ｓ／Ｐゲートウェイ２１２、セキュリティクライアント２１３、無線制御部２１４、装置制御部２１５、及びアンテナ２１６より構成される。

Ｓ／Ｐゲートウェイ２１２は、セキュリティクライアント２１３向けのインタフェース、ユーザ所有網向けのインタフェース、及び無線制御部２１４向けのインタフェースを有する。無線制御部２１４は、セキュリティクライアント２１３向けのインタフェース、及びＳ／Ｐゲートウェイ２１２向けのインタフェースを有する。セキュリティクライアント２１３は、Ｓ／Ｐゲートウェイ２１２及び無線制御部２１４のインタフェースを集約し、ユーザ所有網及びインターネットを経由してセキュアトンネルをキャリア網へ接続するためのキャリア網向けのインタフェースを有する。装置制御部１１５は、Ｓ／Ｐゲートウェイ２１２、セキュリティクライアント２１３、及び無線制御部２１４を制御するコントローラであり、その動作に必要な設定パラメータ等を保持している。

図８は、実施例２に係る移動体通信システム２００及び無線通信装置２１０の認証処理及びセキュアトンネル確立処理を示す。
先ず、キャリア網との接続を確立するため、無線通信装置２１０のセキュリティクライアント２１３はセキュリティゲートウェイ２４０をＤＮＳ２３０により検索する（ステップＳ４０１、Ｓ４０２）。具体的には、無線通信装置２１０はメモリ（不図示）にセキュリティゲートウェイ２４０のドメイン名を格納しており、そのドメイン名に対応するＩＰアドレスをインターネットに設置されたＤＮＳ２３０に問い合わせる。ＤＮＳ２３０は、ドメイン名とＩＰアドレスの対応表を持っており、問い合わせのあったドメイン名に対応するＩＰアドレスをその対応表から読み出す。そして、ＤＮＳ２３０は読み出したＩＰアドレスを無線通信装置２１０に送信する。無線通信装置２１０のセキュリティクライアント２１３は、ＤＮＳ２３０から送信されたＩＰアドレスを受信する。そして、セキュリティクライアント２１３はＩＫＥｖ２（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｋｅｙ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｖｅｒｓｉｏｎ ２）によりセキュアトンネル確立処理を起動する。

その後、セキュリティクライアント２１３とＨＬＲ／ＨＳＳ２７０は、ＩＫＥｖ２プロトコル上で認証処理を実行する（ステップＳ４０３）。セキュリティクライアント２１３は、無線通信装置２１０の識別情報をＨＬＲ／ＨＳＳ２７０に通知する。認証成立後、ＨＬＲ／ＨＳＳ２７０は無線ゲートウェイの設定情報をセキュリティクライアント２１３に通知する。認証成立を受けて、セキュリティゲートウェイ２４０はセキュリティクライアント２１３にセキュアトンネル確立完了を通知する（ステップＳ４０５）。

セキュリティクライアント２１３から通知された情報に基づいて無線通信装置２１０を設置しているユーザ所有網を特定し、かつ、ユーザ所有網向けのＡＰＮ情報とＩＰアドレスを関連付けるため、キャリア網のＨＬＲ／ＨＳＳ２７０はＡＰＮ解決部２６０に専用ＡＰＮを設定する（ステップＳ４０６、Ｓ４０７）。ＡＰＮ情報は、例えば、Ｈｏｍｅ＜ＩＭＳＩ＞のようなフォーマットであり、＜ＩＭＳＩ＞は加入者識別子を示しており、１５桁程度の数字である。

そして、無線通信装置２１０の装置制御部２１５は、ＨＬＲ／ＨＳＳ２７０がセキュリティクライアント２１３に通知した設定情報をＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１及びＳ／Ｐゲートウェイ２１２の設定に反映する（ステップＳ４０８、Ｓ４０９）。設定情報として、ロケーション情報、ＡＰＮ、ＳＧＳＮアドレス等がある。このようにして、セキュアトンネルを確立する。

図９は、実施例２に係る移動体通信システム２００におけるＬＴＥ端末２９０の接続処理を示す。
先ず、ＬＴＥ端末２９０は無線通信装置２１０のＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１との間で無線リンク（レイヤ２）を確立する（ステップＳ５０１）。次に、ＬＴＥ端末２９０はＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１に対して接続要求を行なう（ステップＳ５０２）。Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１は、この接続要求をＭＭＥ２５０に通知する（ステップＳ５０３）。これにより、認証処理が行なわれる（ステップＳ５０４）。ここで、ユーザ所有網へ接続するための接続先情報としてワイルドカードを使用して「Ｈｏｍｅ＊」がＭＭＥ２５０に通知される。

ＭＭＥ２５０は、予めＡＰＮ解決のためにＨｏｍｅ＊をＨｏｍｅ＜ＩＭＳＩ＞に変換する規則を有しており、Ｈｏｍｅ＜ＩＭＳＩ＞に対応するゲートウェイを検索するようＡＰＮ解決部２６０に指示する（ステップＳ５０５）。ＡＰＮ解決部２６０は、Ｈｏｍｅ＜ＩＭＳＩ＞に対応するゲートウェイのＩＰアドレスをＭＭＥ２５０に通知する（ステップＳ５０６）。ＭＭＥ２５０は、ＡＰＮ解決したゲートウェイ向けのトンネル確立要求を無線通信装置２１０に通知する（ステップＳ５０７）。ここで、ＭＭＥ２５０はトンネル終端ポイントとしてＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１のＩＰアドレスをＳ／Ｐゲートウェイ２１２に通知して、ダイレクトトンネルの適用を促す。

トンネル確立のため、Ｓ／Ｐゲートウェイ２１２はＬＴＥ端末２９０が使用するＩＰアドレスをユーザ所有網のＤＨＣＰ２３０に問い合わせる（ステップＳ５０８）。ＤＨＣＰ２３０は、そのＩＰアドレスを払い出して、Ｓ／Ｐゲートウェイ２１２に通知する（ステップＳ５０９）。上記の設定が完了すると、Ｓ／Ｐゲートウェイ２１２は、トンネル確立要求応答をＭＭＥ２５０に通知する（ステップＳ５１０）。次に、ＭＭＥ２５０はＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１に対して接続要求応答と端末セットアップ要求を行なう（ステップＳ５１１）。

そして、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１は、ＬＴＥ端末２９０に対して制御チャンネル（ＲＲＣ）の再設定を要求する（ステップＳ５１２）。ＬＴＥ端末２９０は、制御チャンネルを再設定して、その結果をＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１に応答する（ステップＳ５１３）。次に、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１はＭＭＥ２５０に接続成功を通知する（ステップＳ５１４）。

そして、ＭＭＥ２５０はＳ／Ｐゲートウェイ２１２に対してベアラの更新を要求する（ステップＳ５１５）。Ｓ／Ｐゲートウェイ２１２は、ベアラを更新して、ＭＭＥ２５０に対してベアラの更新応答を通知する（ステップＳ５１６）。このようにして、ダイレクトトンネルが確立され、ＬＴＥ端末２９０の通信が開始される。

図１０は、実施例２に係る移動体通信システム２００におけるＬＴＥ端末２９０のユーザ所有網から公衆網へのハンドオーバ処理を示す。
ハンドオーバ処理前の状態として、無線通信装置２１０においてＳ／Ｐゲートウェイ２１２とＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１との間にダイレクトトンネルが確立している。先ず、ＬＴＥ端末２９０はＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１に無線情報を通知する（ステップＳ６０１）。無線制御部２１４は移動先のｅＮｏｄｅ Ｂ２８０に切り替え要求を通知する（ステップＳ６０２）。移動先のｅＮｏｄｅ Ｂ２８０は、その切り替え要求に応答する（ステップＳ６０３）。

移動先の準備が完了すると、無線通信装置２１０のＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１はＬＴＥ端末２９０に切り替え開始コマンドを通知する（ステップＳ６０４）。ＬＴＥ端末２９０は、移動先のｅＮｏｄｅ Ｂ２８０との間でレイヤ２のリンクを確立する（ステップＳ６０５）。これにより、ＬＴＥ端末２９０の移動先の切り替えが完了する（ステップＳ６０６）。移動先のｅＮｏｄｅ Ｂ２８０は、キャリア網のＭＭＥ２５０に対して切り替え完了を通知する（ステップＳ６０７）。また、移動先のｅＮｏｄｅ Ｂ２８０は、無線通信装置２１０のＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ２１１に対して解放要求を行なう（ステップＳ６０８）。

そして、ＭＭＥ２５０はＳ／Ｐゲートウェイ２１２に対してトンネル情報更新要求を行なう（ステップＳ６０９）。Ｓ／Ｐゲートウェイ２１２は、トンネル情報を更新して、ＭＭＥに対して応答する（ステップＳ６１０）。このようにして、ＬＴＥ端末２９０の移動先の切り替えが完了し、ｅＮｏｄｅ Ｂ２８０とＳ／Ｐゲートウェイ２１２との間にダイレクトトンネルが確立する。

上記のように、実施例２に係る移動体通信システム２００において、ユーザ所有網のＬＴＥ端末２９０をインターネットに接続する場合、ユーザ所有網に設置された無線通信装置２１０におけるＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ２１１とＳ／Ｐゲートウェイ２１２との間に仮想的に確立したダイレクトトンネルにＬＴＥ端末２９０のトラフィックを通過せしめて、ユーザ所有網を経由してインターネットに接続する。これにより、ＬＴＥ端末２９０は、その通信トラフィックがキャリア網内のノードを経由することなく、インターネットに接続されることとなる。従って、キャリア網を単に通過するだけのトラフィックを低減することができる。また、キャリア網の設備コスト及び運用コストを低減することができる。また、ＬＴＥ端末の認証処理が、ユーザ所有網とキャリア網との間に確立したセキュアトンネルを介して、キャリア網内に設置されたＭＭＥで行われるので、高いセキュリティを確保することができる。

本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、添付した請求の範囲内において種々の変更を施すことができうるものである。
例として、実施例におけるＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂは、一般の無線通信装置や無線通信部（例えば、ＲＮＣ（無線ネットワーク制御装置）単体やＢＳＣ（基地局制御装置））に置き換え可能である。また、実施例では、Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ（または無線制御部）とＧＧＳＮとが同じ装置（無線通信装置１１０）内に共存しているが、これらが別装置に分離されていてもよい。同様に、Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ（または無線制御部）とＳ／Ｐゲートウェイとが同じ装置内に共存している必要はなく、分離されていてもよい。更に、Ｓ／Ｐゲートウェイに替えて、ＳゲートウェイまたはＰゲートウェイが単独で設置されていてもよい。例えば、Ｓ／ＰゲートウェイをＰゲートウェイ単独に置き換えてもよい。

本発明は、Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂを適用した無線通信装置を含む移動体通信システムに適用しうるものであり、特に、移動端末のユーザ所有網と複数の基地局や他の移動端末が接続されるキャリア網とがインターネットを経由して無線リンクされる場合において、セキュアトンネルを確率することにより、単にキャリア網を通過するだけのトラフィックを低減するものである。

１００ 移動体通信システム
１１０ 無線通信装置
１１１ Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ
１１２ ＧＧＳＮ
１１３ セキュリティクライアント
１１４ 無線制御部
１１５ 装置制御部
１１６ アンテナ
１２０ ＤＨＣＰ
１３０ ＤＮＳ
１４０ セキュリティゲートウェイ
１５０ ＳＧＳＮ
１６０ ＡＰＮ解決部
１７０ ＨＬＲ／ＨＳＳ
１８０ ＲＮＣ
１９０ ３Ｇ端末
２００ 移動体通信システム
２１０ 無線通信装置
２１１ Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅ Ｂ
２１２ Ｓ／Ｐゲートウェイ
２１３ セキュリティクライアント
２１４ 無線制御部
２１５ 装置制御部
２１６ アンテナ
２２０ ＤＨＣＰ
２３０ ＤＮＳ
２４０ セキュリティゲートウェイ
２５０ ＭＭＥ
２６０ ＡＰＮ解決部
２７０ ＨＬＲ／ＨＳＳ
２８０ ｅＮｏｄｅ Ｂ
２９０ ＬＴＥ端末

Claims (15)

1. 移動端末をネットワークに接続する移動体通信システムであって、
   前記移動端末と、
   前記移動端末と通信を行うＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂと、
   前記移動端末からの通信を前記ネットワークに中継するゲートウェイと、
   前記移動端末の位置管理を行うノードと
   を備え、
   前記ノードが、前記ゲートウェイと前記Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂとの間にダイレクトトンネルを確立し、
   前記ノードを経由せず、前記ダイレクトトンネルを経由して前記移動端末を前記ネットワークに接続するようにした
   ことを特徴とする移動体通信システム。
2. 前記ゲートウェイと前記Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂは、同じ装置内に備えられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
3. 前記ゲートウェイは、前記Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂと隣接して配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
4. 前記ゲートウェイは、ＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の移動体通信システム。
5. 前記ノードは、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）である
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の移動体通信システム。
6. 前記Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂは、ＲＮＣ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含む
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の移動体通信システム。
7. 前記ネットワークは、ＩＰアドレスを用いたネットワークである
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の移動体通信システム。
8. 移動端末をネットワークに接続する無線通信方法であって、
   ノードが、前記移動端末の位置管理を行い、
   前記ノードが、前記移動端末と通信を行うＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂと、前記通信を前記ネットワークに中継するゲートウェイとの間にダイレクトトンネルを確立し、
   前記ノードを経由せず、前記ダイレクトトンネルを経由して前記移動端末を前記ネットワークに接続するようにした
   ことを特徴とする無線通信方法。
9. 移動端末をネットワークに接続するゲートウェイであって、
   前記移動端末と通信を行うＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ向けの第１のインタフェースと、
   前記ネットワーク向けの第２のインタフェースと
   を備え、
   前記移動端末の位置管理を行うノードによって、前記第１のインタフェースを用いて、前記Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂとの間にダイレクトトンネルを確立し、
   前記ノードを介さず、前記ダイレクトトンネルを介して前記移動端末を前記ネットワークに接続するようにした
   ことを特徴とするゲートウェイ。
10. 当該ゲートウェイは、前記Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂと同じ装置内に備えられている
    ことを特徴とする請求項９に記載のゲートウェイ。
11. 当該ゲートウェイは、前記Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂと隣接して配置されている
    ことを特徴とする請求項９に記載のゲートウェイ。
12. 当該ゲートウェイは、ＧＧＳＮである
    ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載のゲートウェイ。
13. 移動端末と接続するＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂであって、
    前記移動端末と無線で通信を行う無線制御部と、
    前記移動端末の通信を前記ネットワークに中継するゲートウェイ向けのインタフェースと
    を備え、
    前記移動端末の位置管理を行うノードによって、前記インタフェースを用いて、前記ゲートウェイとの間にダイレクトトンネルを確立し、
    前記ノードを介さず、前記ダイレクトトンネルを介して前記移動端末を前記ネットワークに接続するようにした
    ことを特徴とするＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ。
14. 前記Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂは、前記ゲートウェイと同じ装置内に備えられている
    ことを特徴とする請求項１３に記載のＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ。
15. 前記Ｈｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂは、前記ゲートウェイと隣接して配置されている
    ことを特徴とする請求項１３に記載のＨｏｍｅ Ｎｏｄｅ Ｂ。

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