JP5497910B2 - ＷｉＦｉおよびＷｉＭＡＸのインターネットワーキング - Google Patents

Description

本発明は、ＷｉＭＡＸ通信およびＷｉＦｉ通信の両方を用いるネットワークに関する。

いくつかのネットワークでは、基地局は、マイクロ波アクセスのためのワールドワイド相互運用性（ＷｉＭＡＸ）（ＩＥＥＥ規格８０２．１６−２００４、ローカルエリアネットワークおよびメトロポリタンエリアネットワーク用ＩＥＥＥ規格、パート１６：広帯域固定無線アクセスシステム用インターフェース、ＩＥＥＥニューヨーク、ニューヨーク１００１６）を介してアクセスポイントと通信し、アクセスポイントはＷｉＦｉ（ＩＥＥＥ規格８０２．１１（１９９９−０７−０１５）無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理層の仕様）を介してその他のデバイスと通信する。

既存のＷｉＭＡＸネットワークインフラストラクチャーにおけるＷｉＦｉアクセスネットワークの統合は、ＷｉＭＡＸ−ＷｉＦｉインターネットワーキングと呼ばれる。

本発明の一実施形態のアーキテクチャを示す。 一実施形態に係るネットワークエントリー手順のフローチャートである。 一実施形態に係る通常時のユーザーオフライン手順のフローチャートである。 一実施形態に係る異常時のユーザーオフライン手順のフローチャートである。 一実施形態に係るＷｉＭＡＸからＷｉＦｉへの高速ローミングのフローチャートである。 一実施形態に係るＷｉＦｉからＷｉＭＡＸへの高速ローミングのフローチャートである。

疎結合されたＷｉＭＡＸ／ＷｉＦｉインターネットワーキングシステムによって、ＷｉＦｉユーザーは、ＷｉＭＡＸおよびＷｉＦｉの両方の共通接続サービスネットワーク（ＣＳＮ）の要素を利用することができる。このような要素の例としては、認証（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）、認可（ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ）、課金（ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）（ＡＡＡ）、ホームエージェント（ＨＡ）、および動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）サーバーがある。端末はＷｉＭＡＸシステムとＷｉＦｉシステムとの間を移動するので、端末に同一のインターネットプロトコルアドレスを維持するには、ＤＨＣＰサーバー、ＡＡＡサーバー、もしくはＨＡ等のインターネットプロトコルアドレスの割り当て元が同一であってよい。

いくつかの実施形態によると、ＷｉＭＡＸシステムおよびＷｉＦｉシステムの両方に共通の課金（ｂｉｌｌｉｎｇ）および顧客サービスのためのサポートを提供してよい。一例として、ＷｉＭＡＸシステムはアクセス制御および課金（ｃｈａｒｇｉｎｇ）の基礎であってよい。ＷｉＭＡＸ ＣＳＮに基づくサービスへのアクセスを、いくつかの実施形態では、セッションを接続したまま提供してよい。

本明細書で用いられるＷｉＦｉゲートウェイは、アクセスポイント（ＡＰ）の後ろに設けられて、アクセスポイントとバックハウルサーバー（ｂａｃｋｈａｕｌ ｓｅｒｖｅｒｓ）とが互いに通信するのを補助をする装置である。ＷｉＦｉゲートウェイは、プロキシモバイルインターネットプロトコル（ＰＭＩＰ）クライアント（たとえば、ＰＭＩＰｖ４もしくはＭｉｐ４−プロキシモード、ＰＭＩＰ４クライアント：Ｌｅｕｎｇ他によるＷｉＭＡＸフォーラム／３ＧＰＰ２プロキシモバイルＩＰｖ４、インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース（ＩＥＴＦ）、２００８年２月を参照）および外部エージェント（ｆｏｒｅｉｇｎ ａｇｅｎｔ）（ＦＡ）の機能と、いくつかの実施形態ではＰＭＩＰ鍵生成機能とを実装している。

図１を参照すると、インターネットワーキングアーキテクチャーは、ポータル１４、ＨＡ１６、ＤＨＣＰサーバー１８、およびＡＡＡサーバー２０を有するＣＳＮ１０を備える。ＡＡＡサーバー２０は、ＷｉＭＡＸ無線送受信機１９、およびその動作を制御するコントローラー２１を含む。

アクセスネットワーク２２は、ＷｉＦｉゲートウェイ（Ｗｉ−ＧＷ）２４を有する。ＷｉＦｉゲートウェイ２４は、アクセスポイント（ＡＰ）２６および２８と（接続Ｉ５およびＩ６を介して）通信し、ＡＡＡサーバー２０と（接続Ｉ３を介して）通信し、ＨＡ１６と（接続Ｉ６を介して）通信し、ポータル１４と（接続Ｉ４を介して）通信する。ＷｉＦｉゲートウェイ２４は、ＷｉＭＡＸモードおよびＷｉＦｉモードの両方で動作する無線送受信機２３と、コントローラー２５とを含む。コントローラー２５は、ゲートウェイ２４の動作を制御する。

ＷｉＭＡＸシステムおよびＷｉＦｉシステムの両方で機能するデュアルモード端末３０は、ポータル１４と（接続Ｉ２を介して）通信し、アクセスポイント２８と（接続Ｉ１を介して）通信する。端末は、たとえば、ラップトップコンピューター、携帯電話、携帯情報端末、もしくは携帯インターネット機器（ＭＩＤ）等を含む任意の無線装置であってよい。アクセスサービスネットワーク４０は、アクセスサービスネットワークゲートウェイ４２と、基地局４４および４６とを有する。アクセスサービスネットワークゲートウェイ４２は、基地局４４および４６と（接続Ｒ６を介して）通信し、ＣＳＮ１０と（接続Ｒ３を介して）通信する。一実施形態では、ＷｉＦｉゲートウェイ２４は、ＣＳＮに対して、ブロードアクセスサーバー（Ｂｒｏａｄ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｒｖｅｒ）（ＢＡＳ）、ＰＭＩＰ４クライアント、およびＦＡの機能を有する。また、ＷｉＦｉゲートウェイは、ＰＭＩＰ登録および取り消しのためのモバイルインターネットプロトコル（ＭＩＰ）鍵を生成する。

図２を参照すると、デュアルモード端末３０等の端末のためのネットワークエントリープロトコルが５１で開始され、端末もしくはクライアントは、エアインターフェース（ａｉｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）でアクセスポイント２８とやり取りを行って、接続またはトンネルを確立する。やり取りとしては、２例を挙げると、プローブ要求およびプローブ応答（Ｒｅｑ／Ｒｓｐ）、アソシエーション要求および応答（Ｒｅｑ／Ｒｓｐ）がある。次に、５２で、クライアントは、たとえばＤＨＣＰを用いて、ローカルエリア利用のためのインターネットプロトコルアドレスを取得する。

プライベートインターネットプロトコルアドレスを取得した後は、端末３０のユーザーは、５３で示すように、気軽（ｃａｓｕａｌｌｙ）にアドレスを訪問することができる。ＷｉＦｉゲートウェイは、ユーザーテーブルを構築し、ポータルを訪問するアクセス権としてローカルプライベートインターネットプロトコルアドレスを構成により（ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）割り当てる。

サイトを訪問する要求は、アクセスポイントおよびＷｉＦｉゲートウェイに送信される。ＷｉＦｉゲートウェイは、このメッセージをインターセプトして、クライアントがインターネットを訪問することを許可されているか否かを調べることができる。５４で、クライアントがアクセス権を有していなければ、ＷｉＦｉゲートウェイは、そのＢＡＳを介して、要求をポータルまたはウェブサーバーにリダイレクトする。５５で、クライアントはポータルを訪問する。

クライアントの要求を受信すると、ポータルは、５６でウェブ認証ページをクライアントにプッシュ配信する。ユーザーは、ユーザー名およびパスワード情報を入力する。ユーザー名にしたがって、クライアントはネットワークアクセス識別子（ＮＡＩ）を生成する。次に、５７で、クライアントはＮＡＩ、パスワード、コード、およびアカウント開設アドレス（ａｃｃｏｕｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ａｄｄｒｅｓｓ）をポータルに送信する。５８で、ポータルはユーザー認証情報（ＮＡＩ、パスワード）をＷｉＦｉゲートウェイに転送する。ＷｉＦｉゲートウェイは、５９で、ＮＡＩおよびパスワードとともにアクセス要求をＡＡＡサーバーに、一実施形態ではラディウス（ＲＡＤＩＵＳ：Ｒｅｍｏｔｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｄｉａｌ ｉｎ Ｕｓｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を介して送信する。ネットワークワーキンググループのＩＥＴＦ ＲＡＤＩＵＳ設計ガイドライン、２００９年１０月１２日を参照。６０で、ＡＡＡサーバーは、ＮＡＩ／パスワードが有効であるかを確認する。有効であれば、ＡＡＡサーバーは、ＷｉＦｉゲートウェイにアクセス受け入れを送信する。ホームアドレス（ＨｏＡ）、ＨＡ、およびインターネットプロトコルアドレスが含められている。同時に、ＡＡＡサーバーは、モバイルインターネットプロトコルルート鍵（ＭＩＰ−ＲＫ）および関連のＰＭＩＰ４鍵（移動ノード（ＭＮ）−ＨＡ−ＰＭＩＰ４、ＦＡ−ＲＫ、ＨＡ−ＲＫ）を生成し、ＷｉＦｉゲートウェイに送信する。

６１で、ＷｉＦｉゲートウェイは、ＡＡＡサーバーによって割り当てられたＨｏＡおよびＨＡを使用して、モバイルＩＰ登録要求（ＭＩＰ−ＲＲＱ）をＨＡに送信し、ＰＭＩＰ４鍵がＡＡＡサーバーおよびＷｉＦｉゲートウェイにより生成される。ＭＩＰ−ＲＲＱを受信した後、ＨＡはＡＡＡサーバーに確認する。有効ならば、ＨＡは、６２で、成功を伝えるモバイルＩＰ登録応答ＭＩＰ−ＲＲＰで応答する。６３で、ＷｉＦｉゲートウェイは、ポータルに認証結果を送信する。６４で、ポータルは、クライアントに認証成功または認証不成功のページをプッシュ配信する。６５および６６で、ＷｉＦｉゲートウェイとＡＡＡサーバーとの間で課金（ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）が開始される。そして、ユーザーは、「オンライン」となる。

一実施形態に係る通常時のユーザーオフライン手順を示す図３を参照すると、ユーザーは、オフラインにしたい場合、７１で、ユーザーオフライン要求をポータルに送信する。７２で、ポータルは、ユーザーオフライン要求をＷｉＦｉゲートウェイに転送する。７３で、ＷｉＦｉゲートウェイは、ライフタイムがゼロに等しいＭＩＰ−ＲＲＱをＨＡに送信する。

７４で、ＡＡＡサーバーに確認した後、ＨＡはＭＩＰ−ＲＲＰで応答する。７５および７６で、課金終了手順（ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｅｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）が実施される。７７で、ＷｉＦｉゲートウェイは、ユーザーオフライン応答をポータルに送信する。７８で、ポータルは、オフラインウェブページをクライアントにプッシュ配信する。そして、ユーザーはオフラインとなる。

次に図４を参照すると、異常時のユーザーオフライン手順が一実施形態にしたがって示されている。８１で、ユーザーは、異常事態としてオフラインとなる。８２で、ＷｉＦｉゲートウェイは、クライアントが生きていないことを発見する。８３で、無線ゲートウェイは、ライフタイムがゼロに等しいＭＩＰ−ＲＲＱをＨＡに送信する。

ＡＡＡサーバーに確認した後、ＨＡは、８４で、ＷｉＦｉゲートウェイに、ＭＩＰ−ＲＲＰで応答する。８５および８６で、課金終了手順（ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｅｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）が実施され、ユーザーはオフラインとなる。

図５を参照すると、ＷｉＭＡＸからＷｉＦｉへの高速ローミング手順が示されている。端末がＷｉＭＡＸからＷｉＦｉに高速ローミングを実行する前においては、端末、ＷｉＭＡＸ ＡＳＮ、および共通コアネットワーク（ＣＮ）間で接続が得られている。９１で、端末は、ＷｉＦｉシステムにネットワークエントリーを実行する。ＷｉＭＡＸおよびＷｉＦｉの両方で同一のＨｏＡおよびＨＡが割り当てられる。この段階の後、端末、ＷｉＦｉアクセスネットワーク、および共通ＣＮ間で接続が確立される。次に、端末は、ＷｉＭＡＸシステムからのネットワーク退出（９２）を実行する。この段階の後、端末、ＷｉＭＡＸ ＡＳＮ、および共通ＣＮ間で以前得られていた接続が解除される。

図６を参照すると、ＷｉＦｉシステムからＷｉＭＡＸシステムへの高速ローミングが可能である。端末がＷｉＦｉからＷｉＭＡＸｎｉ高速ローミングを実行する前においては、端末、ＷｉＦｉアクセスネットワーク、および共通ＣＮ間で接続が得られている。１０１において、端末は、ＷｉＭＡＸにネットワークエントリーを実行する。ＷｉＭＡＸおよびＷｉＦｉの両方で同一のＨｏＡおよびＨＡが割り当てられる。この段階の後、端末、ＷｉＭＡＸ ＡＳＣ、および共通ＣＮ間で接続が確立される。次に、１０２で、端末は、ＷｉＦｉからのユーザーオフライン手順を実行する。この段階の後、端末、ＷｉＦｉアクセスネットワーク、および共通ＣＮ間で以前得られていた接続が解除される。

いくつかの実施形態では、ＷｉＦｉネットワークまたはＷｉＭＡＸネットワークを所有するオペレーターがその他の技術を簡単に統合することができるので、ＷｉＦｉおよびＷｉＭＡＸのインターネットワーキングが促進される。ＷｉＦｉシステムとＷｉＭＡＸシステムとの間の移動性を円滑にするべく、無線ゲートウェイは、ＰＭＩＰ４、ＭＮ、ＦＡ、およびＭＩＰ鍵生成機能を統合する。システムを切り替える間にＨｏＡおよびＨＡが変更されないようにするべく、ＡＡＡサーバーは、認証手順時に、同一のＨｏＡおよびＨＡをＰＭＩＰ４ ＭＮに割り当てる。ネットワークエントリーおよびユーザーオフライン手順時の無線ゲートウェイとＨＡとの間の呼び出しフロー（ｃａｌｌ ｆｌｏｗ）によって、無線ゲートウェイとＨＡとの間のプロトコルスタックによってもそうなるように、相互運用性が促進される。

図２から図６に示されるシーケンスは、ハードウェア、ソフトウェア、もしくはファームウェアに実装してよい。ソフトウェアによる実施形態では、ＡＡＡサーバー２０の場合はコントローラー２１、または無線ゲートウェイ２４の場合はコントローラー２５等の適切なコンピューター可読媒体に格納された命令によってシーケンスを実装してよい。ＡＡＡサーバー２１の場合はコントローラー２１、またはＷｉＦｉゲートウェイの場合はコントローラー２５等のプロセッサーもしくはコントローラーにより命令は実行されてよい。その他の実施形態では、別のプロセッサーおよびコンピューター可読媒体を使用してよい。

本明細書で「一実施形態」もしくは「ある実施形態」と言及される箇所は、当該実施形態に関連して記載された特定の特性、構造、もしくは特徴が、本発明に包含される少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。したがって、「一実施形態」もしくは「ある実施形態」との文言が現れる箇所は、必ずしも同一の実施形態を示すものでない。さらに、特定の特性、構造もしくは特徴は、例示される当該特定の実施形態以外のその他の適切な形態で設けてもよく、このような形態は全て、本願の特許請求の範囲に包含される。

本発明は、限られた数の実施形態を参照して記載されたが、当業者であれば、これらから数多くの変形および変更を認識するであろう。添付の特許請求の範囲は、このような変形および変更を、本発明の真実の趣旨および範囲内にあるものとして、その範囲内に含む。

Claims (15)

1. 重なり合うＷｉＭＡＸアクセスネットワークおよびＷｉＦｉアクセスネットワークを運用する段階と、
   認証時に、両方のネットワークにおいて、同一のホームエージェントおよびホームアドレスを移動ノードに割り当てる段階と
   ポータルからユーザーオフライン要求を受信し、ライフスパンがゼロに等しいモバイルインターネットプロトコル要求を無線ゲートウェイから前記ホームアドレスに送信する段階と
   を備える方法。
2. 鍵生成機能を有する無線ゲートウェイを使用する段階を備える請求項１に記載の方法。
3. プロキシモバイルインターネットプロトコルクライアントを実装する無線ゲートウェイを使用する段階を備える請求項１または２に記載の方法。
4. 外部エージェント機能を実装する無線ゲートウェイを使用する段階を備える請求項２に記載の方法。
5. モバイルインターネットプロトコル鍵生成を実施する無線ゲートウェイを使用する段階を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記無線ゲートウェイを使用して、インターネットウェブサイトの訪問を希望する移動ノードからのメッセージをインターセプトし、前記移動ノードがインターネットへのアクセスを許可されているかを確認する段階を備える請求項２に記載の方法。
7. コンピューターに、
   ＷｉＭＡＸアクセスネットワークおよびＷｉＦｉアクセスネットワークの両方において同一のホームエージェントおよびホームアドレスを移動ノードに割り当てる命令と、
   前記移動ノードが前記ＷｉＭＡＸアクセスネットワークと前記ＷｉＦｉアクセスネットワークとの間を移動するとき、前記同一のホームエージェントおよびホームアドレスを使用する命令と
   ポータルからユーザーオフライン要求を受信し、ライフタイムがゼロに等しいモバイルインターネットプロトコル要求を前記移動ノードの前記ホームアドレスに送信する命令と
   を実行させるプログラム。
8. 鍵生成機能を有するプロキシモバイルインターネットプロトコルクライアントを実施する命令をさらに実行させる請求項７に記載のプログラム。
9. 鍵生成のための外部エージェント機能を実施する命令をさらに実行させる請求項７または８に記載のプログラム。
10. モバイルインターネットプロトコル鍵生成を実施する命令をさらに実行させる請求項７から９のいずれか１項に記載のプログラム。
11. インターネットサイトへのアクセスを希望する移動ノードからのメッセージをインターセプトして、前記移動ノードがインターネットへのアクセスを許可されているかを確認する命令をさらに実行させる請求項７から１０のいずれか１項に記載のプログラム。
12. ＷｉＭＡＸネットワークおよびＷｉＦｉネットワークの両方で動作可能な送受信機と、
    前記送受信機に結合され、インターネットウェブサイトへのアクセスを希望する移動ノードからのメッセージをインターセプトし、前記移動ノードがインターネットへのアクセスを許可されているかを確認するコントローラーと
    を備え、
    前記コントローラーは、前記ＷｉＭＡＸネットワークおよびＷｉＦｉネットワークの両方において同一のホームエージェントおよびホームアドレスを移動ノードに割り当て、
    前記コントローラーは、ポータルからユーザーオフライン要求を受信し、ライフスパンがゼロに等しいモバイルインターネットプロトコル要求を前記ホームアドレスに送信する、
    装置。
13. 前記装置は、前記ＷｉＭＡＸネットワークおよび前記ＷｉＦｉネットワークの両方で動作する無線ゲートウェイである請求項１２に記載の装置。
14. 前記装置は、鍵生成機能を備える請求項１２又は１３に記載の装置。
15. 前記鍵生成機能は、モバイルインターネットプロトコル鍵生成機能を含む請求項１４に記載の装置。

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