JP5562483B2

JP5562483B2 - 無線通信ネットワーク、およびメッセージを認証する方法

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Publication number: JP5562483B2
Application number: JP2013504144A
Authority: JP
Inventors: プットマン，トニー; ブレンド，グラハム
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: KR101435423B1; KR20130009836A; US20130095792A1; CN102845087A; US9473934B2; JP2013528986A; EP2378802A1; CN102845087B; WO2011128014A1; EP2378802B1

Description

本発明は遠隔通信に関し、より具体的には無線通信に関する。

無線通信システムはよく知られている。多くのこのようなシステムは、セルとして知られるひとかたまりの無線カバレッジ・エリアによって無線カバレッジが提供されるという点で、セルラである。無線カバレッジを提供する基地局が各セルに配置されている。従来の基地局は比較的広い地理的エリアでカバレッジを提供し、それに対応するセルはマクロセルと呼ばれることが多い。

マクロセル内により小さいサイズの複数のセルを確立することが可能である。マクロセルよりも小さなセルはスモール・セル、ミクロセル、ピコセル、またはフェムトセルと称されることがあるが、本発明者らはマクロセルよりも小さなセルの総称としてフェムトセルという用語を使用する。フェムトセルを確立する一つの方法は、マクロセルのカバレッジ・エリア内に比較的限られた範囲内で動作するフェムトセル基地局を設置することである。フェムトセル基地局の使用例としては、ビル内に無線通信カバレッジを提供することが挙げられる。フェムトセル基地局はフェムトと称されることがある。

フェムトセル基地局の送信能力は比較的低く、したがって、各フェムトセルのカバレッジ・エリアはマクロセルと比較して小さい。通常のカバレッジ範囲は数十メートルである。フェムトセル基地局は自動構成機能および自己最適化機能を有しており、非最適化デプロイメント、すなわち、所有者によるプラグアンドプレイ・デプロイメントを可能にし、自動的にそれら自体を既存のマクロセル・ネットワーク内に統合する。

フェムトセル基地局は、主として特定の自宅または職場に所属するユーザを対象とするものである。フェムトセル基地局は、プライベート・アクセス（「クローズド」）であってもパブリック・アクセス（「オープン」）であってもよい。プライベート・アクセスのフェムトセル基地局では、家族や特定グループの従業員といった登録されたユーザのみにアクセスが制限される。パブリック・アクセスのフェムトセル基地局では、他のユーザもフェムトセル基地局を使用することができ、登録されたユーザが受けるサービス品質を保護するために一定の制限が課せられる。

１つの既知のタイプのフェムトセル基地局は、「バックホール」、すなわちコア・ネットワークに対する接続としてブロードバンド・インターネット・プロトコル接続を使用する。１つのタイプのブロードバンド・インターネット・プロトコル接続は、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）である。ＤＳＬは、フェムトセル基地局のＤＳＬ送受信装置（「トランシーバ」）をコア・ネットワークに接続する。ＤＳＬは、フェムトセル基地局によって提供される音声通話および他のサービスのサポートを可能にする。フェムトセル基地局はまた、無線通信用のアンテナに接続された無線周波数（ＲＦ）トランシーバも含む。

マクロセル・ネットワークに統合するために、フェムトセル基地局は、（第２世代／２．５世代（２．５Ｇ）／第３世代）マクロセル・ネットワーク内で様々なネットワーク・エレメントとシグナリング・メッセージを交換する必要がある。このシグナリングは関連する第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）規格に準拠しており、フェムトセルは１つまたは複数の３ＧＰＰ準拠ノードとして現れる。これを達成するためには、フェムトセル基地局が複数のクラスタにグループ化され、各クラスタは、フェムト・ゲートウェイとして知られるゲートウェイを介してマクロセル・ネットワークに接続される。

フェムト・ゲートウェイは、マクロセル・ネットワーク内のコア・ネットワーク・エレメントとフェムトセル・クラスタの間のシグナリングを終端し、それによってフェムトセルのクラスタ全体が、３ＧＰＰ規格で要求されるような単一の仮想無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）として現れることを可能にする。

フェムト・ゲートウェイは、クラスタ内の数千ものフェムトセルをサポートすることができる。各フェムトセル基地局は、ユーザによる関与がほとんどないかまたはまったくなしにフェムト・ゲートウェイに接続し、フェムト・ゲートウェイに登録する。フェムトセル基地局はフェムトと称されることがある。各フェムトは、それ自体が弱体化することはあったとしても、他のフェムトの動作に干渉を与えないということが基本的原則である。したがって、フェムトからの登録メッセージが正当なものであると証明される必要がある。

図１（従来技術）に示すように、１つの既知のアプローチでは、フェムト３とフェムト・ゲートウェイ５の間にセキュリティ・ゲートウェイ１が設けられる。フェムト３はそれ自体をセキュリティ・ゲートウェイ１に対して認証し、セキュリティ・ゲートウェイ１に対する安全なインターネット・プロトコル・トンネルを確立する。この認証はフェムトの信用を確立するには十分である。

添付の独立クレームを参照されたい。いくつかの好ましい特徴が従属クレームで説明され
る。

本発明の一例は、セキュリティ・ゲートウェイとフェムト・ゲートウェイとを含む無線通信ネットワーク内のフェムトセル基地局からのメッセージを認証する方法であり、この方法は、
フェムトセル基地局からのメッセージ内の送信元ＩＰアドレスがそのフェムトセル基地局から予測される送信元ＩＰアドレスと一致することをセキュリティ・ゲートウェイにおいて確かめるステップと、
メッセージ内の送信元ＩＰアドレスがそのフェムトセル基地局から予測される送信元ＩＰアドレスと一致することを、フェムトセル基地局の識別子を送信元ＩＰアドレス・データに関連させるデータベースを調べることによって、フェムト・ゲートウェイにおいてさらに確かめるステップとを含む。

いくつかの好ましい実施形態は、フェムトセル基地局が認証されたことを確認する方法を提供する。規格に準拠したセキュリティ・ゲートウェイは、ＩＰセキュリティ・トンネルを介して受信したパケットの送信元ＩＰアドレスが、フェムトセル基地局に割り振られたアドレスまたはアドレス範囲と一致することを証明する。さらに、この送信元ＩＰアドレスは登録メッセージの一部としてフェムト・ゲートウェイに送信され、その結果、フェムト・ゲートウェイは、この送信元ＩＰアドレスにフェムトＩＤを関連付けることができ、したがって、メッセージの正当性を証明することができる。

好ましい実施形態では、送信元ＩＰアドレス・データは、仮想専用網（ＶＰＮ）ＩＰアドレスまたはＶＰＮＩＰアドレス範囲でありうる送信元ＩＰアドレスまたは送信元ＩＰアドレス範囲であり、トンネルが確立した時点で割り振られ、トンネルの存続期間中は変更されない。

好ましい実施形態では、フェムトセル基地局の識別子と送信元ＩＰアドレスまたは送信元ＩＰアドレス範囲の間の記憶されたマッピングを取り出すために、フェムト・ゲートウェイまたは、フェムト・ゲートウェイの照会先となりうる別のネットワーク・エレメントによってＩＰアドレスまたはＩＰアドレス範囲が割り振られる。その後、フェムト・ゲートウェイが送信元ＩＰアドレスを含む登録要求メッセージを受信した際に、フェムト・ゲートウェイは、記憶されたマッピングを使用して、そのメッセージが確実に送信側フェムトセル基地局からのものであると判定する。

本発明は、ユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）のフェムトを有するネットワーク、およびフェムト・ゲートウェイとは別個のセキュリティ・ゲートウェイを利用するフェムトを必要とする他のネットワークに関連して使用されうる。

好ましい実施形態は、弱体化したフェムトがネットワークへのアクセスを得ることを防ぎ、セキュリティ・ゲートウェイとフェムト・ゲートウェイの機能の分離をサポートする点で有利である。

次に、本発明の実施形態を、例としておよび図面を参照して説明する。

フェムトの認証／承認に対する既知のアプローチ（従来技術）を示す図である。フェムトの認証／承認に対する代替アプローチ（代替案）を示す図である。本発明の第１の実施形態による無線通信ネットワークを示す図である。図１に示す１マクロセル内のフェムトセル基地局の配置の一例を示す図である。図３および図４に示すフェムトセル基地局、セキュリティ・ゲートウェイ、フェムト・ゲートウェイのさらなる詳細を示す図である。図５に示す装置を使用したフェムト承認シナリオを示すメッセージ・シーケンス線図である。本発明の第２の実施形態によるフェムトセル基地局、セキュリティ・ゲートウェイ、およびフェムト・ゲートウェイと、動的ホスト設定プロトコル（ＤＨＣＰ）サーバとを示す図である。図７に示す装置を使用したフェムト承認シナリオを示すメッセージ・シーケンス線図である。

図１に示す既知のアプローチ（従来技術）では、暗号化または認証情報はセキュリティ・ゲートウェイ１によって除去されるので、セキュリティ・ゲートウェイ１の後方にあるネットワーク・エレメント、例えばフェムト・ゲートウェイ５などに向けられたフェムト３からのトラフィックは暗号化または認証情報を含んでいないことを本発明者らは理解した。その結果、最初、その正確なＩＤによってセキュリティ・ゲートウェイに対して認証された弱体化したフェムトは、その後、異なるＩＤを使用してフェムト・ゲートウェイ５に接続し、登録することができる。セキュリティ・ゲートウェイはペイロード情報を検証しないので、セキュリティ・ゲートウェイ１はこの登録メッセージを無効なものとして検出することはない。このようにして登録メッセージを捏造することは、例えばフェムトがオープン・アクセスになるように、その結果、複数の第三者のユーザ端末がそのフェムトセルを介して発呼できるようにフェムト構成を変更することによって、フェムトの所有者にセキュリティを危険に晒させる可能性を与える。このことは、この場合、フェムトを介して発呼された、著名人の通話を含むそれらの通話を所有者に盗聴させることになり、プライバシーを危険に晒すことになる。

本発明者は、（従来技術でも、本発明の一実施形態でもない）代替案が、セキュリティ・ゲートウェイとフェムト・ゲートウェイを１つの装置に結合することであることを理解した。これは、図２（代替案）に示されている通り、現行の３ＧＰＰユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）規格Ｒｅｌｅａｓｅ９によって許可されたソリューションである。これは、装置内のフェムト・ゲートウェイ機能が、装置におけるセキュリティ・ゲートウェイ認証機能を利用して登録メッセージの送信元を検証することを可能とする。しかしながら、そのように結合することは必ずしも常に実用的であるとは限らないことを本発明者らは理解した。例えば、フェムト・ゲートウェイは、通常、フェムト製造業者によってネットワーク運営事業者に供給され、一方、セキュリティ・ゲートウェイは、通常、フェムト技術の専門家ではない限られた組のベンダから購入される。

したがって、セキュリティの懸念に対処すべく、セキュリティ・ゲートウェイによる認証成功後、インターネット・プロトコル送信元アドレスがセキュリティ・ゲートウェイからフェムト・ゲートウェイに送信され、フェムト・ゲートウェイにおいて、そのインターネット・プロトコル送信元アドレスとフェムト・ゲートウェイによってフェムトに最初に割り当てられたものとが照合されるためには、それらゲートウェイの分離が好ましいことを本発明者らは理解した。

次に、本発明者らは、フェムトセル基地局を含むネットワークを説明し、次いでフェムト承認プロセスでさらに詳細に検討する。

ネットワーク
図１および図２に示すように、無線通信用のネットワーク１０は、２つのタイプの基地局、すなわちマクロセル基地局とフェムトセル基地局（後者は「フェムト」と呼ばれることがある）とを含んでおり、その無線通信用のネットワーク１０の中をユーザ端末３４はローミングすることができる。１つのマクロセル基地局２２が、簡略化して図３および図４に示されている。各マクロセル基地局は、マクロセルと称されることの多い無線カバレッジ・エリア２４を有する。マクロセル２４の地理的な広がりは、マクロセル基地局２２の機能と囲繞する地形とによって異なる。

マクロセル２４内では、各フェムトセル基地局３０がそれぞれに対応する１つのフェムトセル３２内で無線通信を提供する。フェムトセルは無線カバレッジ・エリアである。フェムトセル３２の無線カバレッジ・エリアは、マクロセル２４の無線カバレッジ・エリアよりもかなり狭い。例えば、フェムトセル３２は、サイズではユーザの職場または自宅に対応する。

図３に示すように、ネットワーク１０は無線ネットワーク制御装置ＲＮＣ１７０によって管理される。無線ネットワーク制御装置ＲＮＣ１７０は、例えばバックホール通信リンク１６０を介してマクロセル基地局２２と通信することによって動作を制御する。無線ネットワーク制御装置１７０は、複数の基地局のサポートを受ける複数のセル間の地理的な関係に関する情報を含む周辺リストを維持管理する。さらに、無線ネットワーク制御装置１７０は、無線通信システム１０内のユーザ機器の位置に関する情報を提供する位置情報を維持管理する。無線ネットワーク制御装置１７０は、回線交換網とパケット交換網とを介してトラフィックをルーティングするように動作可能である。回線交換トラフィックには、無線ネットワーク制御装置１７０と通信することのできる移動スイッチング・センター２５０が設けられる。移動スイッチング・センター２５０は、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）２１０などの回線交換網と通信する。パケット交換トラフィックの場合、ネットワーク制御装置１７０は、サービング汎用パケット無線サービス・サポート・ノード（ＳＧＳＮ：ｓｅｒｖｉｎｇｇｅｎｅｒａｌｐａｃｋｅｔｒａｄｉｏｓｅｒｖｉｃｅｓｕｐｐｏｒｔｎｏｄｅｓ）２２０およびゲートウェイ汎用パケット無線サービス・サポート・ノード（ＧＧＳＮ：ｇａｔｅｗａｙｇｅｎｅｒａｌｐａｃｋｅｔｒａｄｉｏｓｅｒｖｉｃｅｓｕｐｐｏｒｔｎｏｄｅ）１８０と通信する。次いで、ＧＧＳＮは、例えばインターネット１９０などのパケット・スイッチ・コア１９０と通信する。

ＭＳＣ２５０、ＳＧＳＮ２２０、ＧＧＳＮ１８０、および運営事業者のＩＰネットワーク２１５は、いわゆるコア・ネットワーク２５３を構成する。ＳＧＳＮ２２０とＧＧＳＮ１８０とは、運営事業者のＩＰネットワーク２１５によってフェムトセル制御装置／ゲートウェイ２３０に接続される。

フェムトセル制御装置／ゲートウェイ２３０は、セキュリティ・ゲートウェイ２３１およびインターネット１９０を介してフェムトセル基地局３２に接続される。セキュリティ・ゲートウェイ２３１に対するこれらの接続は、ブロードバンド・インターネット・プロトコル接続（「バックホール」）の接続である。

運営事業者のＩＰネットワーク２１５はまた、インターネット・プロトコル・マルチメディア・システム（ＩＭＳ）のコア・ネットワーク２１７にも接続されている。

図４には、３つのフェムトセル基地局３０および対応するフェムトセル３２が簡略化して示されている。

マクロセル２４内の移動端末３４が既知の方法でマクロセル基地局２２と通信することが可能である。フェムトセル基地局３０内で通信するために移動端末３４が登録されているフェムトセル３２にその移動端末が入る際、その移動端末との接続をマクロセルからフェムトセルにハンドオーバーすることが望ましい。図４に示す例では、移動端末３４のユーザは、フェムトセル３２のうちの最も近いフェムトセル３２’の好ましいユーザである。

図４に示すように、フェムトセル基地局３０は、ブロードバンド・インターネット・プロトコル接続（「バックホール」）３６を介してコア・ネットワーク（図４には示されていない）に、すなわち、遠隔通信「世界」の残りの部分（図４には示されていない）に接続される。「バックホール」接続３６は、コア・ネットワーク（図示せず）を介したフェムトセル基地局３０間の通信を可能にする。マクロセル基地局はまた、コア・ネットワーク（図４には示されていない）にも接続されている。

上述したように、フェムトセル基地局の送信能力は比較的低く、したがって、各フェムトセルのカバレッジ・エリアはマクロセルと比較して小さい。通常のカバレッジ範囲は数十メートルである。フェムトセル基地局は自動構成機能および自己最適化機能を有しており、所有者による非最適化デプロイメント、すなわち、プラグアンドプレイ・デプロイメントを可能にし、自動的にそれら自体を既存のマクロセル・ネットワーク内に統合する。

上述したように、マクロセル・ネットワークに統合するために、フェムトセル基地局は、（第２世代／２．５世代（２．５Ｇ）／第３世代）マクロセル・ネットワーク内の様々なネットワーク・エレメントとシグナリング・メッセージを交換する必要がある。このシグナリングは第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）規格（Ｒｅｌｅａｓｅ８）に準拠しており、フェムトセルは１つまたは複数の３ＧＰＰ準拠ノードとして現れる。具体的に、これを達成するためには、フェムトセル基地局が複数のクラスタにグループ化され、各クラスタは、フェムト・ゲートウェイとして知られるゲートウェイを介してマクロセル・ネットワークに接続される。フェムト・ゲートウェイは、マクロセル・ネットワーク内のコア・ネットワーク・エレメントとフェムトセル・クラスタの間のシグナリングを終端し、それによってフェムトセルのクラスタ全体が、３ＧＰＰ規格（Ｒｅｌｅａｓｅ８）に準拠して単一の仮想無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）として現れることを可能にする。

セキュリティ・ゲートウェイおよびフェムト・ゲートウェイ
図５に示すように、フェムト３０は、フェムト・ゲートウェイ２３０に接続されたセキュリティ・ゲートウェイ２３１に接続される。セキュリティ・ゲートウェイとフェムト・ゲートウェイは別体である。

セキュリティ・ゲートウェイ２３１は、データベース４０、構成コントローラ４２、およびオーセンティケータ４４を含む。データベース４０は、フェムトセル基地局の識別子（フェムトＩＤ）を送信元ＩＰアドレスと、さらに暗号化キーに関連付ける。

フェムト・ゲートウェイ２３０は、オーセンティケータ４５、フェムト登録ステージ４６、フェムトＩＤをフェムトの送信元ＩＰアドレスに関連付けるデータベース４８、および独自のＩＰアドレスとしてフェムトが使用するようにＩＰアドレスをフェムトに割り振るＩＰアドレス・アロケータ５０を含む。

使用中に、セキュリティ・ゲートウェイ２３１は、フェムト・ゲートウェイ２３０に対するＩＰトンネルのセットアップを試みるすべてのフェムトのフェムト・ゲートウェイによる二次承認を要求する。

動作を以下でさらに詳細に説明する。

フェムト承認プロセス
図６に示すように、このユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）ベースの例では、フェムト３０は、フェムト識別子（フェムトＩＤ）と認証情報とを含む承認要求を送信する（ステップａ）。セキュリティ・ゲートウェイは、そのフェムトＩＤが、受信したメッセージの送信元となるフェムトのフェムトＩＤであることを確かめることによって一次承認を実行する（ステップａ１）。送信元フェムトのフェムトＩＤである場合、セキュリティ・ゲートウェイは、承認されたフェムトＩＤを含む対応するアクセス要求をフェムト・ゲートウェイに送信する（ステップｃ）。次いでフェムト・ゲートウェイはフェムトの承認も行い、フェムトＩＤをフェムト・ゲートウェイのデータベース４８に記憶し、そのフェムトにＩＰアドレスを割り振る（ステップｃ）。このＩＰアドレスは、フェムトＩＤにマッピングされたデータベース４８に記憶される。

次いで、フェムト・ゲートウェイは、このＩＰアドレスを含むアクセス受諾メッセージをセキュリティ・ゲートウェイに返す（ステップｄ）。次いで、セキュリティ・ゲートウェイの構成コントローラ４２は、承認応答メッセージによってＩＰアドレスをフェムトに渡す（ステップｅ）。次いで、フェムト３０とセキュリティ・ゲートウェイの間にセキュリティ・トンネルがセットアップされる（ステップｆ）。

次いで、フェムトは、このＩＰアドレスを含むメッセージを、トンネルを介してセキュリティ・ゲートウェイに送信する（ステップｇ）。

セキュリティ・ゲートウェイは、そのＩＰアドレスに割り振られていることをセキュリティ・ゲートウェイが認識している暗号化キーを使用してメッセージを復号および認証し、そのメッセージに含まれるＩＰアドレスがフェムトＩＤと一致することを確かめる（ステップｈ）。これは、偽造された送信元ＩＰアドレスをフェムトが使用することを防止する。

この認証が成功したとすると、セキュリティ・ゲートウェイは、送信元ＩＰアドレスと登録要求とを含む復号したメッセージをフェムト・ゲートウェイに送信する（ステップｉ）。

メッセージを受信した際、フェムト・ゲートウェイ２３０のオーセンティケータ４５は、メッセージの登録要求部分の中に示された送信元ＩＰアドレスとフェムトＩＤとを確認する。受信した送信元ＩＰアドレスが、そのフェムトＩＤに割り振られているようにフェムト・ゲートウェイのデータベース４８に記憶されている送信元ＩＰアドレスに相当する場合、そのＩＤは本物であるとみなされて、フェムト・ゲートウェイのフェムト登録ステージ４６はそのフェムトを登録する。

本実施形態では、記憶された（ステップｃ）フェムト識別子と受信した（ステップｉ）フェムト識別子との間の関連付けが確立され、その結果、自動的にそのフェムトからの後続のメッセージは承認済みとみなされる。いくつかの他の実施形態では、そのような承認が代わりに後続の各メッセージに対して実行される（オン・ザ・フライ）。

別の一実施例
図７に示すように、第２の実施例では、フェムト３０’が、フェムト・ゲートウェイ２３０’に接続されたセキュリティ・ゲートウェイ２３１’に接続される。

セキュリティ・ゲートウェイ２３１’は、データベース４０’、構成コントローラ４２’、およびオーセンティケータ４４’を含む。データベース４０’は、フェムトセル基地局の識別子（フェムトＩＤ）を送信元ＩＰアドレスと、さらに暗号化キーに関連付ける。

フェムト・ゲートウェイ２３０’は、フェムト登録ステージ４６’とデータベース照会プロセッサ７２とを含む。

セキュリティ・ゲートウェイ２３１’とフェムト・ゲートウェイ２３０’とは、直接的に、またデータベース４８’とＩＰアドレス・アロケータ５０’とを含む動的ホスト設定プロトコル（ＤＨＣＰ）サーバ７０をも介して相互接続されている。データベース４８’は、フェムトＩＤをフェムトの送信元ＩＰアドレスに関連付ける。ＩＰアドレス・アロケータ５０’は、独自のＩＰアドレスとしてフェムトが使用するようにＩＰアドレスをフェムトに割り振る。

使用中に、セキュリティ・ゲートウェイは、フェムト・ゲートウェイに対するＩＰトンネルのセットアップを試みるすべてのフェムトのフェムト・ゲートウェイによる二次承認を要求する。フェムト・ゲートウェイ２３０’は、これを実施するためにＤＨＣＰサーバ７０に照会する。動作を以下でさらに詳細に説明する。

図８に示すように、同様にユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）ベースの例である第２の実施例では、セキュリティ・ゲートウェイは、ＩＰアドレスを独立したサーバから、すなわち本例では動的ホスト設定プロトコル（ＤＨＣＰ）サーバ７０から取り出すように構成されている。

図８に示すように、フェムト３０’は、セキュリティ・トンネル確立の第１ステップとして、フェムト識別子（フェムトＩＤ）と認証情報とを含む承認要求をセキュリティ・ゲートウェイに送信する（ステップａ’）。セキュリティ・ゲートウェイ２３１’は、この要求を受信し、そのフェムトＩＤが、受信したメッセージの送信元となるフェムトのフェムトＩＤであることを確かめる（ステップｂ’）ことによって一次承認を実行する。送信元フェムトのフェムトＩＤである場合、フェムトのＩＰアドレスを要求するために、セキュリティ・ゲートウェイは、承認されたフェムトＩＤを含む対応するアクセス要求をＤＨＣＰサーバ７０に送信する（ステップｃ’）。この要求は、認証されたフェムトＩＤをＤＨＣＰクライアント・ハードウェア・アドレス（ｃｈａｄｄｒ）として含む。

次いでＤＨＣＰサーバは、フェムトＩＤをデータベース４８に記憶し、そのフェムトにＩＰアドレスを割り振る（ステップｄ’）。このＩＰアドレスは、フェムトＩＤであるクライアント・ハードウェア・アドレスにマッピングされたデータベース４８’に記憶される。

次いでＤＨＣＰサーバは、このＩＰアドレスを含めたアクセス受諾メッセージをセキュリティ・ゲートウェイに返す（ステップｅ’）。次いで、セキュリティ・ゲートウェイの構成コントローラ４２’は、承認応答メッセージによってＩＰアドレスをフェムト３０’に渡す（ステップｆ’）。次いで、フェムト３０’とセキュリティ・ゲートウェイ２３１’の間にセキュリティ・トンネルがセットアップされる（ステップｇ’）。

次いでトンネルの確立に引き続き、フェムトは、このＩＰアドレスを含むメッセージを、トンネルを介してセキュリティ・ゲートウェイに送信する（ステップｈ’）。

セキュリティ・ゲートウェイは、そのＩＰアドレスに割り振られていることをセキュリティ・ゲートウェイが認識している暗号化キーを使用してメッセージを復号および認証し、そのメッセージに含まれるＩＰアドレスがフェムトＩＤと一致することを確かめる（ステップｉ’）。これは、偽造された送信元ＩＰアドレスをフェムトが使用できるようになることを防止する。

この認証が成功したとすると、セキュリティ・ゲートウェイは、送信元ＩＰアドレスと、フェムトＩＤを含む登録要求とを含む復号したメッセージをフェムト・ゲートウェイに送信する（ステップｊ’）。

メッセージを受信した際、フェムト・ゲートウェイのデータベース照会プロセッサ７２は、このフェムトＩＤ識別に割り振られたＩＰアドレスを問い合わせる要求を動的ホスト設定プロトコル（ＤＨＣＰ）サーバに送信する（ステップｋ’）。ＤＨＣＰサーバは、それ自体の内部データベース４８’から対応するＩＰアドレスを取り出し（ステップｉ’）、割り振られたＩＰアドレスによってフェムト・ゲートウェイに応答する（ステップｍ’）。フェムト・ゲートウェイ２３０’のオーセンティケータ４５’は、ＤＨＣＰサーバから受信したＩＰアドレスがメッセージの登録要求部分を含んでいるパケットの送信元ＩＰアドレスと一致することを確かめる。一致する場合、そのＩＤは本物であるとみなされて、フェムト・ゲートウェイのフェムト登録ステージ４６’はそのフェムトを登録する。

いくつかの変形形態
図５から図８に関して説明したいくつかの実施例では、様々なメッセージでのフェムトの識別子は同一である。しかしながら、それら識別子は同一である必要はない。いくつかの実施形態では、１つのＩＤフォーマットを別のＩＤフォーマットに変換する信頼できるメカニズムが、例えばフェムト・ゲートウェイ内にあるだけで十分である。例えば、図５および図６を参照して説明した例では、フェムト・ゲートウェイに対する両方のメッセージ（上記のステップｂおよびｉを参照）内で使用されたフェムトのＩＤ、すなわちフェムトＩＤは同じである。他のいくつかの実施形態では、それら識別子は異なるが、その場合、フェムト・ゲートウェイは、フェムトの２つの異なってはいるが有効な識別子の間のマッピングを認識しているので、それらが相関していることを確かめることができる。例えば、２つの異なる識別子は、インターネット鍵交換バージョン２（ＩＫＥｖ２）およびＨｏｍｅＮｏｄｅＢＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰａｒｔ（ＨＮＢＡＰ）といった異なるフォーマットであってよい。

図７および図８に関して説明した実施形態の一変形形態でも、ＤＨＣＰサーバは、例えば複数のＩＰトンネルを確立する際に同じフェムトに複数のＩＰアドレスを割り振っている。この場合、割り振られた複数のアドレスのうちのいずれか１つが、登録要求を含んだパケットの送信元ＩＰアドレスと一致するだけで十分である。

さらなるいくつかの実施形態では、ＤＨＣＰサーバを使用することで、複数の装置（サーバ、ゲートウェイ、アプリケーション・デバイスなど）はフェムトからの登録メッセージを認証することが可能になる。例えば、フェムトがプレゼンス・サーバにも登録する場合、そのプレゼンス・サーバはまた、類似のメッセージ交換を使用して、関連付けられたＩＰアドレスをＤＨＣＰサーバから要求することができる。

本発明は、その本質的特性から逸脱せずに他の特定の形態で具体化することができる。上記の実施形態は、すべての点において限定を目的としたものではなく説明を目的としたものとみなされるべきである。したがって、本発明の範囲は、上記の説明によってではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でなされるすべての変更は、それらの範囲内に包含されるべきである。

当業者には、上述の様々な方法におけるステップは、プログラムされたコンピュータによって実行可能であることが容易に理解されよう。一部の実施形態は、機械可読またはコンピュータ可読であり、かつ命令の機械実行可能またはコンピュータ実行可能なプログラムを符号化する、デジタル・データ記憶媒体などのプログラム記憶装置に関連する（上記命令は、上述した方法の一部またはすべてのステップを実行する）。これらのプログラム記憶装置は、例えば、デジタル・メモリ、磁気ディスクや磁気テープといった磁気記憶媒体、ハード・ドライブ、または光学的に読み出し可能なデジタル・データ記憶媒体であってよい。これらの実施形態は、上述した方法のステップを実行するようにプログラムされたコンピュータを含む。

Claims

セキュリティ・ゲートウェイとフェムト・ゲートウェイとを含む無線通信ネットワーク内のフェムトセル基地局からのメッセージを認証する方法において、
前記フェムトセル基地局からの前記メッセージ内の送信元ＩＰアドレスが前記フェムトセル基地局から予測されるフェムトセル基地局の識別子と一致することを前記セキュリティ・ゲートウェイによって確かめるステップと、
フェムトセル基地局の識別子を含む前記メッセージ内の前記送信元ＩＰアドレスがフェムトセル基地局の識別子によって識別される前記フェムトセル基地局から予測される送信元ＩＰアドレスと一致することを、フェムトセル基地局の識別子を送信元ＩＰアドレス・データに関連させるデータベースを調べることによって、前記フェムト・ゲートウェイによってさらに確かめるステップと
を含む方法。
前記フェムトセル基地局が、前記セキュリティ・ゲートウェイを介して前記フェムト・ゲートウェイに接続されている請求項１に記載の方法。
前記送信元ＩＰアドレスが、前記フェムト・ゲートウェイによって、ＩＰトンネルを介した前記フェムトセル基地局との接続に割り振られ、フェムトセル基地局の識別子に関連する前記送信元ＩＰアドレス・データとして前記データベースに記録される請求項１または請求項２に記載の方法。
前記送信元ＩＰアドレスが、動的ホスト設定プロトコル（ＤＨＣＰ）サーバによって、ＩＰトンネルを介した前記フェムト・ゲートウェイと前記フェムトセル基地局との間の接続に割り振られ、フェムトセル基地局の識別子に関連する前記送信元ＩＰアドレス・データとして前記データベースに記録される請求項１または請求項２に記載の方法。
前記送信元ＩＰアドレスが、前記ＩＰトンネルを介した前記フェムトセル基地局との接続のためのＩＰアドレス範囲を割り振ることによって、および前記メッセージに含めるために前記範囲内の送信元ＩＰアドレスを選択することによって割り振られ、前記データベースに記録された前記送信元ＩＰアドレス・データは前記送信元ＩＰアドレス範囲を含む請求項３または請求項４に記載の方法。
前記メッセージは登録要求メッセージであり、両方の確認に合格した際に前記フェムトセル基地局が前記フェムト・ゲートウェイによって登録される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
セキュリティ・ゲートウェイおよびフェムト・ゲートウェイと、少なくとも１つのフェムトセル基地局とを含む無線通信ネットワークにおいて、
前記セキュリティ・ゲートウェイはフェムトセル基地局から受信したメッセージを認証するように構成されており、前記セキュリティ・ゲートウェイは、前記フェムトセル基地局からの前記メッセージ内の送信元ＩＰアドレスが前記フェムトセル基地局から予測されるフェムトセル基地局の識別子と一致することを確かめるように構成された検査プロセッサを含み、
前記フェムト・ゲートウェイは、フェムトセル基地局の識別子を含む前記メッセージ内の前記送信元ＩＰアドレスがフェムトセル基地局の識別子によって識別される前記フェムトセル基地局から予測される送信元ＩＰアドレスと一致することを、フェムトセル基地局の識別子を送信元ＩＰアドレス・データに関連させるデータベースを調べることによって確かめるように構成されたさらなるプロセッサを含む
ネットワーク。
前記少なくとも１つのフェムトセル基地局が前記セキュリティ・ゲートウェイを介して前記フェムト・ゲートウェイに接続される請求項７に記載のネットワーク。
前記メッセージは登録要求メッセージであり、前記フェムト・ゲートウェイは、前記一致が得られた際に前記フェムトセル基地局を登録するように構成された請求項７または請求項８に記載のネットワーク。
前記フェムト・ゲートウェイは前記データベースを含む請求項７乃至９のいずれか１項に記載のネットワーク。
前記送信元ＩＰアドレスは、前記フェムト・ゲートウェイによって、ＩＰトンネルを介した前記フェムトセル基地局との接続に割り振られ、前記送信元ＩＰアドレスは、確認に使用するために前記フェムトセル基地局の識別子に関連付けられて前記データベースに記録された前記送信元ＩＰアドレス・データである請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のネットワーク。
前記送信元ＩＰアドレスは、別個のネットワーク・エレメントによって、ＩＰトンネルを介した前記フェムト・ゲートウェイと前記フェムトセル基地局との間の接続に割り振られ、前記送信元ＩＰアドレスは、フェムトセル基地局の識別子に関連付けられて前記データベースに記録された前記送信元ＩＰアドレス・データである請求項７乃至９のいずれか１項に記載のネットワーク。
前記別個のネットワーク・エレメントは前記データベースを含む請求項１２に記載のネットワーク。
前記別個のネットワーク・エレメントは動的ホスト設定プロトコル・サーバである請求項１２または請求項１３に記載のネットワーク。
使用中に、前記送信元ＩＰアドレスは、前記ＩＰトンネルを介した前記フェムトセル基地局との接続のためのＩＰアドレス範囲を割り振ることによって、および前記フェムトセル基地局が前記メッセージに含めるために前記範囲内の送信元ＩＰアドレスを選択することによって割り振られ、前記データベースに記録された前記送信元ＩＰアドレス・データは前記送信元ＩＰアドレス範囲である請求項７乃至１４のいずれか１項に記載のネットワーク。