JP5980733B2 - モバイルトラフィックのオフロードシステム - Google Patents

Description

この発明は、携帯電話端末が携帯電話網を通して行う通信を、無線ＬＡＮを通してオフロードする技術に関する。

近年、フィーチャーフォンからスマートフォンへの移行が進んだり、データ通信専用端末が急速に普及したりしたことで、携帯電話網を利用するトラフィックデータが急激に増加している。これに対応するために携帯電話キャリア各社は単純に携帯電話網の設備を増強させるだけではなく、無線ＬＡＮを通じて光ファイバーインターネット回線へトラフィックデータをオフロードすることを検討している。そのために、新規にアクセスポイントを設置し、オフロードさせる固定回線を敷設し、認証サーバを設置する作業が進行しているが、現在は携帯電話キャリア各社が独自に設備を構築している例が多く、設備が無駄に冗長化されている。このため、複数の携帯電話キャリアが共同で利用可能なアクセスポイントを構築した、安価に利用できる公衆無線ＬＡＮサービスの展開が求められている。

現在、3GPP（Third Generation Partnership Project）TR23.852において、携帯電話キャリア以外（non-3GPP IP Access）のネットワークを通じたWi-Fiオフロード方法の標準化が進められている（非特許文献１）。

一方、無線アクセスポイントを中継して、携帯電話網へ携帯電話端末のMACアドレスを送信して認証を受けることで、アクセスポイントへのオフロードを行うシステムが特許文献１で提案されている。

特開２０１２−１３４７０３号公報

http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23852.htm３ＧＰＰ ＴＲ２３．８５２

しかしながら、3GPP TR23.852ではEAP（PPP Extensible Authentication Protocol）認証方式しか定義されていない。特許文献１に挙げられるようなEAP認証方式では現在のスマートフォンでも設定が難しく、利用の際にユーザにかかる負荷が大きく、Webブラウザを搭載する端末であればユーザの手間が少なく簡便に利用できるWeb認証方式で認証可能なシステムとすることが求められていた。

また、従来のインフラでは、携帯電話網から提供されるIPアドレスと、Web認証画面を表示するアクセスポイント（無線LANルータ）のIPアドレスのサブネットが異なることから、そのままでは認証を行うことができなかった。また、宅内向けのアクセスポイントでは、複数の家をまたいだSSIDや接続先の事業者等の共通設定を行う必要がないため、業務用の一部機種が搭載するような複数のSSIDや使用する無線チャンネル等の各種コンフィグを一括制御するためのコントローラ機能が無く、現在既に各携帯電話キャリアが自社の公衆無線ネットワークで用いているSSIDと同一のSSIDのそれぞれを動的に設定することができなかった。

そこでこの発明は、携帯電話キャリアを限定することなく各携帯電話キャリアが必要に応じて共有可能であり、Web認証方式で効率良く使用開始できる携帯電話網からのオフロードシステムを提供することを目的とする。

この発明は、非３ＧＰＰネットワーク上に、無線アクセスポイントとともに、認証パケットプロキシと、トンネルパケット転送装置とを設け、
上記認証パケットプロキシ（TWAP)は、
各々の無線アクセスポイントが携帯電話キャリアのネットワークに接続するために必要な事業者ごとのＳＳＩＤを含む無線ネットワーク設定情報を記録する、設定情報管理手段と、
各々の無線アクセスポイントからの問い合わせに対して、上記無線ネットワーク設定情報を送信する、設定情報提供手段を有し、
各々の無線アクセスポイントから携帯電話キャリアネットワークに存在する３ＧＰＰ認証サーバへの認証を中継する、認証中継手段を有し、
上記トンネルパケット転送装置(TWAG)は、非３ＧＰＰネットワークと上記携帯電話キャリアのネットワークとの間でパケットを転送するネットワーク間パケット転送手段を有し、
上記無線アクセスポイントは、
上記認証パケットプロキシに対して、当該無線アクセスポイントが接続を許可される携帯電話キャリアのネットワークに接続するための上記無線ネットワーク設定情報を問い合わせる設定情報問合手段と、
上記認証パケットプロキシ(TWAP)から送信された上記無線ネットワーク設定情報を記録する設定情報記録手段と、
個々の上記無線ネットワーク設定情報に従った無線ネットワークを複数構築する、個別ネットワーク発信手段と、
上記無線ネットワークに接続する携帯電話に対して、プライベートアドレスを払い出す第一アドレス付与手段と、
上記携帯電話に対してｗｅｂ認証のためのＩＤを含む情報を送信させてそれを受信しうる環境を構築する受信環境構築手段と、
入力されたＩＤを含む情報を、上記認証パケットプロキシを経由して上記携帯電話キャリアのネットワークに存在する３ＧＰＰ認証サーバへ送信する認証情報送信手段と、
上記３ＧＰＰ認証サーバから認証が成功した情報を受信した上記携帯電話について、上記トンネルパケット転送装置を経由して、上記携帯電話キャリアのネットワークへのトンネリング通信を提供するオフロード通信手段とを有する、
携帯電話通信オフロードシステムにより、上記の課題を解決したのである。

すなわち、上記無線アクセスポイントがそれぞれの上記携帯電話キャリアのネットワークと通信するための情報を、上記トンネルパケット転送装置だけでは選別することができない。そこで、上記無線アクセスポイントから問い合わせを受けて、接続可能な携帯電話キャリアのネットワークへ接続するために必要な無線ネットワーク設定情報を送信する上記認証パケットプロキシを非３ＧＰＰネットワーク上に設けて、上記無線アクセスポイントから接続可能としておくとともに、上記無線アクセスポイントから携帯電話キャリアのネットワークへ接続するための認証を中継可能としておく。

接続のための無線ネットワーク設定情報についての問い合わせに対する返答を受けた上記無線アクセスポイントは、その時点で自身が許可されている携帯電話キャリアのネットワークに対応したＳＳＩＤを含む無線ネットワークを複数構築するので、個々の携帯電話は、その複数構築された中から、自身が属する携帯電話のネットワークに対応した無線ネットワークを選んで接続できるようになる。この無線ネットワーク設定情報はすなわち、個々の携帯電話キャリアが独自に展開する公衆無線サービスで設定されているものと同様のＳＳＩＤや暗号化方式、共通鍵等からなるものを指定できるので、携帯電話は接続する先の無線アクセスポイントが複数の無線ネットワークを構築していることを特に認識することなく利用できる。

これに対して無線アクセスポイントは、プライベートアドレスを払い出すことで、まず一時的な通信環境を確保した上で、携帯電話に対してｗｅｂ認証のための情報の入力環境を提供する。この入力環境とは、例えばＩＤとパスワードの入力フォームを有するｗｅｂページの送信である。このフォームなどから入力された情報を、非３ＧＰＰネットワークから、上記認証パケットプロキシを経由して、上記３ＧＰＰ認証サーバへ送る。認証が成功した旨の返答があれば、無線アクセスポイントは、当該携帯電話について、上記トンネルパケット転送装置を通じて、無線ネットワークから非３ＧＰＰネットワークを通じたオフロードを実現させて、携帯電話キャリアのネットワークとの間でパケット通信を行わせる。

実際のオフロード時の通信としては、次のような二つの方式が挙げられる。まず一つめの方式としては、上記トンネルパケット転送装置が新たに携帯電話に対してアドレスを払い出して、携帯電話のアドレスをプライベートアドレスから携帯電話のネットワークにアクセスできるようにアドレスを再設定させる方式が挙げられる。

また別の方式としては、上記無線アクセスポイントは携帯電話に対してプライベートアドレスを設定させたまま、無線アクセスポイント自身が携帯電話のネットワークに接続できるアドレスを有して、上記トンネルパケット転送装置まで非３ＧＰＰネットワークをトンネリングして、携帯電話のネットワークへのアクセスを行う方式が挙げられる。

いずれの場合にしても、携帯電話からの通信は、３ＧＰＰ認証サーバでの認証が終わるまでは、認証のための情報以外は通過できないように、上記無線アクセスポイントがフィルタリングを行っておくことが望ましい。認証できない携帯電話が利用できてしまうことを防ぐための処置である。

この発明により、携帯電話の利用者が通信をオフロードしようとする際に使用できる無線アクセスポイントの環境を、携帯電話キャリア各社が独自に用意しなくても、認証パケットプロキシを用意する業者と契約することで、多数の無線アクセスポイントに対して、自社の無線ＬＡＮサービスと共通のＳＳＩＤを有する無線環境を提供させることが可能となる。これにより、業界全体で無駄な設備投資を抑制するとともに、一つの無線アクセスポイントによって提供できるサービスが拡張するため、公衆無線ＬＡＮのサービス提供範囲の拡大を促進させることができる。

この発明にかかるシステム及び周辺ネットワークの構成図 この発明にかかるシステムの機能ブロック図 ＡＰ設定データベースの例図 認証結果データベースの例図 第１の実施形態における第１のシーケンス例図 第１の実施形態における第２のシーケンス例図 第２の実施形態における第１のシーケンス例図 第２の実施形態における第２のシーケンス例図 第１の実施形態において実行する無線アクセスポイントの機能フロー例図 第２の実施形態において実行する無線アクセスポイントの機能フロー例図

以下、この発明にかかる実施形態について詳細に説明する。
まず、この発明を実施する非３ＧＰＰネットワーク１１と、携帯電話キャリアネットワーク１２、インターネット１３、及び携帯電話網１４との関係を、図１を用いて説明する。

通常、スマートフォンやフィーチャーフォンを問わず携帯電話２１は、携帯電話キャリア各社が立てた携帯電話網アンテナ１５により構築される携帯電話網１４を通じて、携帯電話キャリアネットワーク１２に接続している。ここで携帯電話網１４とは、いわゆる３Ｇと呼ばれる第三世代移動通信システムや、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる第３．９世代移動通信システム、さらにはそれに続く第４世代移動通信システム（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）及びそれ以降の移動通信システムといった、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project)で仕様が検討、作成される一連の移動通信システムによるネットワークである。これらはそれぞれの携帯電話キャリアネットワーク１２に直結しており、これに接続する携帯電話２１は、ユーザ情報管理データベース２２で管理される電話番号などの情報に従い、携帯電話キャリア各社による３ＧＰＰ認証サーバ（AAA：Authentication, Authorization and Accounting）２３に認証された上で、携帯電話キャリアが提供するＩＰアドレスを払い出された上で、インターネット１３にアクセスしたり、携帯電話キャリアネットワーク１２で提供される、携帯電話キャリア各社独自のサービスの提供を受けたりすることができる。

この発明では、携帯電話２１が携帯電話網１４を経由せず、非３ＧＰＰネットワーク１１を通って携帯電話キャリアネットワーク１２へのトラフィックデータをオフロードできる環境を提供する。なお、携帯電話キャリアネットワーク１２としては、純粋な移動体通信事業者（MNO)だけでなく、仮想移動体通信事業者（MVNO）のネットワークでもよい。

上記のオフロードの際に使用する非３ＧＰＰネットワーク１１は、インターネット１３ではない、特定の事業者によって管理される閉鎖網である。この特定の事業者は、例えば固定系のＩＳＰが挙げられる。この非３ＧＰＰネットワーク１１には、その事業者と契約した個人や法人の住宅や事業所などに設置された、インターネット１３への接続を主な目的としたルータに直結、又はルータと一体化した、無線アクセスポイント３１が接続されている。ここでは、無線アクセスポイント３１がルータと一体化している例を中心に説明するが、ルーティング機能と、無線機能とが別個の装置で接続されていて下記の機能を発揮するものであっても、本発明上の問題はない。

無線アクセスポイント３１又はそれと接続するルータは、ＡＤＳＬモデムや光モデムなどを介して、非３ＧＰＰネットワーク１１上にあるネットワーク終端装置３２とＰＰＰｏＥ接続し、上記事業者の固定系ＩＳＰネットワーク１７を経由して、インターネット１３に接続する機能（図示せず）を有する。これにより、無線アクセスポイント３１の設置者は無線アクセスポイント３１に接続することでインターネット１３へ接続できる無線ＬＡＮ環境を享受することができる。

またこの他に非３ＧＰＰネットワーク１１には、認証パケットプロキシ（ＴＷＡＰ：Trusted WLAN AAA Proxy。WLAN：WirelessLAN。AAA：Authentication, Authorization and Accounting）３３と、トンネルパケット転送装置３４が設けてあり、携帯電話キャリアネットワーク１２との間で通信可能である。認証パケットプロキシ３３と携帯電話キャリアネットワーク１２との間は３ＧＰＰにおいて定義されるＳＷｄインターフェースで接続され、トンネルパケット転送装置３４と携帯電話キャリアネットワーク１２との間は同じく３ＧＰＰにおいて定義されるＳ２ａインターフェースで接続されている。さらに、非３ＧＰＰネットワーク１１には、認証パケットプロキシ３３と通信するサービスオーダーサーバ３５が設けてある。

一方、携帯電話キャリアネットワーク１２には、上記の３ＧＰＰ認証サーバ２３の他に、非３ＧＰＰネットワーク１１からの通信をインターネット１３に接続させる際のゲートウェイとなる、ＰＤＮ（packet data network）ゲートウェイ２４を有している。ＰＤＮゲートウェイ２４は、３ＧＰＰ認証サーバ２３で認証された携帯電話２１に対してＩＰアドレスを割り当てたり、３ＧＰＰアクセス及び非３ＧＰＰアクセスを収容したりする機能を有する。

以下、主に非３ＧＰＰネットワーク１１に配されるそれぞれの装置が有する機能を、図２に記載の機能ブロック図とともに説明する。

上記のサービスオーダーサーバ３５は、携帯電話キャリアからのオフロードサービス要求を受け付けるサービス要求受付手段１０１を有する。また、サービスオーダーサーバ３５は、認証パケットプロキシ３３に対して、無線アクセスポイント３１が当該携帯電話キャリアネットワーク１２にアクセスするための無線ネットワーク設定情報を送信する、設定情報基礎送信手段１０２を有する。ここで、無線ネットワーク設定情報の具体的な内容としては、ＳＳＩＤ、暗号化方式、事前共通鍵に加えて、当該ＳＳＩＤに対応する携帯電話キャリアネットワーク１２に通じるトンネルパケット転送装置３４のＩＰアドレスなどが含まれる。ＳＳＩＤや共通鍵は、それぞれの携帯電話キャリアが独自に敷設した公衆無線ＬＡＮサービスで利用しているものと同一のものを本発明にかかるシステムに導入することで、携帯電話２１は、無線ＬＡＮ接続についての設定を書き換えることなく後述するｗｅｂ認証へ移行することができる。また、無線アクセスポイント３１ごとに異なる無線ネットワーク設定情報で接続するための情報を得て携帯電話キャリアネットワーク１２にアクセスできる。

これらの無線ネットワーク設定情報を送る際の通信方式としては、ベンダ固有の値を任意に記載可能なベンダ固有アトリビュートに、「SSID="xx" EncryptAlg="xx" Password="xx" WagAddr="xx"」のような形で通信する例が挙げられる。ただし、SSID名や事前共通鍵、TWAGアドレスが識別可能であれば特に方式は限定されない。

上記の認証パケットプロキシ３３は、上記サービスオーダーサーバ３５の設定情報基礎送信手段により送信された無線ネットワーク設定情報を、保有するＡＰ設定情報データベース１１５に記録する、設定情報管理手段１１１を有する。このＡＰ設定情報データベース１１５の例を図３に示す。サービスオーダーサーバ３５は、それぞれの無線アクセスポイント３１について、サービス種別によってどのような無線情報を設定するかを決定して、これらの無線ネットワーク設定情報を認証パケットプロキシ３３へ通知する。

ここで、ＡＰＩＰアドレス及びＡＰＭＡＣアドレスは、本発明におけるオフロード通信を実行しうる無線アクセスポイント３１のＩＰアドレス及びＭＡＣアドレスであり、利用者の申込時にサービスオーダーサーバ３５が管轄して予め登録しておくとともに、無線アクセスポイント３１のＩＰアドレスが変更になった場合には後述するRadius requestに応じて修正可能である。

表中のＳＳＩＤは無線ネットワークの識別のための文字列であり、本発明の場合は携帯電話キャリアが独自に敷設した公衆無線ＬＡＮサービスで用いるものと同一のものを、利用可能な携帯電話キャリアごとに指定している。従って、単一のＡＰＩＰアドレス及びＡＰＭＡＣアドレスの対に対して、ＳＳＩＤ以下の項目が異なるレコードが存在する。

Ｗｉ−Ｆｉ暗号化形式とは、ＷＰＡ−ＰＳＫやＷＰＡ２，或いはＡＥＳ、ＴＫＩＰといった無線暗号化の形式について指定する項目であり、Ｐｒｅ−ＳｈａｒｅｄＫｅｙはその暗号化で用いる暗号鍵である。ＴＷＡＧアドレスとは、当該携帯電話キャリアネットワーク１２へ通じるトンネルパケット転送装置３４の非３ＧＰＰネットワーク１１におけるＩＰアドレスである。基本的には、一つの携帯電話キャリアネットワーク１２に繋がるための設定は共通であるため、ＳＳＩＤが共通であるレコードは、暗号化方式や暗号鍵、ＴＷＡＧアドレスも共通であってよい。

また上記の認証パケットプロキシ３３は、各々の無線アクセスポイント３１からの問い合わせに対して、上記無線ネットワーク設定情報を送信する、設定情報提供手段１１２を有する。さらに、上記の認証パケットプロキシ３３は、各々の無線アクセスポイント３１から携帯電話キャリアネットワーク１２に存在する３ＧＰＰ認証サーバ２３への認証を中継する、認証中継手段１１３を有する。

トンネルパケット転送装置３４(TWAG)は、非３ＧＰＰネットワーク１１の無線アクセスポイント３１と、上記携帯電話キャリアネットワーク１２のＰＤＮゲートウェイ２４との間でパケットを転送するネットワーク間パケット転送手段１５２を有する。いずれとの接続においても、セキュリティ上、及びデータ通信の信頼性上、トンネリングして接続することが望ましい。無線アクセスポイント３１との間のトンネルプロトコルとしては、例えばＧＲＥ（Generic Routing Encapsulation）によるL2トンネルプロトコルを用いることが挙げられる。一方、ＰＤＮゲートウェイ２４との間のトンネルプロトコルとしては、例えばＧＴＰ（Generic Packet Radio System Tunneling Protocol）や、ＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP）などが挙げられる。

上記の無線アクセスポイント３１は、認証パケットプロキシ３３に対して、当該無線アクセスポイント３１が接続を許可される携帯電話キャリアのネットワークに接続するための上記無線ネットワーク設定情報を問い合わせる設定情報問合手段１２１を有する。この問い合わせに対して、上記の認証パケットプロキシ３３の設定情報提供手段１１２が、ＡＰ設定情報データベース１１５を参照して、必要な上記無線ネットワーク設定情報を返信する。無線アクセスポイント３１は、この返信された上記無線ネットワーク設定情報をＡＰ設定データベース１２３に記録する設定情報記録手段１２２を有する。

また上記の無線アクセスポイント３１は、そのＡＰ設定データベース１２３に記録された上記無線ネットワーク設定情報に従った、無線ネットワークを複数構築する個別ネットワーク発信手段１３１を有する。具体的には、それぞれの上記無線ネットワーク設定情報のＳＳＩＤでブロードキャストし、対応する暗号化方式及び共通鍵にて当該ＳＳＩＤへの携帯電話２１の接続を許可する。実際には、携帯電話２１に携帯電話キャリアが別途敷設した公衆無線ＬＡＮサービスを利用するための設定が記録されている場合、この接続は自動的に行われる。

さらに、無線アクセスポイント３１は、当該無線ネットワークに接続してきた携帯電話２１に対して、プライベートアドレスを払い出す第一アドレス付与手段１３２を有する。具体的にはＤＨＣＰサーバ機能であり、携帯電話２１にはこれに対応するＤＨＣＰクライアント機能が備わっている。これにより無線アクセスポイント３１と携帯電話２１は一時的にＩＰ通信が可能となる。

このとき、無線アクセスポイント３１は、後述する認証が終わっていない携帯電話２１からの通信がオフロードされないように、当該携帯電話２１からのトンネルパケット転送装置３４への通信をフィルタリングする、一時フィルタリング手段１３３を有するとよい。認証が終わっていない携帯電話２１が携帯電話キャリアネットワーク１２経由でアクセスできてはセキュリティ上問題となるからである。一方、携帯電話キャリアネットワーク１２を経由せず、固定系ＩＳＰネットワーク１７を経由してインターネット１３へ通じるネットワーク終端装置３２へのアクセスを同様にフィルタリングしてもよいが、しなくてもよい。フィルタリングしない場合、一般に解放した公衆無線ＬＡＮとして利用可能になる。

さらにまた、無線アクセスポイント３１は、上記の無線ネットワークに接続してきた携帯電話２１に対して、ｗｅｂ認証のためのＩＤを含む情報を送信させ、それを無線アクセスポイント３１が受信する環境を構築する受信環境構築手段１２５を有する。具体的には、携帯電話２１がウェブブラウザや専用ツールなどから発したＨＴＴＰアクセスに対して、ＩＤ及びパスワードを入力送信できるフォームページを送信して入力された情報を受け付けたり、携帯電話２１に登録された専用ツールからの自動送信を受け入れたりする。ここで携帯電話２１から入力されるＩＤ及びパスワードは、携帯電話２１のユーザが携帯電話キャリアから、当該携帯電話キャリアネットワーク１２にアクセス可能とするために予め払い出されたものである。これらの情報はcookieや専用のプログラムなどにより携帯電話２１のメモリに予め登録されたものでもよい。

そしてまた、無線アクセスポイント３１は、携帯電話２１から送信されてきたＩＤを含む情報を、認証パケットプロキシ３３を経由して携帯電話キャリアネットワーク１２に存在する３ＧＰＰ認証サーバ２３へ送信する認証情報送信手段１２６を有する。認証パケットプロキシ３３では、上記の認証中継手段１１３がこの情報を中継し、３ＧＰＰ認証サーバ２３での認証結果を無線アクセスポイント３１に返す。無線アクセスポイント３１では、この認証結果を認証結果データベース１２８に記録する認証結果記録手段１２７を実行する。

上記の認証結果データベース１２８の例を図４に示す。ここでMACアドレスとは、無線アクセスポイント３１が通信している携帯電話２１のMACアドレスであり、個々の端末について、認証結果がＯＫかＮＧかを記録するとともに、その結果を当該携帯電話２１へ通知しその返答が届いているか否かも記録する。その次の手順は携帯電話２１からの通信となるため、通知が届いていなければシーケンスが止まってしまうが、この記録を管理、参照することにより、返答が届いていない携帯電話２１については再度の送信を行うなどの何らかの対処を取ることが可能となる。

以上を前提として、無線アクセスポイント３１は、認証が認められた携帯電話２１に対して、トンネルパケット転送装置３４を経由して、上記携帯電話キャリアのネットワークへのトンネリング通信によるトラフィックオフロードを提供するオフロード通信手段（後述）を実行する。一方、認証が認められなかった携帯電話２１に対しては、少なくともトンネルパケット転送装置３４への通信をフィルタリングする継続フィルタリング手段１３４を実行する。なお、場合によっては認証がされなかった携帯電話２１に対して、ネットワーク終端装置３２へのアクセスは透過させてもよい。

上記のトラフィックオフロードを提供するオフロード通信手段については、複数の実施形態による実現が可能である。

上記オフロード通信手段の第１の実施形態について説明する。
トンネルパケット転送装置３４が、携帯電話キャリアネットワーク１２に対応するアドレスを携帯電話２１に対して払い出す、第二アドレス付与手段１５１ａを有するものとする。すなわち、携帯電話２１に対してＤＨＣＰサーバとして作用する。この払い出しとそれ以降の通信は、無線アクセスポイント３１とトンネルパケット転送装置３４との間のＬ２トンネルを通して行われる。このときに上記の第一アドレス付与手段１３２により携帯電話２１に払い出されていたアドレスはリセットされる。無線アクセスポイント３１は、このアドレスを書き換えた携帯電話２１の通信を特にヘッダの書き換えなどを行うことなく通過させる（図２中「アドレス再設定経路」）。この通過した通信は、ネットワーク間パケット転送手段１５２が中継して、ＰＤＮゲートウェイ２４を通して、携帯電話キャリアネットワーク１２、及びその先のインターネット１３との通信を、非３ＧＰＰネットワーク１１を通したオフロードにより実現できるものとなる。

次に、第２の実施形態について説明する。
トンネルパケット転送装置３４が、携帯電話２１に対してではなく、無線アクセスポイント３１に対して、携帯電話キャリアネットワーク１２に対応するアドレスを払い出す第二アドレス付与手段１５１ｂを有する。すなわち、トンネルパケット転送装置３４が無線アクセスポイント３１に対してDHCPサーバとして作用し、無線アクセスポイント３１は第二アドレス要求手段１３７を実行するDHCPクライアントとして作用する。このとき、無線アクセスポイント３１が有する第一アドレス付与手段１３２のDHCPサーバは、引き続き携帯電話２１に対してアドレスを払い出したままとなり、携帯電話２１はアドレス変更をされない。その上で、この経路（図２中「NAT/NAPT経路」）で携帯電話キャリアネットワーク１２と通信する際には、無線アクセスポイント３１が有するアドレス変換手段１３５が、NAT（Network Address Translation）変換又はNAPT（Network Address Port Translation）変換を行うことで、上記のオフロード通信手段を実現する。

この発明にかかるシステムを実施する際のシーケンスを説明する。まず、上記の第一の実施形態について、図５を用いて説明する。まず、最初の準備として、サービスオーダーサーバ３５から無線ネットワーク設定情報が認証パケットプロキシ３３に送信され、設定情報管理手段１１１によりＡＰ設定情報データベース１１５に記録される（Ｓ１０１）。この発明を実施する無線アクセスポイント３１は、定期的に認証パケットプロキシ３３に対して、Ｒａｄｉｕｓ ｒｅｑｕｅｓｔを送信する設定情報問合手段１２１を実行する（Ｓ１０２）。これに対して認証パケットプロキシ３３は、設定情報提供手段１１２がＡＰ設定情報データベース１１５を参照して、登録されたアドレスである無線アクセスポイント３１からのリクエストであることを確認した上で、当該無線アクセスポイント３１に対して許可するＳＳＩＤを含む無線ネットワーク設定情報を送信する（Ｓ１０３）。

無線アクセスポイント３１は、送信された無線ネットワーク設定情報に従って、送信されたレコードの分だけ、無線ネットワークを構築し、当該ＳＳＩＤでのブロードキャストを行う個別ネットワーク発信手段１３１を実行する（Ｓ１０４）。携帯電話２１が、当該ＳＳＩＤを手動で又は自動で選択して、所定の暗号鍵をやり取りして、無線アクセスポイント３１に接続する（Ｓ１０５）。

接続された携帯電話２１に対して、無線アクセスポイント３１は、第一アドレス付与手段１３２を実行して、ＤＨＣＰによるプライベートアドレスの払い出しを行う（Ｓ１１１）。以後、携帯電話２１と無線アクセスポイント３１とはＩＰ通信が可能となる。この状態で、携帯電話２１が無線アクセスポイント３１に対して、又は無線アクセスポイント３１を経由するＨＴＴＰ通信を行うと、無線アクセスポイント３１は受信環境構築手段１２５を実行して、携帯電話２１からのｗｅｂ認証のためのＩＤ及びパスワードを受け付け可能とする。なお、携帯電話２１が能動的に無線アクセスポイント３１にＩＤ及びパスワードを送信するものでもよい。いずれにせよ、携帯電話２１から無線アクセスポイント３１に、ｗｅｂ認証のためのＩＤ及びパスワードが送信される（Ｓ１１２）。このｗｅｂ認証のためのＩＤ及びパスワードは、認証情報送信手段１２６により、認証パケットプロキシ３３の認証中継手段１１３を中継して（Ｓ１１３）、３ＧＰＰ認証サーバ２３に到達して認証の可否を判断される（Ｓ１１４）。すなわち、このｗｅｂ認証のためのＩＤ及びパスワードは、トラフィックをオフロードさせようとする携帯電話キャリアが、携帯電話２１（の利用者）に対して配布したものであり、それが正しいものであるかを確認する。認証結果は再び認証パケットプロキシ３３の認証中継手段１１３を中継して、無線アクセスポイント３１の認証結果記録手段１２７に送られ、認証結果データベース１２８に登録される（Ｓ１１３）。なお、その認証結果は携帯電話２１に対して通知され（Ｓ１１２）、許可されない場合は再び受信環境構築手段１２５により、入力しなおす環境が携帯電話２１に与えられる（Ｓ１１２）。

認証結果がＯＫであった携帯電話２１については、無線アクセスポイント３１は一時フィルタリング手段１３３を解除し、トンネルパケット転送装置３４への通信を許可する（Ｓ１２１）。トンネルパケット転送装置３４は、オフロードのために、ＰＤＮゲートウェイ２４との間でセッションの確立を試みる（Ｓ１２２）。ＰＤＮゲートウェイ２４は、３ＧＰＰ認証サーバ２３へＰＤＮゲートウェイ２４のアドレスなどの情報を送信し、３ＧＰＰ認証サーバ２３はＧＴＰやＰＭＩＰなどのトンネルプロトコルのためのパラメータなどが返送される（Ｓ１２３）。ＰＭＩＰ（ＰｒｏｘｙＭｏｂｉｌｅＩＰ）の場合はＱｏＳ（Quality of Service）に関するパラメータが送信されるが、ＧＴＰの場合はこれらが無視される。また、３ＧＰＰ認証サーバ２３へは他の情報を送付していてもよく、例えばロケーション情報などを送信する（Ｓ１２３）。

いずれにしても、セッションが成立すると、トンネルパケット転送装置３４とＰＤＮゲートウェイ２４との間でＧＴＰやＰＭＩＰなどによるトンネルが確立される（Ｓ１２４）。図では仮にＧＴＰトンネルを例にとって記載している。トンネルパケット転送装置３４は第二アドレス付与手段１５１ａを実行して、携帯電話２１に携帯電話キャリアネットワーク１２と通信可能なアドレスを付与して、ＤＨＣＰサーバとして動作する（Ｓ１２５）。以後、携帯電話２１は、無線アクセスポイント３１、トンネルパケット転送装置３４とＰＤＮゲートウェイ２４とを経由して、携帯電話キャリアネットワーク１２、及びインターネット１３へのトラフィックデータがオフロードされる（Ｓ１３１）。ｗｅｂ認証によって認証済みであるため、携帯電話キャリアネットワーク１２へのアクセスも認められるため、携帯電話キャリア独自のサービスを享受することもできる。

上記の手順のうち、Ｓ１１２からＳ１２５までの手順は、非特許文献１の規格に準じて、別のシーケンスでのセッションの確立が可能である。その場合のシーケンス図を図６に示す。すなわち、Ｓ１１１〜Ｓ１２５の代わりにＳ１４１〜Ｓ１５９を行うシーケンスである。
プライベートアドレスを払い出された無線アクセスポイント３１は、ｗｅｂ認証のためのＩＤ及びパスワードを送信する（Ｓ１４２）。無線アクセスポイント３１は認証パケットプロキシ３３を通じて（Ｓ１４３）３ＧＰＰ認証サーバ２３へ認証を問い合わせる（Ｓ１４４）。認証結果が許可されるものであれば、その返答を受けた認証パケットプロキシ３３は、その認証結果を一時格納するとともに、トンネルパケット転送装置３４に対して、携帯電話２１のＭＡＣアドレスやＩＭＳＩなどといったＷＬＡＮ構築のための指示を送信する（Ｓ１５１）。この段階ではまだ認証パケットプロキシ３３は認証結果を携帯電話２１に返答しない。
Ｓ１５１で指示を受けたトンネルパケット転送装置３４は、ＥＡＰ認証の際にやりとりされた携帯電話キャリアのネットワーク名を選択した上で、ＰＤＮゲートウェイ２４にセッション確立要求を送る（Ｓ１５２）。ＰＤＮゲートウェイ２４はＳ１２３と同様に自身のアドレスなどを３ＧＰＰ認証サーバ２３に送り、トンネルプロトコルのためのパラメータの返答を受ける（Ｓ１５３）。これを受けて、ＰＤＮゲートウェイ２４がトンネルパケット転送装置３４との間でＧＴＰトンネルが確立した後（Ｓ１５４）、Ｓ１５１に対する認証が認証パケットプロキシ３３に返答される（Ｓ１５５）。

以上のトンネル確立を含む手順を終えてから、認証パケットプロキシ３３は、ＥＡＰの認証成功を無線アクセスポイント３１に通知して（Ｓ１５６）、携帯電話２１に認証成功が通知される（Ｓ１５７）。携帯電話２１は第一アドレス要求手段１４１を実行してＤＨＣＰクライアントとしてトンネルパケット転送装置３４にＤＨＣＰ要求を送り（Ｓ１５８）、トンネルパケット転送装置３４が第二アドレス付与手段１５１を実行して、携帯電話キャリアネットワーク１２にアクセスできるアドレスを払い出す（Ｓ１５９）。以後、携帯電話２１は携帯電話キャリアネットワーク１２及びインターネット１３へのオフロードが可能となる。

次に、上記の第二の実施形態について、図７を用いて説明する。このうち、Ｓ１１４までの手順は図５の手順と同じである。Ｓ１２１における携帯電話２１からのＤＨＣＰ要求の代わりに、無線アクセスポイント３１の第二アドレス要求手段１３７が、トンネルパケット転送装置３４に対してアドレスの付与を要求する（Ｓ２２１）。Ｓ２２２〜Ｓ２２４までのＧＴＰトンネル確立までの手順はＳ１２２〜Ｓ１２４と同様である。トンネル確立後の、第二アドレス付与手段１５１によるＤＨＣＰサーバ機能によりアドレスを払い出す先が、Ｓ１２５とは違って、無線アクセスポイント３１となっている（Ｓ２２５）。これにより、携帯電話２１による携帯電話キャリアネットワーク１２及びインターネット１３へのトラフィックデータのオフロードは、無線アクセスポイント３１でＮＡＴ変換又はＮＡＰＴ変換されて実現される（Ｓ２３１）。

また第二の実施形態でも、別のシーケンスでのセッション確立が可能である。この実施形態について図８を用いて説明する。基本的には、Ｓ１５６までは図６の実施形態と同じである。ＤＨＣＰクライアントとして無線アクセスポイント３１がトンネルパケット転送装置３４にアドレスの付与を要求し（Ｓ２５７）、第二アドレス付与手段１５１ｂによるＤＨＣＰサーバ機能によって、携帯電話キャリアネットワーク１２にアクセスできるアドレスが無線アクセスポイント３１に割り振られる（Ｓ２５８）。以後、携帯電話２１による携帯電話キャリアネットワーク１２及びインターネット１３へのトラフィックデータのオフロードは、無線アクセスポイント３１でＮＡＴ変換又はＮＡＰＴ変換されて実現される（Ｓ２６１）。

上記の第一の実施形態において、無線アクセスポイント３１が実行する機能フローの具体的な実施例を、図９を用いて説明する。
まず（Ｓ３０１）、設定情報問合手段１２１が認証パケットプロキシ３３に無線ネットワーク設定情報を問い合わせ（Ｓ３０２）、取得した無線ネットワーク設定情報を設定情報記録手段１２２によりＡＰ設定データベース１２３に記録して（Ｓ３０３）、それに従い個別ネットワーク発信手段１３１がアクセスポイント設定を行い、無線ネットワークを構築する（Ｓ３０４）。平時はこの状態で運用し、携帯電話２１からの無線接続が来るのを待つ（Ｓ３０５）。無線接続要求があったら、まずは接続の際の暗号鍵が適切か否かを確認し（Ｓ３０６）、正しければＷｉ−Ｆｉ接続を構築する（Ｓ３０７）。このとき、同時に一時フィルタリング手段１３３を実行して、当該携帯電話２１のＭＡＣアドレスからの通信が、トンネルパケット転送装置３４へ到達しないように制限する。

次に、携帯電話２１からＤＨＣＰ要求が来るのを待って（Ｓ３０８）、第一アドレス付与手段１３２がアドレスを払い出す（Ｓ３０９）。次に、ＨＴＴＰアクセスが来るのを待ち（Ｓ３１０）、そのアクセスに対してｗｅｂ認証用の入力フォームページを送信する受信環境構築手段１２５を実行する（Ｓ３１１）。携帯電話２１から送信されたＩＤ及びパスワードを受信すると（Ｓ３１２）、そのＩＤ及びパスワードを認証パケットプロキシ３３へ送信する（Ｓ３１３）。認証パケットプロキシ３３を経由して３ＧＰＰ認証サーバ２３で認証された結果を、携帯電話２１へ返答する（Ｓ３１４）。なお、図示していないが、認証が失敗している場合は、再びＳ３１０まで戻る。

認証が成功した上で、先にＳ３０９でアドレスを払い出したＤＨＣＰのリース期間が終了した携帯電話２１から、再度のＤＨＣＰ要求が来るのを待つ（Ｓ３１５）。ＤＨＣＰ要求が来たら、その信号のみをトンネルパケット転送装置３４へ送る（Ｓ３１６）。この段階では一時フィルタリング手段１３３のフィルタリング条件を緩和し、当該信号のみを送信可能としておく。トンネルパケット転送装置３４からのＤＨＣＰ応答を携帯電話２１へ転送する（Ｓ３１７）。その後、携帯電話２１からの通常通信を受信したら（Ｓ３１８）、当該携帯電話２１が認証成功しており、かつ、その結果を通知済みであれば（Ｓ３１９）、一時フィルタリング手段１３３を完全に解除して、通常通信をトンネルパケット転送装置３４へそのまま転送し（Ｓ３２０）、オフロードを実施できる（Ｓ３２１）。

また、上記の第二の実施形態において、無線アクセスポイント３１が実行する機能フローの具体的な実施例を、図１０を用いて説明する。なお、一部手順の順序が図６と前後するが、これはどちらであっても本発明の実施上の問題はない。

まず（Ｓ３５１）、Ｓ３５４までの処理はＳ３０４までの処理と同様である。次に、トンネルパケット転送装置３４に対して、第二アドレス要求手段１３７によりＤＨＣＰクライアントとしてアドレスの払い出しを要求する（Ｓ３５５）。トンネルパケット転送装置３４から、携帯電話キャリアネットワーク１２にアクセス可能なアドレスを払い出されたら（Ｓ３５６)、その非３ＧＰＰネットワーク１１に対してそのＩＰアドレスを設定する（Ｓ３５７）。その後、Ｓ３５８からＳ３６７までの手順は、Ｓ３０５からＳ３１４までの手順と同じである。その上で通常通信を受信すると（Ｓ３６８）、携帯電話２１の認証がされ、携帯電話２１にローカルアドレスが付与されたままの状態であれば（Ｓ３６９）、当該携帯電話２１に対して一時フィルタリング手段１３３を解除するとともに、ＮＡＴ変換又はＮＡＰＴ変換を行って、その通常通信をトンネルパケット転送装置３４へそのまま転送し（Ｓ３７０）、オフロードを実施できる（Ｓ３７１）。

また、この発明における無線アクセスポイント３１は、上記のような手順による携帯電話キャリアネットワーク１２を利用するための３ＧＰＰ認証サーバ２３での認証を行わずに、固定系ＩＳＰネットワーク１７を経由して、インターネット１３への接続環境を、並行して提供できるものであると、利用者の利便性がより高まる。この場合、無線アクセスポイント３１は、一般的なプロバイダとして固定系認証サーバ４１での認証を得て、固定系ゲートウェイ４２を通ってインターネット１３へアクセスする。上記の工程でｗｅｂ認証が通らなかった携帯電話２１に対してこのようなインターネット１３のみへのアクセスを提供してもよい。

１１ 非３ＧＰＰネットワーク
１２ 携帯電話キャリアネットワーク
１３ インターネット
１４ 携帯電話網
１５ 携帯電話網アンテナ
１７ 固定系ＩＳＰネットワーク
２１ 携帯電話
２２ ユーザ情報管理データベース
２３ ３ＧＰＰ認証サーバ
２４ ＰＤＮゲートウェイ
３１ 無線アクセスポイント
３２ ネットワーク終端装置
３３ 認証パケットプロキシ
３４ トンネルパケット転送装置
３５ サービスオーダーサーバ
４１ 固定系認証サーバ
４２ 固定系ゲートウェイ
１０１ サービス要求受付手段
１０２ 設定情報基礎送信手段
１１１ 設定情報管理手段
１１２ 設定情報提供手段
１１３ 認証中継手段
１１５ ＡＰ設定情報データベース
１２１ 設定情報問合手段
１２２ 設定情報記録手段
１２３ ＡＰ設定データベース
１２５ 受信環境構築手段
１２６ 認証情報送信手段
１２７ 認証結果記録手段
１２８ 認証結果データベース
１３１ 個別ネットワーク発信手段
１３２ 第一アドレス付与手段
１３３ 一時フィルタリング手段
１３４ 継続フィルタリング手段
１３５ アドレス変換手段
１３７ 第二アドレス要求手段
１４１ 第一アドレス要求手段
１５１，１５１ａ，１５１ｂ 第二アドレス付与手段
１５２ ネットワーク間パケット転送手段

Claims (5)

1. 携帯電話が携帯電話キャリアネットワークへアクセスする際に、無線ＬＡＮサービスを通じてトラフィックデータをオフロードするためのシステムであって、
   非３ＧＰＰネットワーク上に存在する、無線アクセスポイントと、認証パケットプロキシ（ＴＷＡＰ）と、トンネルパケット転送装置（ＴＷＡＧ）とを有し、
   上記認証パケットプロキシ（TWAP)は、
   各々の無線アクセスポイントが上記携帯電話キャリアネットワークに接続するために必要な事業者ごとのＳＳＩＤを含む無線ネットワーク設定情報を記録する、設定情報管理手段と、
   各々の無線アクセスポイントからの問い合わせに対して、上記無線ネットワーク設定情報を送信する、設定情報提供手段を有し、
   各々の無線アクセスポイントから携帯電話キャリアネットワークに存在する３ＧＰＰ認証サーバへの認証を中継する、認証中継手段を有し、
   上記トンネルパケット転送装置(TWAG)は、非３ＧＰＰネットワークと上記携帯電話キャリアのネットワークとの間でパケットを転送するネットワーク間パケット転送手段を有し、
   上記無線アクセスポイントは、
   上記認証パケットプロキシに対して、当該無線アクセスポイントが接続を許可される携帯電話キャリアのネットワークに接続するための上記無線ネットワーク設定情報を問い合わせる設定情報問合手段と、
   上記認証パケットプロキシ(TWAP)から送信された上記無線ネットワーク設定情報を記録する設定情報記録手段と、
   個々の上記無線ネットワーク設定情報に従った無線ネットワークを複数構築する、個別ネットワーク発信手段と、
   上記無線ネットワークに接続する携帯電話に対して、プライベートアドレスを払い出す第一アドレス付与手段と、
   上記携帯電話が発したHTTPアクセスに対してフォームページを送信して入力された情報を受け付けることで、又は上記携帯電話に登録された専用ツールからの自動送信を受け付けることで、ｗｅｂ認証のためのＩＤを含む情報を送信させてそれを受信しうる環境を構築する受信環境構築手段と、
   上記のＩＤを含む情報を、上記認証パケットプロキシを経由して上記携帯電話キャリアのネットワークに存在する３ＧＰＰ認証サーバへ送信する認証情報送信手段と、
   上記３ＧＰＰ認証サーバから認証が成功した情報を受信した上記携帯電話について、上記トンネルパケット転送装置を経由して、上記携帯電話キャリアのネットワークへのトンネリング通信を提供するオフロード通信手段とを有する、
   携帯電話通信オフロードシステム。
2. 上記トンネルパケット転送装置（ＴＷＡＧ）が、携帯電話キャリアネットワークに対応するアドレスを上記携帯電話に対して払い出す、第二アドレス付与手段を有し、
   上記無線アクセスポイントは、上記の携帯電話キャリアネットワークに対応するアドレスを払い出された上記携帯電話から、上記携帯電話キャリアネットワークへの通信について、アドレス及びポートの変換を行わずに中継することで上記オフロード通信手段を実行する、
   請求項１に記載の携帯電話通信オフロードシステム。
3. 上記無線アクセスポイントは、上記トンネルパケット転送装置に対してアドレスを要求する第二アドレス要求手段を有し、
   上記第一アドレス付与手段により上記携帯電話に対して付与したプライベートアドレスを保持したまま、上記携帯電話からの上記の携帯電話キャリアのネットワークへの接続にあたって、ＮＡＴ変換又はＮＡＰＴ変換を行うことで上記オフロード通信手段を実行する、
   請求項１に記載の携帯電話通信オフロードシステム。
4. 上記無線アクセスポイントは、上記携帯電話のｗｅｂ認証が成功するまで、当該携帯電話からの認証以外の信号を一時的にフィルタリングする一時フィルタリング手段を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の携帯電話通信オフロードシステム。
5. 携帯電話が携帯電話キャリアのネットワークへアクセスする際に、公衆無線ＬＡＮサービスへトラフィックデータをオフロードさせるための無線アクセスポイントであって、
   上記無線アクセスポイントは、
   各々の無線アクセスポイントに対して携帯電話キャリア固有のオフロードに必要な事業者ごとのＳＳＩＤを含む無線ネットワーク設定情報を送信する認証パケットプロキシと、携帯電話キャリアのネットワークとの間でパケットを転送するトンネルパケット転送装置との間で、通信可能な３ＧＰＰネットワーク中に設置されるものであり、
   上記認証パケットプロキシに対して、当該無線アクセスポイントが接続を許可される携帯電話キャリアのネットワークに接続するための上記無線ネットワーク設定情報を問い合わせる設定情報問合手段と、
   上記認証パケットプロキシ(TWAP)から送信された上記無線ネットワーク設定情報を記録する設定情報記録手段と、
   個々の上記無線ネットワーク設定情報に従った無線ネットワークを複数構築する、個別ネットワーク発信手段と、
   上記無線ネットワークに接続する携帯電話に対して、プライベートアドレスを払い出す第一アドレス付与手段と、
   上記携帯電話が発したHTTPアクセスに対してフォームページを送信して入力された情報を受け付けることで、又は上記携帯電話に登録された専用ツールからの自動送信を受け付けることで、ｗｅｂ認証のためのＩＤを含む情報を送信させてそれを受信しうる環境を構築する受信環境構築手段と、
   上記のＩＤを含む情報を、上記認証パケットプロキシを経由して上記携帯電話キャリアのネットワークに存在する３ＧＰＰ認証サーバへ送信する認証情報送信手段と、
   上記３ＧＰＰ認証サーバから認証が成功した情報を受信した上記携帯電話について、上記トンネルパケット転送装置を経由して、上記携帯電話キャリアのネットワークへのトンネリング通信を提供するオフロード通信手段とを有する、
   携帯電話通信オフロード対応無線アクセスポイント。

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