WO2005032052A1 - Verfahren zum betreiben einer drahtlosen verbindung, mobiles kommunikationsendgerät sowie netzzugangsknoten - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer drahtlosen verbindung, mobiles kommunikationsendgerät sowie netzzugangsknoten Download PDF

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Wolfgang Gröting
Kalyan Koora
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    • H04W84/12WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a wireless connection according to the preamble of claim 1, mobile communication terminal according to the preamble of claim 10 and network access node according to the preamble of claim 11.
  • network access nodes that allow any communication device to access these networks
  • wireless local area networks such as the ireless local area that functions according to the IEEE802.il standard Networks (WLAN), known.
  • WLAN wireless local area networks
  • Network access points should - initially - also increasingly provide access to public places such as airports, train stations or hotels.
  • hotspots At these publicly accessible network nodes, which are referred to as "hotspots" in W AN networks, owners of a mobile terminal, such as a laptop, organizer (PDA) or handset, which functions in accordance with the corresponding standard, can then contact the hotspot Sign in.
  • PDA laptop, organizer
  • handset which functions in accordance with the corresponding standard
  • the object on which the invention is based is to specify a method, a mobile communication terminal and network access nodes which enable effective use of services offered in local networks.
  • a connection being set up when the mobile communication terminal enters the radio coverage area of the network node in accordance with a protocol of the connection procedure following the establishment of the connection, at least one piece of information characterizing the services provided by the network node point is transmitted from the network node point to the mobile communication terminal.
  • the mobile communication terminal preferably, usually directly, to the services provided 200314371
  • characteristic information at least a second information related to the use of the services transmitted to the network node, so that processes can be parallelized and also by the network access node.
  • connection is preferably set up in accordance with the Link Control Protocol “LCP”, the authentication method preferably being carried out in accordance with the Extensible Authentication Protocol “EAP”.
  • LCP Link Control Protocol
  • EAP Extensible Authentication Protocol
  • the use of these protocols is generally widespread, so that the method according to the invention can be implemented with little effort.
  • the EAP protocol is particularly suitable due to the early point in time that comes into effect in the context of a registration in order to further increase the time advantage according to the invention.
  • the package structure or package format defined in this way also allows the necessary data to be easily embedded.
  • the information can already be transmitted at the same time as the first request from the network access node, so that an overhead is kept as low as possible and thus the resources be better used.
  • this also applies to embedding the second information in a data field of the message type "response” defined according to EAP.
  • the first information and / or the second information can also be advantageous for the first information and / or the second information to be embedded in a data field of the message type “notification” defined in accordance with EAP. This is particularly advantageous if several packets have to be transmitted for the exchange of information with regard to the services and for that reason alone cannot be transmitted with only one packet of the "request” or "response” type. Is conceivable 200314371
  • the local network is preferably operated in accordance with an IEEE802.il standard or its derivatives.
  • the mobile communication terminal according to the invention has means for carrying out the method with the above-mentioned features and thereby allows the method according to the invention to be implemented together with the advantages mentioned at the beginning.
  • FIG. 2 is a flowchart of the inventive method.
  • FIG. 1 shows a packet format of the Extensible Authentication Protocol (EAP) defined according to IETF-RFC 2284.
  • EAP Extensible Authentication Protocol
  • the length of an EAP packet is specified in octets, with a maximum possible length according to IETF - RFC 2284 by the 200314371
  • maximum receive unit is given and is usually 1500 octets as the default value.
  • the available length is essentially divided into four logical fields.
  • the first field CODE can take on the four values 1, 2, 3 and 4, with these values the packet types
  • a second field ID following the first field CODE is filled with a size identifying the packet source and a third packet LENGTH indicates the entire packet length.
  • the fields in the foreground for an exchange of information in the context of a registration procedure are a fourth field TYPE and a fifth field TYPE DATA, the fifth field TYPE DATE containing the general login information, while the fourth field TYPE the type of data contained in the fifth field TYPE DATA marks as follows:
  • the network field will change the first field CODE to the value 1 during a subsequent registration procedure 200314371
  • a sequence shown in FIG. 2 is shown as an exemplary embodiment based on this known packet format.
  • the data exchange of a mobile communication terminal WLAN-CLIENT with a network node HOTSPOT can be seen in the context of a registration of the communication terminal WLAN-CLIENT at the network node HOTSPOT, as is the case according to the invention in a first step Sl successfully established connection establishment results according to the "Link Control Protocol" (LCP).
  • LCP Link Control Protocol
  • a packet of the "Request" type is then transmitted in a second step S2 by the network node HOTSPOT to the communication terminal WLAN-CLIENT.
  • the identification information of the network node is then transmitted in a second step S2 by the network node HOTSPOT to the communication terminal WLAN-CLIENT.
  • this packet contains in the fifth field TYPE DATA information according to the invention relating to services offered in the network, such as, for example, that roaming contracts exist between the operator of this network and the mobile operators Dl, D2 and E-Plus and their Access tariffs over this network.
  • the communication terminal WLAN-CLIENT sends back a response packet (type: response) in accordance with the EAP protocol, which, in addition to the identification information of the communication terminal WLAN-CLIENT, according to the invention in the fifth field TYPE DATA in response to the information relating to the services Use of at least one of the services offered to schedule a use of these services, wherein this information exchange can also be referred to as negotiation of the services (negotiation).
  • this information exchange can also be referred to as negotiation of the services (negotiation).
  • this negotiation information can also be transmitted with other packet types, for example as the content of a “notification” packet.
  • this negotiation information can be identified, for example, by numbers, the respective recipient of this data having to decrypt it and a corresponding regulation being implemented for this purpose. This allowed the package length to be kept as short as possible.
  • a separate package type can also be defined for this purpose and identified, for example, by the number 5.
  • the relevant information can then be contained in the data field of this packet in plain text or, as mentioned, coded by numbers
  • step S4 only in a fourth step S4 is the task actually intended for the EAP protocol, an authentication of those involved
  • the invention is not limited to the described embodiment. Minor variations in the chronological sequence and the type of coding of data belonging to the service information are also part of the invention, as long as the essence of the invention - the processing of the service-relevant data during the authentication procedure using the protocol provided for this - is retained ,

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Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer, insbesondere drahtlosen, Verbindung zwischen zumindest einem mobilen Kommunikationsendgerät und zumindest einem öffentlich zugänglichen Netzknotenpunkt eines lokalen Netzwerks, wobei bei Eintritt des mobilen Kommunikationsendgerätes in den Funkversorgungsbereich des Netzknotenpunktes gemäß einem Protokoll ein Verbindungsaufbau erfolgt, wird im Rahmen eines nach Abschluss des Verbindungsaufbaus folgenden Authentifizierungsverfahrens zumindest eine erste vom Netzknotenpunkt bereitgestellte Dienste kennzeichnende Information vom Netzknotenpunkt an das mobile Kommunikationsendgerät übertragen. Die Erfindung zeichnet sich des Weiteren durch ein Kommunikationsendgerät sowie einen Netzzugangsknoten aus.

Description

200314371
Beschreibung
Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Verbindung, mobiles Kommunikationsendgerat sowie Netzzugangsknoten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Verbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mobiles Kommunikationsendgerat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 sowie Netzzugangsknoten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Der Einsatz von mobilen Kommunikationsgeraten, die in lokalen Netzwerken betrieben werden sowie öffentlich zuganglichen Netzknotenpunkten (Netzzugangsknoten) , die beliebigen Kommu- nikationsgeraten einen Zugang zu diesen Netzwerken ermöglichen, ist beispielsweise durch drahtlose lokale Netzwerke, wie den gemäß IEEE802.il Standard funktionierenden ireless Local Area Networks (WLAN) , bekannt . Netzzugangspunkte sollen dabei - zunächst - auch verstärkt einen Zugang an öffentlichen Platzen, wie beispielsweise Flughafen, Bahnhöfen oder Hotels ermöglichen. Bei diesen öffentlich zugänglichen Netzknotenpunkten, die in W AN Netzwerken mit "Hotspots" bezeichnet werden, können sich dann Besit- zer eines mobilen Endgerates, wie beispielsweise einem Laptop, Organizers (PDA) oder Mobilteils, welches gemäß dem entsprechenden Standard funktioniert, an dem Hotspot anmelden.
In der Regel werden in diesen Netzwerken eine Vielzahl von Diensten angeboten, welche wiederum im Allgemeinen auch von mehreren Diensteanbietern, sogenannten (Internet-) Service Providern, angeboten werden. Zudem werden nicht alle Dienste von den jeweiligen mobilen Kommunikationsendgeraten unterstutzt, so dass bei einem derartigen Netzzugang zu klaren ist, welche Dienste bei welchen Providern in Anspruch genommen werden. 200314371
2 Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Verfahren, ein mobiles Kommunikationsendgerat sowie Netzzugangsknoten anzugeben, die eine effektive Nutzung von in lokalen Netzwerken angebotenen Diensten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Verbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale, dem mobilen Kommunikationsendgerat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 durch dessen kennzeichnenden Merkmale sowie dem Netzzugangsknoten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelost.
Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Verbindung zwischen zumindest einem mobilen Kommunikationsendgerat und zumindest einem öffentlich zuganglichen Netzknotenpunkt eines lokalen Netzwerks, wobei bei Eintritt des mobilen Kommunikationsendgerates in den Funkversorgungsbereich des Netzknotenpunktes gemäß einem Protokoll ein Ver- bindungsaufbau erfolgt, wird im Rahmen eines nach Abschluss des Verbindungsaufbaus folgenden Authentifizierungsverfahrens zumindest eine erste vom Netzknotenpunkt bereitgestellte Dienste kennzeichnende Information vom Netzknotenpunkt an das mobile Kommunikationsendgerat übertragen.
Durch das erfindungsgemaße Vorgehen stehen Informationen zu Diensten bereiLs zu einem sehr frühen Zeitpunkt dem sich anmeldenden Kommunikationsendgerat zur Verfugung, so dass die Informationen bereits zu einem frühen Zeitpunkt dem Nutzer des Kommunikationsendgerates dargeboten werden können. Diese und weitere damit verbundene Prozeduren können somit auch frühzeitig angestoßen werden und dann parallel zu den im Rahmen der Anmeldung notwendigen Prozeduren durchgeführt werden, so dass der Nutzer im Idealfall unmittelbar nach erfolgrei- eher Anmeldung die Dienste in Anspruch nehmen kann. Hierzu wird vorzugsweise durch das mobile Kommunikationsendgerat, in der Regel unmittelbar, auf die die bereitgestellten Dienste 200314371
3 kennzeichnende Information zumindest eine zweite auf die Nutzung der Dienste bezogene Information an den Netzknotenpunkt übertragen, so dass auch seitens des Netzzugangsknotens Prozesse parallelisiert und werden können.
Bevorzugt wird der Verbindungsaufbau gemäß dem Link Control Protocol "LCP" durchgeführt, wobei vorzugsweise das Authenti- fizierungsverfahren gemäß Extensible Authentication Protocol "EAP" erfolgt. Die Anwendung dieser Protokolle ist in der Re- gel weit verbreitet, so dass ein Implementieren des erfin- dungsgemaßen Verfahrens ohne großen Aufwand vollzogen werden kann. Zudem eignet sich das EAP Protokoll aufgrund des frühen Zeitpunkts zu dem es im Rahmen einer Anmeldung zum Tragen kommt, im besonderen Maße, um den erfindungsgemaßen Zeitvor- teil noch zu verstarken. Die hierdurch definierte Paketstruktur bzw. das Paketformat erlaubt auch ein einfaches Einbetten von hierfür notwendigen Daten.
Wird beispielsweise hierzu die erste Information in einem ge- maß EAP definierten Datenfeld des Nachrichtentyps "Request" eingebettet, können die Informationen bereits gleichzeitig mit der ersten Anfrage seitens des Netzzugangsknotens übertragen werden, so dass ein Overhead so gering wie möglich gehalten wird und die Ressourcen somit besser genutzt werden.
Analog gilt dies auch f r ein Einbetten der zweiten Information in einem gemäß EAP definierten Datenfeld des Nachrichtentyps "Response" . Alternativ oder ergänzend kann es auch von Vorteil sein, dass die erste Information und/oder die zweite Information in einem gemäß EAP definierten Datenfeld des Nachrichtentyps "No- tification" eingebettet wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mehrere Pakete für den Informationsaustausch hinsichtlich der Dienste übertragen werden müssen und schon allein deswegen nicht allein mit einem Paket des Typs "Request" oder "Response" übertragen werden können. Denkbar ist 200314371
4 es auch, dass ausschließlich Pakete des Typs "Notification" verwendet werden, um beispielsweise eine bessere Abgrenzung zu ermöglichen.
Eine derartige Abgrenzung lasst sich am Besten erreichen, wenn die erste Information und/oder zweite Information in einem Datenfeld eines eigens hierfür definierten Typs eingebettet wird. Vorzugsweise wird dabei das lokale Netzwerk gemäß einem IEEE802.il Standard oder seinen Derivaten betrieben.
Das erfindungsgemaße mobile Kommunikationsendgerat weist Mittel zur Durchfuhrung des Verfahrens mit den oben genannten Merkmalen auf und erlaubt dadurch die Umsetzung des erfin- dungsgemaßen Verfahrens mitsamt den eingangs genannten Vorteilen.
Gleiches gilt für den Netzzugangsknoten, der sich ebenso durch Mittel zur Durchfuhrung des Verfahrens mit den oben genannten Merkmalen auszeichnet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren 1 bis 2 erläutert. Dabei zeigt
Figur 1 Paketformat gemäß dem aus dem Stand der Technik bekannten Extensible Authentication Protocol und
Figur 2 ein Ablaufdiagram des erfmdungsgemaßen Verfahrens.
In der Figur 1 ist ein gemäß IETF - RFC 2284 definiertes Paketformat des Extensible Authentication Protocols (EAP) dargestellt .
Die Lange eines EAP Pakets wird in Oktetten angegeben, wobei eine maximal mögliche Lange gemäß IETF - RFC 2284 durch das 200314371
sogenannte "Maximum Receive Unit" gegeben ist und in der Regel als Defaultwert bei 1500 Oktetten liegt.
Die zur Verfugung stehende Lange wird dabei im Wesentlichen auf vier Logische Felder aufgeteilt. Das erste Feld CODE kann gemäß EAP die vier Werte 1, 2, 3 und 4 annehmen, wobei mit diesen Werte die Pakettypen
= Request = Response = Success = Failure gekennzeichnet sind. Ein dem ersten Feld CODE folgendes zwei- tes Feld ID wird mit einer die Paketquelle identifizierenden Große belegt und ein drittes Paket LENGTH gibt die gesamte Paketlange an.
Die für einen Informationsaustausch im Rahmen einer Anmeldeprozedur im Vordergrund stehenden Felder sind ein viertes Feld TYPE und ein fünftes Feld TYPE DATA, wobei das fünfte Feld TYPE DATE die allgemeinen Anmeldeinformationen enthalt, wahrend das vierte Feld TYPE die Art der im fünften Feld TYPE DATA enthaltenen Daten folgendermaßen kennzeichnet:
1 = Identity 2 = Nolification 3 = Nak (Response only) 4 = MD5-Challenge 5 = One-Time-Passwoord 6 = Generic Token Card 18 = EAP-SIM
Beispielsweise wird, wenn eine erstmalige Verbindung von ei- nem mobilen Kommunikationsendgerat zu einem Netzknotenpunkt hergestellt ist, wahrend einer hierauf folgenden Anmeldeprozedur der Netzknotenpunkt das erste Feld CODE auf den Wert 1 200314371
6 sowie das vierte Feld TYPE auf den Wert 1 und das fünfte Feld TYPE DATA mit einem Text, der beispielsweise "Welcome to Siemens AG, please type in your credentials" lautet, belegen. Ein in Figur 2 gezeigter Ablauf ist als von diesem bekannten Paketformat ausgehendes Ausfuhrungsbeispiel dargestellt.
Zu sehen ist der Datenaustausch eines mobilen Kommunikationsendgerates WLAN-CLIENT mit einem Netzknotenpunkt HOTSPOT, ei- nes gemäß IEE 802.11 ausgestalteten WLAN Netzwerks, im Rahmen einer Anmeldung des Kommunikationsendgerates WLAN-CLIENT an dem Netzknotenpunkt HOTSPOT, wie er sich erfindungsgemaß nach einem in einem ersten Schritt Sl durchgeführten erfolgreichen Verbindungsaufbau gemäß Verbindungsprotokoll "Link Control Protocol" (LCP) ergibt.
Erfindungsgemaß wird anschließend in einem zweiten Schritt S2 seitens des Netzknotenpunktes HOTSPOT ein Paket vom Typ "Request" zum Kommunikationsendgerat WLAN-CLIENT übertragen. Ne- ben der Identiflkationsinformation des Netzknotenpunktes
HOPTSPOT (im zweiten Feld ID) , enthalt dieses Paket im fünften Feld TYPE DATA erfindungsgemaß Informationen bezuglich im Netzwerk angebotener Dienste, wie beispielsweise, dass zwischen dem Betreiber dieses Netzwerks Roaming Vertrage zu den Mobi 1 funkbetreibern Dl, D2 und E-Plus existieren sowie deren Zugangstarife über dieses Netzwerk.
In einem dritten Schritt S3 wird seitens des Kommunikationsendgerates WLAN-CLIENT gemäß EAP Protokoll ein Antwortpaket (Typ: Response) zurückgesendet, welches neben der Identifikationsinformation des Kommunikationsendgerates WLAN-CLIENT erfindungsgemaß im fünften Feld TYPE DATA als Antwort auf die die Dienste betreffenden Informationen, Informationen zur Inanspruchnahme zumindest eines der angebotenen Dienste zur An- beraumung einer Nutzung dieser Dienste enthalt, wobei dieser Informationsaustausch auch als Aushandlung der Dienste (Nego- tiation) bezeichnet werden kann. 200314371
Das Übertragen dieser Aushandlungsinformation kann alternativ oder ergänzend auch mit anderen Pakettypen, beispielsweise als Inhalt eines "Notification" Pakets, durchgeführt werden.
Denkbar ist es auch, diese Aushandlungsinformation beispielsweise durch Zahlen zu kennzeichnen, wobei der jeweilige Empfanger dieser Daten sie entschlüsseln muss und hierzu eine entsprechende Vorschrift implementiert ist. Hierdurch konnte die Paketlange möglichst kurz gehalten werden.
Auch kann für diesen Zweck ein eigener Pakettyp definiert und beispielsweise durch die Zahl 5 gekennzeichnet werden. Im Datenfeld dieses Paketes kann dann die relevante Information im Klartext oder wie angesprochen durch Zahlen codiert enthalten
Figure imgf000009_0001
Ab dem erfmdungsgemaßen Ausfuhrungsbeispiel wird dann erst in einem vierten Schritt S4 die dem EAP Protokoll eigentlich zugedachte Aufgabe, eine Authentifikation der beteiligten
Kommunikationsendgerate WLAN-CLIENT, HOTSPOT, durch weitere in beide Richtungen stattfindenden Übertragungen fortgesetzt. Dies erfolgt bis zum gemäß EAP möglichen Abschluss der Prozedur in einem fünften Schritt S5.
Die Erfindung ist dabei nicht auf die beschriebene Ausfuhrungsform beschrankt. Geringfügige Variationen in der zeitlichen Abfolge sowie die Art der Codierung von zu den Diens Leinformationen gehörigen Daten, sind ebenso Teil der Erfindung, so lange Wesen der Erfindung - die Abwicklung der diensterelevanten Daten wahrend der Authentifizierungsproze- dur unter Nutzung des hierfür vorgesehenen Protokolls - erhalten bleibt .

Claims

200314371
Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Verbindung zwischen zumindest einem mobilen Kommunikationsendgerat und zumindest einem öffentlich zuganglichen Netzknotenpunkt eines lokalen Netzwerks, wobei bei Eintritt des mobilen Kommunikationsendgerates in den Funkversorgungsbereich des Netzknotenpunktes gemäß einem Protokoll ein Verbindungsaufbau erfolgt, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t, dass im Rahmen eines nach Abschluss des Verbindungsaufbaus folgenden Authentifizierungsverfahrens zumindest eine erste vom Netzknotenpunkt bereitgestellte Dienste kennzeichnende Information vom Netzknotenpunkt an das mobile Kommunikationsendgerat übertragen wird (S2) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das mobile Kommunikationsendgerat auf die die bereitgestellten Dienste kennzeichnende Information zumindest eine zweite auf die Nutzung der Dienste bezogene Information an den Netzknotenpunkt übertragen wird (S3) .
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Verbindungsaufbau gemäß dem Link Control Protocol "LCP" durchgeführt wird (Sl) .
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Authentifizierungsver- fahren gemäß Extensible Authentication Protocol "EAP" er- folgt (Sl..S5) .
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Information in einem gemäß EAP definierten Datenfeld des Nachrichtentyps "Re- quest" eingebettet wird (S2) . 200314371
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zweite Information in einem gemäß EAP definierten Datenfeld des Nachrichtentyps "Response" eingebettet wird (S3) . Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Information und/oder die zweite Information in einem gemäß EAP definierten Datenfeld des Nachrichtentyps "Notification" eingebettet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Information und/oder zweite Information in einem Datenfeld eines eigens hierfür definierten Typs eingebet- tet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das lokale Netzwerk gemäß einem IEEE802.il Standard oder seinen De- rivaten betrieben wird (S1..S5) .
10. Mobiles Kommunikationsendgerat, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Mittel zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11.Netzzugangsknoten, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Mittel zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
PCT/EP2004/050675 2003-09-24 2004-05-03 Verfahren zum betreiben einer drahtlosen verbindung, mobiles kommunikationsendgerät sowie netzzugangsknoten WO2005032052A1 (de)

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