JP4812647B2 - ハンドオーバ時のネットワーク接続方法、移動端末及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ハンドオーバ時のネットワーク接続方法、移動端末及びプログラムに関する。

図１は、ハンドオーバを表すネットワークシステムの構成図である。

図１によれば、端末１は、移動可能であって、複数の通信メディアを有し、異なる認証機能を有する複数のネットワークに接続することができる。例えば、広域通信網である携帯電話網から、狭域通信網である無線ＬＡＮへハンドオーバする際に、自動的に接続し且つ認証することができる。尚、端末１は、モバイルルータであってもよい。モバイルルータは、モバイルネットワーク及び移動端末と共に移動する（例えば移動車両内のＬＡＮ）。

また、図１によれば、携帯電話網には基地局２が備えられ、インターネットにはアクセスポイント２が備えられている。また、基地局及びアクセスポイントには、ルータが接続されており、ネットワークへの接続を提供する。基地局及びアクセスポイントは、レイヤ２コネクションの確立について、端末１より送信される電話番号、ユーザ識別子、ユーザパスワード及び電子証明書などの認証情報を用いて端末１を認証する。端末１は、基地局及びアクセスポイントを介して、携帯電話網及びインターネットに接続することができる。

更に、インターネットには位置管理サーバ３が接続されている。位置管理サーバ３は、例えばモバイルＩＰにおけるホームエージェントであってもよい。位置管理サーバ３は、端末１の現在位置、即ち現在接続しているネットワークから端末１が得た又は生成したＩＰアドレスを管理する。

図２は、従来技術における端末とアクセスポイントとの間のシーケンス図である。端末が、無線ＬＡＮのネットワークに接続する場合について説明する。

（Ｓ２０１）アクセスポイント２は、ビーコンを同報送信する。
（Ｓ２０２）ビーコンを受信した端末１は、アクセスポイント２へ接続する場合、レイヤ２に基づく認証情報をアクセスポイント２へ送信する。この認証は、例えば基地局に搭載されているＥＳＳＩＤ(Extended Service Set IDentifier)及びＷＥＰＫＥＹ(Wired Equivalent Privacy KEY)を用いた認証、ＥＡＰ(Extensible Authentication Protocol)−ＭＤ５認証、ＥＡＰ−ＴＬＳ(Transport Layer Security)、又は、ＥＡＰ−ＴＴＬＳ(Tunneled TLS)認証である。
（Ｓ２０３）これにより、端末１とアクセスポイント２との間でレイヤ２コネクションが確立する。

（Ｓ２０４）次に、端末１は、アクセスポイント２へアドレス取得要求を送信する。
（Ｓ２０５）これに対し、アクセスポイント２は、端末１へ、ＩＰアドレス（又はネットワークプレフィックス）を割り当て、そのＩＰアドレスを端末１へ返信する。

（Ｓ２０６）次に、ＩＰアドレスを取得した端末１は、位置登録要求をアクセスポイント２へ送信する。しかしながら、この時点では、端末１とアクセスポイント２との間で、認証レイヤに基づく認証シーケンスが終了していない。従って、位置登録要求は、アクセスポイント２によって破棄される。その後、端末１は、位置登録要求を再送し続けるけれども、アクセスポイント２から位置登録完了通知を受信しない限り、待ち時間を延長しつつ、再送を繰り返す。

例えば、位置登録要求の再送待ち時間には、ネットワークの輻輳を避けるため、バックオフアルゴリズムが用いられている。

（Ｓ２０７）アクセスポイント２は、端末１から送信される位置登録要求を破棄しつつ、端末１に対する認証処理を進める。アクセスポイント２は、認証情報要求を端末１へ送信する。
（Ｓ２０８）端末１は、アクセスポイント２から認証情報要求を受信すると、認証情報を返信する。端末１は、この間も、位置登録要求をアクセスポイント２へ再送し続けることとなる。
（Ｓ２０９）アクセスポイント２は、端末１から受信した認証情報に基づいて認証し、正当権利者による端末であると判断する。このとき、アクセスポイント２は、認証完了通知を端末１へ送信する。これによって、端末１は、アクセスポイント２によって認証され、端末１から送信されたデータは、インターネットへの通過が許可される。

（Ｓ２１０）その後、位置登録要求の再送タイマのタイムアウトによって、端末１は、アクセスポイント２へ位置登録要求を送信する。アクセスポイント２は、端末１の認証シーケンスを既に終了しているために、その位置登録要求を位置管理サーバ３へ送信する。位置管理サーバ３は、例えばホームエージェントであってもよい。
（Ｓ２１１）位置管理サーバ３は、位置登録完了通知をアクセスポイント２へ返信する。アクセスポイント２は、この位置登録完了通知を端末１へ転送する。これにより、端末１は、位置登録の処理を終了する。

図３は、従来技術における端末のレイヤ構成図である。

図３によれば、レイヤ１〜３及び認証レイヤから構成されている。レイヤ２のビーコン受信部１０１は、アクセスポイント２からビーコンを受信する（Ｓ２０１）。ビーコンを受信すると、レイヤ２接続処理部１０２によってレイヤ２の接続処理をする。このとき、レイヤ２に基づく認証情報をアクセスポイント２へ送信し（Ｓ２０２）、レイヤ２コネクションを確立する（Ｓ２０３）。

レイヤ２接続処理部１０２は、レイヤ２コネクションを確立すると、その旨を、レイヤ３のアドレス取得部１０３へ通知する。レイヤ３のアドレス取得部は、アクセスポイント２へアドレス取得要求を送信し（Ｓ２０４）、ＩＰアドレス（又はネットワークプレフィックス）をアクセスポイント２から受信する（Ｓ２０５）。アドレスが取得できた場合、アドレス取得部１０３は、その旨を、レイヤ３の位置登録処理部１０４へ通知する。

レイヤ３の位置登録処理部１０４は、アクセスポイント２へ位置登録要求を送信する（Ｓ２０６）。ここで、レイヤ３の位置登録処理部１０４は、アクセスポイント２から位置登録完了通知を受信するまで、位置登録要求を再送し続ける（Ｓ２０６）。

一方で、アクセスポイント２は、端末１を認証するために、認証情報要求を端末１へ送信する（Ｓ２０７）。端末１の認証レイヤの認証処理部１０５は、アクセスポイント２からの認証情報要求を受信する。これに対し、認証処理部１０５は、アクセスポイント２へ認証情報を返信する（Ｓ２０８）。認証情報を受信したアクセスポイント２は、認証処理をし、端末１が正当権利者である場合、認証完了通知を端末１へ返信する（Ｓ２０９）。認証レイヤの認証処理部１０５は、認証完了通知を受信し、認証処理を終了する。

特開２００５−２８６７８３号公報 特開２００６−２２９８３１号公報

図３からも明らかなとおり、レイヤ３の位置登録シーケンスは、認証レイヤの認証シーケンスと同時に動作する。アクセスポイント２は、認証レイヤの認証シーケンスが終了しない限り、端末１から受信した位置登録要求を位置管理サーバ３へ転送しない。そうすると、認証シーケンスが終了する前に端末１から送信された位置登録要求は、アクセスポイント２によって破棄され続けている。

また、端末１は、位置登録完了通知を受信するまで、位置登録要求を再送し続ける。ここで、端末１は、再送回数が多くなるほど、その再送待ち時間が長くなる。そうすると、認証シーケンスが終了した時点では、既に位置登録要求を数回再送しているので、その再送待ち時間は長くなっている。これは、認証シーケンスの終了後、次の再送時間に達するまで位置登録要求を送信しないために、ハンドオーバ時のネットワーク接続に時間がかかるという課題を有する。

従って、本発明は、異なる認証方法を持つネットワークへのハンドオーバ時に、ネットワーク接続の切り替え時間を短くすることができるネットワーク接続方法、移動端末及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、
移動端末と、
移動端末によって接続可能な複数の無線ＬＡＮ用アクセスポイントと、
アクセスポイントとネットワークを介して通信可能な位置管理サーバと
を有するシステムにおける、移動端末のハンドオーバ時のネットワーク接続方法において、
移動端末が、アクセスポイントとの間で、暗号化認証によってレイヤ２コネクションを確立する第１のステップと、
移動端末が、レイヤ２コネクションの確立後、レイヤ３について位置登録要求を送信することなく、アクセスポイントからＷｅｂ認証の認証情報要求を受信した際に、Ｗｅｂ認証の認証シーケンスを実行する第２のステップと、
移動端末が、Ｗｅｂ認証の認証シーケンスの終了後、レイヤ３について位置登録要求を、位置管理サーバへ送信する第３のステップと
を有することを特徴とするネットワーク接続方法。

本発明のネットワーク接続方法における他の実施形態によれば、
移動端末は、アクセスポイントへハンドオーバする時に、当該アクセスポイントとの間で第１から第３のステップを実行した後、当該アクセスポイントへ通信メディアを切り替えることも好ましい。

本発明によれば、複数の無線ＬＡＮ用アクセスポイントと接続可能であって、当該アクセスポイントを介して位置管理サーバと通信可能な移動端末において、
アクセスポイントとの間で、暗号化認証によってレイヤ２コネクションを確立するレイヤ２処理手段と、
レイヤ２コネクションの確立後、レイヤ３について位置登録要求を送信することなく、アクセスポイントからＷｅｂ認証の認証情報要求を受信した際に、Ｗｅｂ認証の認証シーケンスを実行する認証レイヤの認証処理手段と、
Ｗｅｂ認証の認証シーケンスの終了後、レイヤ３について位置登録要求を、位置管理サーバへ送信するレイヤ３の位置登録処理手段と
を有することを特徴とする。

本発明の移動端末における他の実施形態によれば、
アクセスポイントへハンドオーバする時に、当該アクセスポイントとの間で、レイヤ２処理手段、認証処理手段及び位置登録処理手段を実行した後、当該アクセスポイントへ通信メディアを切り替える通信メディア切替手段を更に有することも好ましい。

本発明によれば、複数の無線ＬＡＮ用アクセスポイントと接続可能であって、当該アクセスポイントを介して位置管理サーバと通信可能な移動端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
アクセスポイントとの間で、暗号化認証によってレイヤ２コネクションを確立するレイヤ２処理手段と、
レイヤ２コネクションの確立後、レイヤ３について位置登録要求を送信することなく、アクセスポイントからＷｅｂ認証の認証情報要求を受信した際に、Ｗｅｂ認証の認証シーケンスを実行する認証レイヤの認証処理手段と、
Ｗｅｂ認証の認証シーケンスの終了後、レイヤ３について位置登録要求を、位置管理サーバへ送信するレイヤ３の位置登録処理手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明の移動端末用プログラムにおける他の実施形態によれば、
アクセスポイントへハンドオーバする時に、当該アクセスポイントとの間で、レイヤ２処理手段、認証処理手段及び位置登録処理手段を実行した後、当該アクセスポイントへ通信メディアを切り替える通信メディア切替手段を更に有することも好ましい。

本発明のネットワーク接続方法、移動端末及びプログラムによれば、異なる認証方法を持つネットワークへのハンドオーバ時に、ネットワーク接続の切り替え時間を短くすることができる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

本発明は、端末が、認証シーケンスの終了後に、位置登録要求を送信するように制御する。即ち、端末とアクセスポイントとの間で認証シーケンスを要する場合、ハンドオーバポイントを動的に変更する。これにより、認証シーケンスと位置登録シーケンスとが同時に動作することなく、無駄に位置登録要求が送信されることがない。また、認証シーケンスの終了後に端末から送信された位置登録要求がアクセスポイントに到達しなかったとしても、短い待ち時間間隔で位置登録要求が再送され、実質的にネットワーク接続の切り替え時間を短くすることができる。

図４は、本発明におけるシーケンス図である。

（Ｓ４０１〜Ｓ４０５）図２のＳ２０１〜Ｓ２０５と、全く同じシーケンスである。端末１は、アクセスポイント２からＩＰアドレスを受信した後（Ｓ４０５）、位置登録要求をアクセスポイント２へ送信しない。

（Ｓ４０６）アクセスポイント２は、認証情報要求を端末１へ送信する。
（Ｓ４０７）これに対し、端末１は、認証情報を返信する。
（Ｓ４０８）アクセスポイント２は、端末１から受信した認証情報に基づいて認証し、正当権利者による端末であると判断する。このとき、アクセスポイント２は、認証完了通知を端末１へ送信する。これによって、端末１は、アクセスポイント２によって認証され、端末１から送信されたデータは、インターネットへの通過が許可される。

（Ｓ４０９）次に、端末１は、位置登録要求をアクセスポイント２へ送信する。この時点では、認証シーケンスが既に終了しているので、位置登録要求は、アクセスポイント２を介して位置管理サーバ３へ転送される。

本発明によれば、アクセスポイント２による端末１の認証シーケンスが終了した時点で、端末１がアクセスポイント２へ位置登録要求を送信する。従って、位置登録要求が、アクセスポイント２によって破棄されることがない。

また、Ｓ４０９における位置登録要求が、アクセスポイント２に到着しなかった場合、次の再送は、短い待ち時間間隔で送信される（例えば１秒）。従来技術である図２の場合、位置登録要求が既に数回再送されているために、その再送回数に応じて再送待ち時間が長くなっている。従って、本発明によれば、実質的にネットワーク接続の切り替え時間を短くすることができる。

（Ｓ４１０）位置管理サーバ３は、アクセスポイント２から、端末１の位置登録要求を受信した場合、端末１に対する位置登録の処理をし、位置登録完了通知を返信する。位置登録完了通知は、アクセスポイント２を介して、端末１へ転送される。

図５は、本発明における端末のレイヤ構成図である。

図５によれば、図３と比較して、レイヤ３のアドレス取得部１０３は、アクセスポイント２からアドレスを取得した後、その旨を、位置登録処理部１０４へ通知しない。従って、端末１は、アクセスポイント２からアドレスを取得した後、アクセスポイント２からの認証情報要求を待つこととなる。

一方で、認証レイヤの認証処理部１０５は、アクセスポイント２から認証情報要求を受信した際に、認証情報をアクセスポイント２へ返信する。これに対し、認証処理部１０５は、アクセスポイント２から認証完了通知を受信する。これにより、アクセスポイント２による端末１の認証が終了したことを把握できる。このとき、認証レイヤの認証処理部１０５は、レイヤ３の位置登録処理部１０４へ、認証処理が終了したことを通知する。これにより、位置登録処理部１０４は、位置登録要求をアクセスポイント２へ初めて送信する。

認証レイヤの認証処理部１０５は、例えばユーザＩＤ及びユーザパスワードを用いたＷｅｂ認証の機能である。

図５によれば、端末１は、複数の通信メディアを有する。これら複数の通信メディアを切り替える通信メディア切替部１０６を更に備える。通信メディア切替部１０６は、第１の基地局から第２の基地局へのハンドオーバ時に、第２の基地局との間で図４のシーケンスを実行後、第１の基地局から第２の基地局へ通信メディアを切り替える。これにより、ハンドオーバの高速性を高めることができる。

ハンドオーバ時の認証処理の負荷を軽減するために、アクセスポイントに接続に必要な認証情報等を記憶させておく技術もある。しかしながら、端末の認証情報をアクセスポイントに記憶させておくことは、ネットワーク提供者にコストがかかるだけなく、セキュリティの観点からも好ましくない。本発明によれば、基地局は、移動端末における認証情報を蓄積することなく、基地局との間でセキュアなコネクションを確立することができる。また、その際に、利用者にＩＤ及びパスワードを要求することもなく、実質的にハンドオーバ時間を短くすることができる。

以上、詳細に説明したように、本発明のネットワーク接続方法、移動端末及びプログラムによれば、異なる認証方法を持つネットワークへのハンドオーバ時に、ネットワーク接続の切り替え時間を短くすることができる。

また、移動端末と基地局との間で認証シーケンスを実行することにより、移動端末と基地局との間でセキュアなコネクションを確立することができる。更に、移動端末と基地局との間でハンドオーバ時に自動的に認証を実行することができる。

前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

ハンドオーバを表すネットワークシステムの構成図である。 従来技術における端末とアクセスポイントとの間のシーケンス図である。 従来技術における端末のレイヤ構成図である。 本発明におけるシーケンス図である。 本発明における端末のレイヤ構成図である。

符号の説明

１ 端末、モバイルルータ
１０１ ビーコン受信部
１０２ レイヤ２接続処理部
１０３ アドレス取得部
１０４ 位置登録処理部
１０５ 認証処理部
１０６ 通信メディア切替部
２ アクセスポイント、基地局
３ 位置管理サーバ、ホームエージェント

Claims (6)

1. 移動端末と、
   前記移動端末によって接続可能な複数の無線ＬＡＮ(Local Access Network)用アクセスポイントと、
   前記アクセスポイントとネットワークを介して通信可能な位置管理サーバと
   を有するシステムにおける、移動端末のハンドオーバ時のネットワーク接続方法において、
   前記移動端末が、前記アクセスポイントとの間で、暗号化認証によってレイヤ２コネクションを確立する第１のステップと、
   前記移動端末が、レイヤ２コネクションの確立後、レイヤ３について位置登録要求を送信することなく、前記アクセスポイントからＷｅｂ認証の認証情報要求を受信した際に、Ｗｅｂ認証の認証シーケンスを実行する第２のステップと、
   前記移動端末が、前記Ｗｅｂ認証の認証シーケンスの終了後、前記レイヤ３について位置登録要求を、前記位置管理サーバへ送信する第３のステップと
   を有することを特徴とするネットワーク接続方法。
2. 前記移動端末は、前記アクセスポイントへハンドオーバする時に、当該アクセスポイントとの間で第１から第３のステップを実行した後、当該アクセスポイントへ通信メディアを切り替えることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク接続方法。
3. 複数の無線ＬＡＮ用アクセスポイントと接続可能であって、当該アクセスポイントを介して位置管理サーバと通信可能な移動端末において、
   前記アクセスポイントとの間で、暗号化認証によってレイヤ２コネクションを確立するレイヤ２処理手段と、
   レイヤ２コネクションの確立後、レイヤ３について位置登録要求を送信することなく、前記アクセスポイントからＷｅｂ認証の認証情報要求を受信した際に、Ｗｅｂ認証の認証シーケンスを実行する認証レイヤの認証処理手段と、
   前記Ｗｅｂ認証の認証シーケンスの終了後、前記レイヤ３について位置登録要求を、前記位置管理サーバへ送信するレイヤ３の位置登録処理手段と
   を有することを特徴とする移動端末。
4. 前記アクセスポイントへハンドオーバする時に、当該アクセスポイントとの間で、前記レイヤ２処理手段、前記認証処理手段及び前記位置登録処理手段を実行した後、当該アクセスポイントへ通信メディアを切り替える通信メディア切替手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の移動端末。
5. 複数の無線ＬＡＮ用アクセスポイントと接続可能であって、当該アクセスポイントを介して位置管理サーバと通信可能な移動端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
   前記アクセスポイントとの間で、暗号化認証によってレイヤ２コネクションを確立するレイヤ２処理手段と、
   レイヤ２コネクションの確立後、レイヤ３について位置登録要求を送信することなく、前記アクセスポイントからＷｅｂ認証の認証情報要求を受信した際に、Ｗｅｂ認証の認証シーケンスを実行する認証レイヤの認証処理手段と、
   前記Ｗｅｂ認証の認証シーケンスの終了後、前記レイヤ３について位置登録要求を、前記位置管理サーバへ送信するレイヤ３の位置登録処理手段と
   してコンピュータを機能させることを特徴とする移動端末用のプログラム。
6. 前記アクセスポイントへハンドオーバする時に、当該アクセスポイントとの間で、前記レイヤ２処理手段、前記認証処理手段及び前記位置登録処理手段を実行した後、当該アクセスポイントへ通信メディアを切り替える通信メディア切替手段を更に有することを特徴とする請求項５に記載の移動端末用のプログラム。

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