JP7351498B2

JP7351498B2 - 通信システム及び通信制御方法

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Publication number: JP7351498B2
Application number: JP2019031835A
Authority: JP
Inventors: 可久伊藤; 裕人中井
Original assignee: Closip
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Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: JP2020137062A

Description

本発明は、通信システム及び通信制御方法に関する。

従来、ＬＴＥ通信システムにおいて、非３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）無線アクセスを行う非３ＧＰＰ（non-3GPP）端末をＥＰＣ（Evolved Packet Core）に収容するためのコンポーネントとして、ｅＰＤＧ（enhanced Packet DataGateway）が知られている（非特許文献１，２参照）。つまり、ｅＰＤＧは、公衆無線ＬＡＮ（Local Area Network）など、セキュリティ上信頼できない非３ＧＰＰ無線アクセス（Untrusted Non-3GPP IP Access）を収容する場合に、移動端末が接続するゲートウェイとして動作する。

また、３ＧＰＰ無線アクセスを行う３ＧＰＰ端末を識別する識別情報として、ＩＭＥＩ(International Mobile Equipment Identity)が既定されている（非特許文献３参照）。

"3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Architecture enhancements for non-3GPP accesses (Release 15)", 3GPP TS 23.402 V15.0.0 (2017-06), P30-P31 中村武宏、他５名、"３ＧＰＰＬＴＥ／ＳＡＥ標準仕様完成における活動と貢献"、NTT DOCOMO テクニカル・ジャーナル Vol.17 No.2、P36-P45 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Core Network and Terminals; Numbering, addressing and identification (Release 13)", 3GPP TS 23.003 V13.5.0 (2016-03), P28-P30

３ＧＰＰ無線アクセスでは、ＩＭＥＩを用いて認証処理を行い、３ＧＰＰ無線アクセスの信頼性を高めている。一方、従来の非３ＧＰＰ端末はＩＭＥＩを保持していないため、非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容する際に、物理的な非３ＧＰＰ端末識別や認証（端末認証）を行うことが困難である。特に、非３ＧＰＰ端末には信頼性が低い端末も含まれ得るので、非３ＧＰＰ端末の信頼性を向上させることが望ましい。更に、従来のｅＰＤＧは、ＩＭＥＩを用いた認証等の端末認証機能を有していない。

本発明は、上述した従来の状況に鑑みてなされたものであり、３ＧＰＰネットワークに非３ＧＰＰ端末を収容する際の非３ＧＰＰ端末の信頼性を向上できる通信システム及び通信制御方法を提供する。

本発明の一態様は、コアネットワーク装置と、非３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）ネットワークに配置された非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容し、前記非３ＧＰＰ端末及び前記コアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置と、を備える通信システムであって、前記コアネットワーク装置は、前記非３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための第１の識別情報を基に生成され、前記３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための、前記第１の識別情報とは異なる第２の識別情報を保持し、前記非３ＧＰＰ端末が前記３ＧＰＰネットワークに接続する際に前記第１の識別情報を基に生成され、前記３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための、前記第１の識別情報とは異なる第３の識別情報を、前記非３ＧＰＰ端末から取得し、前記コアネットワーク装置が保持する第２の識別情報を参照し、前記第２の識別情報と前記第３の識別情報とを用いて、前記非３ＧＰＰ端末が前記３ＧＰＰネットワークに接続するための端末認証を行う、通信システムである。

本発明の一態様は、非３ＧＰＰネットワークに配置された非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容するためのコアネットワーク装置における通信制御方法であって、前記非３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための第１の識別情報を基に生成され、前記３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための、前記第１の識別情報とは異なる第２の識別情報を前記コアネットワーク装置が保持するステップと、前記非３ＧＰＰ端末が前記３ＧＰＰネットワークに接続する際に前記第１の識別情報を基に生成され、前記３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための、前記第１の識別情報とは異なる第３の識別情報を、前記非３ＧＰＰ端末から取得するステップと、前記コアネットワーク装置と連携して、前記コアネットワーク装置が保持する第２の識別情報を参照し、前記第２の識別情報と前記第３の識別情報とを用いて、前記非３ＧＰＰ端末が前記３ＧＰＰネットワークに接続するための端末認証を行うステップと、を有する通信制御方法である。

本発明によれば、３ＧＰＰネットワークに非３ＧＰＰ端末を収容する際の非３ＧＰＰ端末の信頼性を向上できる。

実施形態における非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容する通信システムの構成例を示すブロック図通信システムの動作例を示すシーケンス図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、実施形態における通信システム５の構成例を示す図である。通信システム５は、ＵＥ（User Equipment）１０Ａ，１０Ｂと、ゲートウェイ３０Ａと、ｅＮＢ（evolved Node B）３０Ｂと、ＥＰＣ装置５０と、を有する。ゲートウェイ３０Ａは、処理部３１、記憶部３２、及び通信部３３を備える。ＥＰＣ装置５０は、ＰＧＷ５１、ＳＧＷ５３、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）５４、及びＨＳＳ（Home Subscriber Server）５５を備える。通信システム５は、非３ＧＰＰ端末を、３ＧＰＰネットワークに収容する。

ＵＥ１０Ａは、非３ＧＰＰ端末であり、非３ＧＰＰネットワークＮ１を介して他の通信装置と通信する端末（例えば無線ＬＡＮ端末）でよい。非３ＧＰＰネットワークＮ１は、無線ＬＡＮでよく、有線ＬＡＮ、インターネット、等でもよい。ＵＥ１０Ｂは、３ＧＰＰ端末であり、３ＧＰＰネットワークＮ２を介して他の通信装置と通信する端末（例えばＬＴＥ端末）でよい。３ＧＰＰネットワークＮ２は、例えばＬＴＥネットワークでよい。

ＵＥ１０Ａは、非３ＧＰＰネットワークＮ１を介して、ゲートウェイ３０Ａと通信する。ＵＥ１０Ｂは、３ＧＰＰネットワークＮ２を介して、ｅＮＢ３０Ｂと通信する。ＵＥ１０Ａ，１０Ｂは、ユーザによって所持される。ＵＥ１０Ａ，１０Ｂは、複数存在してもよい。

ＵＥ１０Ａは、一般的な非３ＧＰＰ端末と同様の構成を有する。ＵＥ１０Ａは、処理部、通信部、表示部、操作部、記憶部、等を有してよい。ＵＥ１０Ｂは、一般的な３ＧＰＰ端末と同様の構成を有する。ＵＥ１０Ｂは、処理部、通信部、表示部、操作部、記憶部、等を有してよい。

ＵＥ１０Ｂは、端末情報としてＩＭＥＩを保持する。ＩＭＥＩは、例えばＵＥ１０Ｂの製造時にメーカによって付与され、ＵＥ１０Ｂに記録されてよい。一方、ＵＥ１０Ａは、端末情報としてＩＭＥＩを保持していない。このため、ＵＥ１０Ｂについては、ＵＥ１０ＢのＩＭＥＩを用いたＩＭＥＩ認証の実施が可能であり、ＵＥ１０Ａについては、ＩＭＥＩ認証ができない。また、ＵＥ１０Ａ及びＵＥ１０Ｂには、ＳＩＭカードが挿入されてよく、ＳＩＭ（Subscriber Identity Module）カードの情報が取得可能でよい。

ゲートウェイ３０Ａは、ゲートウェイ３０Ａの配下のＵＥ１０Ａを管理し、ＵＥ１０ＡとＥＰＣ装置５０との間で行われる通信を中継する。例えば、ゲートウェイ３０Ａは、ＬＡＮ通信を行うためのアクセスポイントとしての機能を有する。ゲートウェイ３０Ａは、例えば、屋外に設置されてもよいし、ビル毎に設置されてもよい。ゲートウェイ３０Ａは、複数存在してもよい。複数のゲートウェイ３０Ａの配下それぞれに、１つ以上のＵＥ１０Ａが存在してよい。従来のＬＴＥ通信システムは、多数分散された基地局（ｅＮＢ（ｅＮｏｄｅＢ））を管理するメカニズムを有するが、このメカニズムを、非３ＧＰＰアクセスを３ＧＰＰネットワークＮ２に収容する通信システム５にも活用する。なお、ゲートウェイ３０Ａは、アクセスポイントとしての機能を有さず、ゲートウェイ３０ＡとＬＡＮ通信のためのアクセスポイントとが別体として構成されてもよい。

ゲートウェイ３０Ａは、３ＧＰＰ通信を行うためのＥＰＣ装置５０にゲートウェイ３０Ａ配下のＵＥ１０Ａを収容する基地局として動作してよい。ゲートウェイ３０Ａは、ｅＰＤＧと異なり、ＥＰＣ装置５０のＰＧＷ５１やＨＳＳ５５とは直接接続されず、ＥＰＣ装置５０のＭＭＥ５４及びＳＧＷ５３と連携して、制御データ及びユーザデータの中継機能、等を実現する。

ゲートウェイ３０Ａは、データの中継処理を行う。ゲートウェイ３０Ａは、ＵＥ１０Ａからの通信データ（例えば制御データ又はユーザデータ）をＳＧＷ５３、ＰＧＷ５１、ＳＧ（ＥＰＣ上位のネットワーク）、等に中継し、又は、ＳＧＷ５３、ＰＧＷ５１、ＳＧｉからの通信データを、ＵＥ１０Ａに中継する。この場合、ゲートウェイ３０Ａは、ＵＥ１０Ａ及びＭＭＥ５４との間で制御データを中継してよい。また、ゲートウェイ３０Ａは、ＵＥ１０Ａ及びＳＧＷ５３との間でユーザデータを中継してよい。中継に係るデータには、ＥＰＣ装置５０で使用される認証に係るデータが含まれてよい。

ゲートウェイ３０Ａは、例えば、処理部３１、記憶部３２、通信部３３を有する。処理部３１は、プロセッサ（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit））がメモリに保持されたプログラムを実行することで、各種機能を実現する。記憶部３２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）や各種ストレージ（例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive））を有してよく、各種情報、データ、プログラム、等を保持する。通信部３３は、ＵＥ１０ＡやＥＰＣ装置５０との間で通信（有線通信又は無線通信）する。

処理部３１は、各種処理を行い、例えば、通信部３３を介して、制御データやユーザデータを中継する。

ｅＮＢ３０Ｂは、３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０ＢとＥＰＣ装置５０との間に配置された一般的なｅＮＢである。ｅＮＢ３０Ｂは、一般的なｅＮＢと同様の構成を有する。ｅＮＢ３０Ｂは、処理部、通信部、記憶部、等を有してよい。ｅＮＢ３０Ｂは、ＳＩＭ情報を用いたユーザ認証、端末情報（例えばＩＭＥＩ）を用いた端末認証、データ中継、等を行う。

ＥＰＣ装置５０は、ＬＴＥのコアネットワークに配置される装置であり、ＬＴＥプロトコルに従って、ゲートウェイ３０Ａ及びｅＮＢ３０Ｂと通信する。ＥＰＣ装置５０のＰＧＷ５１、ＳＧＷ５３、ＭＭＥ５４、及びＨＳＳ５５の各ノードは、論理ノードでもよいし、物理ノードでもよい。つまり、１つの装置（サーバ）に機能が集約されてもよいし、複数の個別の装置（サーバ）に機能が分散されてもよい。また、ＥＰＣ装置５０は、ＰＣＲＦのノードを備えてよい。なお、ＥＰＣ装置５０は、この構成には限定されず、他の付随的な要素を含むことができる。

ＭＭＥ５４とＨＳＳ５５とは、ＰＣＲＦとともに、制御データであるＣプレーンデータを処理する。ＳＧＷ５３及びＰＧＷ５１は、ユーザデータであるＵプレーンデータを処理する。したがって、例えば、外部ネットワーク（ＥＰＣ装置５０よりも上流側）からＵＥ１０ＡへのＵプレーンデータつまりＵプレーンのトラフィックは、外部ネットワークからＥＰＣ装置５０に到達すると、ＰＧＷ５１、ＳＧＷ５３、及びゲートウェイ３０Ａを介して、ＵＥ１０Ａへ伝送される。また、外部ネットワークからＵＥ１０ＡへのＵプレーンデータは、外部ネットワークからＥＰＣ装置５０に到達すると、ＰＧＷ５１、ＳＧＷ５３、及びｅＮＢ３０Ｂを介して、ＵＥ１０Ｂへ伝送される。

ＭＭＥ５４は、移動制御などを提供するノードであり、位置登録、ページング、ハンドオーバー等の移動制御、及びベアラ（データの通信経路）の確立又は削除を行う。

ＨＳＳ５５は、例えばＬＴＥ（３ＧＰＰ通信の一例）における加入者管理データベースを有するノードであり、加入者の契約情報、端末情報、認証情報、位置情報等の管理を行う。この加入者には、ＵＥ１０Ａ及びＵＥ１０Ｂの双方のユーザを含んでよい。

ＭＭＥ５４は、ＨＳＳ５５から通知される認証情報又は契約情報に基づき、ユーザ認証を実施する。認証情報は、ＳＩＭカードが保持する鍵や、この鍵を基に生成された情報を含む。この鍵は、ＳＩＭカードの生成時に書き込まれ、その後変更不可の鍵でよい。契約情報には、例えばＳＩＭカードが保持する情報（例えばＩＣＣＩＤ（ＳＩＭカードのチップＩＤ）、ＩＭＳＩ（ＳＩＭカードの契約のＩＤ）、ＭＳＩＳＤＮ）を含んでよく、これらの情報はＳＩＭカードの生成後に書き込み可能であってよい。

また、ＭＭＥ５４は、ＨＳＳ５５から通知される端末情報に基づき、端末認証を実施する。端末情報は、ＩＭＥＩやＩＭＥＩ相当情報を含んでよい。ＩＭＥＩは、３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ｂに保持される端末固有の情報である。ＩＭＥＩ相当情報は、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａに保持されるＩＭＥＩに相当する端末固有の情報である。つまり、ＩＭＥＩ相当情報は、ＩＭＥＩを保持しない非３ＧＰＰ端末が用いるＩＭＥＩに相当する情報であり、ＩＭＥＩの代わりに端末認証（ＩＭＥＩ相当認証）に用いられる。

ＩＭＥＩ相当情報は、ＨＳＳ５５の加入者管理データベースにおいてＩＭＥＩと同様の領域に格納され、ＩＭＥＩと同様のフォーマットを有してよい。したがって、ＭＭＥ５４及びＨＳＳ５５は、ＩＭＥＩ相当情報をＩＭＥＩと同様に扱う。ＵＥ１０ＡのＩＭＥＩは、所定のタイミングでＨＳＳ５５の加入者管理データベースに登録される。

ＩＭＥＩ相当情報は、ＵＥ１０Ａの端末に関する端末情報を基に生成されてよい。この端末情報は、ＭＡＣアドレスやシリアル番号を含んでよい。つまり、ＩＭＥＩ相当情報は、ＵＥ１０ＡのＭＡＣアドレスを基に生成されてよい。ＭＡＣアドレスは、ＩＭＥＩと同様に、製造メーカが担保するＩＤなので、ＩＭＥＩとＭＡＣアドレスは性質が同じである。また、ＩＭＥＩ相当情報は、ＵＥ１０Ａのシリアル番号を基に生成されてよい。シリアル番号も、ＩＭＥＩと同様に、製造メーカが担保するＩＤなので、ＩＭＥＩとシリアル番号は性質が同じである。

ＩＭＥＩ相当情報は、ＵＥ１０Ａに挿入されたＳＩＭカードが保持する情報（ＳＩＭ情報）を基に生成されてよい。ＳＩＭ情報は、ＩＣＣＩＤ（Integrated Circuit Card ID）、ＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）、ＭＳＩＳＤＮ（Mobile Subscriber Intergrated Service Digital Network Number）を含んでよい。つまり、ＩＭＥＩ相当情報は、ＵＥ１０ＡのＳＩＭカードのＩＣＣＩＤを基に生成されてよい。ＩＭＥＩ相当情報は、ＵＥ１０ＡのＳＩＭカードのＩＭＳＩを基に生成されてよい。ＩＭＥＩ相当情報は、ＵＥ１０ＡのＳＩＭカードのＭＳＩＳＤＮを基に生成されてよい。なお、ＳＩＭ情報は、ＵＥ１０Ａが３ＧＰＰネットワークＮ２を利用するための契約に関する契約情報の一例である。

ＭＭＥ５４の認証機能は、ＵＥ１０Ａを使用するユーザの認証機能及びＵＥ１０Ａの端末の正当性を認証するＩＭＥＩ相当認証機能を有してよい。ＩＭＥＩ相当認証機能は、ＩＭＥＩを有しないＵＥ１０Ａを認証するために、ＩＭＥＩ認証の代わりに、ＩＭＥＩに相当する（ＩＭＥＩを模した）情報であるＩＭＥＩ相当情報を用いて認証する機能である。ＩＭＥＩ相当認証機能は、端末認証の一例である。

ＳＧＷ５３は、ゲートウェイ３０Ａに接続され、非３ＧＰＰアクセスを収容し、ＵＥ１０ＡやＰＧＷ５１へデータを伝送するゲートウェイである。また、ＳＧＷ５３は、ｅＮＢ３０Ｂに接続され、３ＧＰＰアクセスを収容し、ＵＥ１０ＢやＰＧＷ５１へデータを伝送するゲートウェイである。

ＰＧＷ５１は、外部ネットワーク（ＰＤＮ）との接続点において、ＵＥ１０Ａ及びＵＥ１０ＢへのＩＰアドレスの割り当てやパケット転送等を行うゲートウェイである。ＰＧＷ５１は、ＰＣＲＦと連携することで、ＰＣＲＦが有するポリシ（ポリシ制御情報）に従って、動作してよい。ＰＧＷ５１は、ＰＣＲＦが有するポリシに従って、各ベアラを介して通信される通信量や通信速度を制御してよい。

ＰＣＲＦは、ユーザデータ転送のＱｏＳ（Quality of Service；パケットの優先転送等、通信の品質の制御）及び課金の為の制御を行うノードである。ＰＣＲＦが決定したＱｏＳ値は、ＰＧＷ５１及びＳＧＷ５３に通知される。ＰＧＷ５１及びＳＧＷ５３は、通知されたＱｏＳ値に従って、Ｕプレーンデータに対してＱｏＳ制御を実施する。ＱｏＳ値は、例えば、ポリシの制御情報に含まれる設定値でよい。

ＥＰＣ装置５０は、処理部、記憶部、通信部、を有する。ＥＰＣ装置５０の各ノードが論理ノードである場合には、１つの装置に処理部、記憶部、及び通信部が設けられてよい。ＥＰＣ装置５０の各ノードが物理ノードである場合、各ノードに処理部、記憶部、及び通信部が設けられてよい。

ＥＰＣ装置５０の処理部は、プロセッサ（例えばＣＰＵ）がメモリに保持されたプログラムを実行することで、各種機能を実現する。ＥＰＣ装置５０の記憶部は、例えばＲＯＭやＲＡＭや各種ストレージ（例えばＨＤＤ、ＳＳＤ）を有してよく、各種情報、データ、プログラムを保持する。ＥＰＣ装置５０の通信部は、ゲートウェイ３０ＡやｅＮＢ３０Ｂや外部ネットワークにおける各種装置との間で通信（有線通信又は無線通信）する。ＥＰＣ装置５０による通信は、ＬＴＥ通信を含んでよい。ＬＴＥ通信は、ＶｏＬＴＥ通信を含んでよい。

次に、ゲートウェイ３０Ａ及びｅＮＢ３０ＢとＥＰＣ装置５０との間のインタフェースについて説明する。

ＥＰＣ装置５０の配下には、ゲートウェイ３０Ａ及びｅＮＢ３０Ｂが多数配置されて管理されることが可能である。ゲートウェイ３０Ａ及びｅＮＢ３０Ｂは、数的分散、地理的分散も可能である。

ゲートウェイ３０ＡとＥＰＣ装置５０との間のインタフェースには、３ＧＰＰ通信（例えばＬＴＥ）の通信システムの一般的な基地局としてのｅＮＢ３０Ｂを収容する場合と同一のＳ１インタフェースを用いてよい。つまり、ゲートウェイ３０Ａ及びｅＮＢ３０Ｂが、同じＳ１インタフェースを用いてよい。なお、ゲートウェイ３０Ａは、Ｓ１インタフェースが有するメッセージ群のうちＳ１ＡＰ（S1 Application Protocol）のハンドオーバーに係るメッセージを省略したインタフェースを用いることができる。

Ｓ１ＡＰプロトコルの詳細については、以下の参考非特許文献２に記載されている。
（参考非特許文献２：”3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Access Network E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP) (Release 8)”、 3GPP TS 36.413 V8.0.0 (2007-12)、 P22-P27, P44-P50）

Ｓ１ＡＰは、HANDOVER REQUIRED, HANDOVER COMAND, HANDOVER PREPARATION FAILURE, HANDOVER REQUEST, HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE, HANDOVER FAILURE, HANDOVER NOTIFY, HANDOVER CANCEL, HANDOVER CANCEL ACKNOWLEDGE、等のハンドオーバーに係るメッセージを含む。ゲートウェイ３０Ａは、ハンドオーバーを実施しない場合、ｅＮＢ３０Ｂと比較すると、これらのハンドオーバーに係るメッセージに対応しなくてよい。

３ＧＰＰネットワークＮ２では、ｅＮＢ３０ＢとＥＰＣ装置５０とは、ｅＮＢ３０ＢとＥＰＣ装置５０との間においてＳ１インタフェースを介して通信する。Ｓ１インタフェースには、認証手続きを含む。

具体的には、３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ｂは、ＵＥ１０Ｂの端末を識別するためのＩＭＥＩを保持する。ＵＥ１０ＢのＩＭＥＩは、ＥＰＣ装置５０のＨＳＳ５５の加入者管理データベースにも保持（登録）されている。ｅＮＢ３０Ｂは、ＵＥ１０Ｂの３ＧＰＰネットワークＮ２への接続時に、ＵＥ１０ＢのＩＭＥＩをＵＥ１０Ｂから取得し、Ｓ１インタフェースを介して、ＵＥ１０ＢのＩＭＥＩをＭＭＥ５４へ送信する。ＭＭＥ５４は、ｅＮＢ３０ＢからのＩＭＥＩとＨＳＳ５５に保持（登録）されたＩＭＥＩとの一致を確認し、端末認証（ＩＭＥＩ認証）する。

この場合、ＭＭＥ５４は、ｅＮＢ３０ＢからのＩＭＥＩとＨＳＳ５５が保持するＩＭＥＩとが一致する場合、認証に成功し、ｅＮＢ３０Ｂの無線接続が許可され、ＵＥ１０ＢとＥＰＣ装置５０との無線接続を確立してよい。一方、ＭＭＥ５４は、ｅＮＢ３０ＢからのＩＭＥＩとＨＳＳ５５が保持するＩＭＥＩとが一致しない場合、認証に失敗し、ｅＮＢ３０Ｂの無線接続が許可されず、ＵＥ１０ＢとＥＰＣ装置５０との無線接続を確立されなくてよい。なお、ＩＭＥＩを用いた端末認証により端末（個体）を識別し、特定の端末との無線接続のみ許可することは、ＩＭＥＩロックとも呼ばれる。一方、ＳＩＭ情報を用いたユーザ認証により端末のユーザを識別し、特定のユーザとの無線接続のみ許可することは、ＳＩＭロックとも呼ばれる。

同様に、３ＧＰＰネットワークＮ２では、ゲートウェイ３０ＡとＥＰＣ装置５０とは、ゲートウェイ３０ＡとＥＰＣ装置５０との間では、Ｓ１インタフェースを介して通信する。このＳ１インタフェースは、ｅＮＢ３０ＢとＥＰＣ装置５０との間のＳ１インタフェースを模したものである。このＳ１インタフェースには、認証手続きを含む。

具体的には、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａは、ＵＥ１０Ａの端末を識別するためのＩＭＥＩを有さず、ＩＭＥＩ相当情報を保持する。ＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報は、ＥＰＣ装置５０のＨＳＳ５５の加入者管理データベースにも保持（登録）される。ゲートウェイ３０Ａは、ＵＥ１０Ａの３ＧＰＰネットワークＮ２への接続時に、ＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報をＵＥ１０Ａから取得し、Ｓ１インタフェースを介して、ＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報をＭＭＥ５４へ送信する。ＭＭＥ５４は、ゲートウェイ３０ＡからのＩＭＥＩ相当情報とＨＳＳ５５に保持（登録）されたＩＭＥＩ相当情報との一致を確認し、認証する。

この場合、ＭＭＥ５４は、ゲートウェイ３０ＡからのＩＭＥＩ相当情報とＨＳＳ５５が保持するＩＭＥＩ相当情報とが一致する場合、認証に成功し、ゲートウェイ３０Ａの無線接続が許可され、ＵＥ１０ＡとＥＰＣ装置５０との無線接続を確立してよい。一方、ＭＭＥ５４は、ゲートウェイ３０ＡからのＩＭＥＩ相当情報とＨＳＳ５５が保持するＩＭＥＩ相当情報とが一致しない場合、認証に失敗し、ゲートウェイ３０Ａの無線接続が禁止され、ＵＥ１０ＡとＥＰＣ装置５０との無線接続を確立されなくてよい。

次に、通信システム５の動作例について説明する。
図２は、通信システム５の動作例を示すシーケンス図である。

図２は、通信システム５の動作例を示すシーケンス図である。図２では、ＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報を用いたＥＰＣ装置５０によるＩＭＥＩ相当認証を主に説明する。ＵＥ１０ＢのＩＭＥＩを用いたＥＰＣ装置５０によるＩＭＥＩ認証については、一般的なＩＭＥＩ認証と同様であるので、説明を省略する。

図２の動作例には、事前準備フェーズの処理と接続フェーズの処理が含まれる。事前準備フェーズの処理は、ＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報のＥＰＣ装置５０への登録の処理を含む。接続フェーズの処理は、ＥＰＣ装置５０に登録されたＩＭＥＩ相当情報を用いた認証の処理を含む。

事前準備フェーズでは、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａは、ＩＭＥＩ相当情報の元となるＩＤ（ＩＭＥＩに代用するＩＤ）を決定し、決定されたＩＤをＵＥ１０Ａのメモリに記憶（登録）する（Ｓ１１）。例えば、製造業者によるＵＥ１０Ａの製造工程においてＩＤの登録が行われてよいし、配布されたＩＤが取得されてＩＤの登録が行われてもよい。ここでのＩＤは、ＵＥ１０ＡのＭＡＣアドレス、シリアル番号、ＵＥ１０Ａに挿入されるＳＩＭカードのＩＣＣＩＤ、ＩＭＳＩ、ＭＳＩＳＤＮ、等でよい。

ＵＥ１０Ａは、決定されたＩＤを管理装置６０に通知する（Ｓ１２）。ＵＥ１０Ａは、決定されたＩＤを、ゲートウェイ３０Ａを介して管理装置６０に通知してもよい。

管理装置６０では、処理部６１は、通信部６３を介して、通知されたＩＤを取得し、このＩＤをＩＭＥＩ相当情報に変換する。つまり、処理部６１は、通知されたＩＤを基にＩＭＥI相当情報を生成する（Ｓ１３）。

Ｓ１３では、処理部６１は、ＵＥ１０Ａの端末情報を用いてＩＭＥＩ相当情報を生成してよい。例えば、処理部６１は、ＵＥ１０ＡのＭＡＣアドレスを基にＩＭＥＩ相当情報を生成してよい。例えば、処理部６１は、ＵＥ１０Ａのシリアル番号を基にＩＭＥＩ相当情報を生成してよい。また、処理部６１は、ＵＥ１０Ａの端末に挿入されたＳＩＭカードの情報（ＳＩＭ情報）を用いてＩＭＥI相当情報を生成してよい。例えば、処理部６１は、ＩＣＣＩＤを基にＩＭＥＩ相当情報を生成してよい。例えば、処理部６１は、ＩＭＳＩを基にＩＭＥＩ相当情報を生成してよい。例えば、処理部６１は、ＭＳＩＳＤＮを基にＩＭＥＩ相当情報を生成してよい。

処理部６１は、通信部６３を介して、変換（生成）されたＩＭＥＩ相当情報をＥＰＣ装置５０に通知する（Ｓ１４）。処理部６１は、通信部６３を介して、ＩＭＥＩ相当情報を、ゲートウェイ３０Ａを介してＥＰＣ装置５０に通知してもよい。処理部６１は、変換（生成）されたＩＭＥＩ相当情報を記憶部６２に記憶させておいてもよい。

ＥＰＣ装置５０では、ＨＳＳ５５は、通知されたＩＭＥＩ相当情報を、ＭＭＥ５４を介して取得し、このＩＭＥＩ相当情報を記憶（登録）させる（Ｓ１５）。この場合、ＨＳＳ５５は、加入者情報管理データベースにおけるＵＥ１０ＢのＩＭＥＩを記憶する記憶領域と同様の記憶領域に、ＩＭＥＩと同様のフォーマットで、ＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報を記憶させてよい。このＩＭＥＩ相当情報の登録により、事前準備フェーズが完了する。

接続フェーズでは、接続要求が発生した際に開始される。接続要求は、例えば、ＵＥ１０Ａの操作部を介したユーザ入力を受け付けることで、検出されてよい。

ＵＥ１０Ａは、Ｓ１１で決定され記憶されたＩＤを基に、ＩＭＥＩ相当情報を生成する（Ｓ１６）。ＩＭＥＩ相当情報の生成方法は、Ｓ１４と同様の方法でよい。ＵＥ１０Ａは、生成されたＩＭＥＩ相当情報を含む接続要求をＥＰＣ装置５０へ送信する（Ｓ１７）。ＵＥ１０Ａと管理装置６０とは、ＩＭＥＩ相当情報の生成方法（生成アルゴリズムの情報）、つまりＩＭＥＩ相当情報を生成するための一定の変換則を共有しておき、それぞれの記憶部に記憶しておいてよい。

ＥＰＣ装置５０では、ＭＭＥ５４は、ＩＭＥＩ相当情報を含む接続要求を受信する。ＭＭＥ５４は、受信された接続要求を基に、ＩＭＥＩ相当情報を用いてＵＥ１０ＡのＥＰＣ装置５０へのＩＭＥＩ相当認証を行う。この場合、ＭＭＥ５４は、受信されたＩＭＥＩ相当情報がＨＳＳ５５の加入者情報データベースに記憶（登録）されているか否かを問い合わせる。つまり、ＥＰＣ装置５０は、ＭＭＥ５４及びＨＳＳ５５と連携してＩＭＥＩ相当認証を行い、接続要求時に取得したＩＭＥＩ相当情報と一致するＩＭＥＩ相当情報が既に登録されているかどうかを判定する（Ｓ１８）。

ＭＭＥ５４は、受信されたＩＭＥＩ相当情報がＨＳＳ５５の加入者情報データベースに登録されている場合、ＥＰＣ装置５０へのＵＥ１０Ａの接続を許可する。この場合、ＵＥ１０Ａ及びＥＰＣ装置５０は、ＭＭＥ５４を介して通信経路の接続を確立する（Ｓ１９）。

一方、ＭＭＥ５４は、受信されたＩＭＥＩ相当情報がＨＳＳ５５の加入者情報データベースに登録されていない場合、ＥＰＣ装置５０へのＵＥ１０Ａの接続を禁止する。この場合、ＵＥ１０ＡとＥＰＣ装置５０との間では、通信経路の接続が確立されない。

このように、通信システム５は、ＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報を用いたＥＰＣ装置５０によるＩＭＥＩ相当認証によれば、ＵＥ１０Ａによる無線接続の前に収集可能なＩＤの情報を基に、ＩＭＥＩ相当情報を生成できる。生成されたＩＭＥＩ相当情報は、ＥＰＣ装置５０に登録される。ＩＭＥＩ相当情報の登録は、例えば、ＵＥ１０ＡのＥＰＣ装置５０への無線接続の接続要求の前であればよい。そして、通信システム５は、事前に生成されたＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報と接続要求時のＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報との一致を確認して、端末認証できる。

例えば３ＧＰＰネットワークＮ２ではＳＩＭ情報を用いたユーザ認証があるが、このユーザ認証は端末（例えばＵＥ１０Ａ）に同じＳＩＭカードが挿入されていると成功する。通信システム５では、ユーザ認証に加えて端末認証を行うことで、又は端末認証を単独で行うことで、個別の物理的な端末の情報を認証できる。

例えば、ＳＩＭ情報を一のＵＥ１０Ａから他のＵＥ１０Ａへ複製や移行を行った場合、ＳＩＭ情報の一致で確認するユーザ認証では一致しても、ＩＭＥＩ相当情報を用いたＩＭＳＩ相当認証ではＩＭＥＩ相当情報が不一致となる。したがって、ＥＰＣ装置５０は、事前準備フェーズで登録されたＩＭＥＩ相当情報と接続フェーズで取得されたＩＭＥＩ相当情報とが異なるので、ＵＥ１０Ａの物理端末が異なることを見破ることができる。よって、ＥＰＣ装置５０は、３ＧＰＰ端末と同様に、非３ＧＰＰ端末に対してＩＭＥＩ認証と同等の端末認証を行うことができる。

また、３ＧＰＰネットワークＮ２に配置されるｅＰＤＧは、ＩＭＥＩを用いた認証の機能を有していない。これに対し、通信システム５は、ｅＰＤＧを用いずに、ゲートウェイ３０Ａが、非３ＧＰＰネットワークＮ１と３ＧＰＰネットワークＮ２とを接続し、必要な中継処理を行い、ＥＰＣ装置５０が、ＩＭＥＩ相当情報を用いて、ＩＭＥＩ相当認証を行うことができる。

また、通信システム５は、ＥＰＣ装置５０を用いてＵＥ１０Ａを管理する際にも、ＩＭＥＩ相当情報を用いることで、ＵＥ１０Ａの物理的な端末に対して端末認証できる。よって、通信システム５は、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０ＡのＥＰＣ装置５０への接続時に、３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０ＢのＥＰＣ装置５０への接続時と同等のセキュリティを確保できる。

また、通信システム５は、ゲートウェイ３０Ａを有することで、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａを３ＧＰＰネットワークＮ２に収容する場合に、ＭＭＥ５４の端末認証のための連携機能（認証連携機能）を有するｅＰＤＧを別途用意する必要がなく、ＭＭＥ５４の機能を重複して実装する必要がなく、ＵＥ１０Ａが３ＧＰＰ通信するための機能を簡素化できる。

また、通信システム５は、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａを３ＧＰＰネットワークＮ２に収容する仮想基地局としてのゲートウェイ３０ＡとＥＰＣ装置５０とが通信するために、既存のＳ１インタフェース（Ｓ１ＡＰ）を用いることができる。よって、通信システム５は、ゲートウェイ３０ＡとＥＰＣ装置５０とが通信するためのインタフェースを新たに生成することを不要にできる。

また、ゲートウェイ３０Ａは、加入者情報を扱うＨＳＳ５５やＰＣＲＦとは直結されないので、加入者情報を安全に扱える。

以上のように、本実施形態の通信システム５は、コアネットワーク装置（例えばＥＰＣ装置５０）と、非３ＧＰＰネットワークＮ１に配置された非３ＧＰＰ端末（例えばＵＥ１０Ａ）を３ＧＰＰネットワークＮ２に収容し、非３ＧＰＰ端末及びコアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置（例えばゲートウェイ３０Ａ）と、を備えてよい。コアネットワーク装置は、３ＧＰＰネットワークＮ２において非３ＧＰＰ端末を識別するための第３の識別情報（例えばＩＭＥＩ相当情報）を保持してよい。第３の識別情報は、非３ＧＰＰネットワークＮ１において非３ＧＰＰ端末を識別するための第１の識別情報（例えばＭＡＣアドレスやシリアル番号などの端末情報）又は非３ＧＰＰ端末のユーザを識別するための第２の識別情報（例えばＳＩＭ情報）を基に生成されてよい。コアネットワーク装置は、３ＧＰＰネットワークＮ２において非３ＧＰＰ端末を識別するための第４の識別情報（例えばＩＭＥＩ相当情報）を、非３ＧＰＰ端末から取得してよい。第４の識別情報は、非３ＧＰＰ端末が３ＧＰＰネットワークＮ２に接続（例えば接続要求）する際に第１の識別情報又は第２の識別情報を基に生成されてよい。コアネットワーク装置は、コアネットワーク装置が保持する第３の識別情報を参照し、第３の識別情報と第４の識別情報とを用いて、非３ＧＰＰ端末が３ＧＰＰネットワークＮ２に接続するための端末認証（例えばＩＭＥＩ相当認証）を行ってよい。

これにより、コアネットワーク装置は、ＩＭＥＩを保持しない非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークＮ２に収容する場合に、コアネットワーク装置と連携して、ＩＭＥＩの代わりの非３ＧＰＰ端末を識別するための第３識別情報及び第４の識別情報を用いて、３ＧＰＰネットワークＮ２に収容するための端末認証を実施できる。よって、コアネットワーク装置は、非３ＧＰＰ端末についても３ＧＰＰネットワークＮ２における通信（３ＧＰＰ無線アクセス）の信頼性を向上できる。例えば、３ＧＰＰネットワークＮ２へのアクセスを要求する非３ＧＰＰ端末が、事前登録された非３ＧＰＰ端末と異なる端末である場合には、端末認証において認証に失敗するので、コアネットワーク装置は、３ＧＰＰネットワークＮ２にアクセス可能であった非３ＧＰＰ端末の信頼性を向上できる。

また、コアネットワーク装置は、第３の識別情報と第４の識別情報とが一致した場合、３ＧＰＰネットワークＮ２における非３ＧＰＰ端末の通信を許可してよい。コアネットワーク装置は、記第３の識別情報と第４の識別情報とが不一致である場合、３ＧＰＰネットワークにＮ２おける非３ＧＰＰ端末の通信を禁止してよい。

これにより、コアネットワーク装置は、事前登録された第３の識別情報と接続要求時に取得された第４の識別情報との一致又は不一致を確認することで、簡単に端末認証を実施できる。

また、通信システム５は、管理装置６０を備えてよい。管理装置６０は、第１の識別情報又は第２の識別情報を、非３ＧＰＰ端末から受信してよい。管理装置６０は、第１の識別情報又は第２の識別情報に基づいて、第３の識別情報を生成してよい。管理装置６０は、第３の識別情報をコアネットワーク装置へ送信してよい。コアネットワーク装置は、第３の識別情報を受信し、第３の識別情報を保持してよい。

これにより、管理装置６０は、非３ＧＰＰ端末に代わって第３の識別情報を事前に（非３ＧＰＰ端末の３ＧＰＰネットワークＮ２への接続前に）コアネットワーク装置に登録できる。よって、通信システム５は、第３の識別情報の事前登録に要する非３ＧＰＰ端末の負荷を低減できる。また、管理装置６０は、非３ＧＰＰ端末が多数存在する場合、多数の非３ＧＰＰ端末の第３の識別情報の事前登録を一括して行うことができる。

また、通信システム５は、非３ＧＰＰ端末を備えてよい。非３ＧＰＰ端末は、第１の識別情報又は第２の識別情報を、管理装置６０へ送信してよい。非３ＧＰＰ端末は、第１の識別情報又は第２の識別情報に基づいて、第４の識別情報を生成してよい。非３ＧＰＰ端末は、第４の識別情報をコアネットワーク装置へ送信してよい。

これにより、非３ＧＰＰ端末は、第３の識別情報の基となる第１の識別情報又は第２の識別情報を送るので、管理装置６０による第３の識別情報の生成を可能とする。また、非３ＧＰＰ端末は、非３ＧＰＰ端末の３ＧＰＰネットワークＮ２への接続要求時には、第４の識別情報を自ら生成できる。よって、接続しようとしている非３ＧＰＰ端末と事前登録された非３ＧＰＰ端末とが一致するか否かを判別する端末認証が実施可能となる。

また、第３の識別情報及び第４の識別情報は、ＩＭＥＩに相当する情報（ＩＭＥＩ相当情報）でよい。

これにより、通信システム５は、非３ＧＰＰ端末についてはＩＭＥＩ相当情報を用いて、３ＧＰＰ端末についてのＩＭＥＩ認証と同様の端末認証を行うことができる。ＩＭＥＩ相当情報は、例えば、コアネットワーク装置は、加入者情報管理データベースにおける３ＧＰＰ端末（例えばＵＥ１０Ｂ）のＩＭＥＩを記憶する記憶領域と同様の記憶領域に、ＩＭＥＩと同様のフォーマットで、ＵＥ１０ＡのＩＭＥＩ相当情報を記憶させてよい。この場合、コアネットワーク装置は、コアネットワーク装置に接続しようとしている端末が非３ＧＰＰ端末か３ＧＰＰ端末であるかを意識しなくても、同様の端末認証を実施し、非３ＧＰＰ端末が正当な端末であることを容易に判別できる。

また、第１の識別情報は、非３ＧＰＰ端末のＭＡＣアドレス又は非３ＧＰＰ端末に付与されたシリアル番号を含んでよい。

これにより、通信システム５は、非３ＧＰＰ端末の製造時に端末毎に決定されるＭＡＣアドレスやシリアル番号を第１の識別情報に用いるので、非３ＧＰＰ端末の固有の情報との関連性が高い第１の識別情報を得ることができる。

また、第２の識別情報は、非３ＧＰＰ端末に保持されたＳＩＭ情報が有する情報でよい。

ＳＩＭ情報は、ＳＩＭカードに保持されてよく、ＳＩＭカードは非３ＧＰＰ端末に取り付け（例えば挿入）される。よって、通信システム５は、非３ＧＰＰ端末の非３ＧＰＰネットワークＮ１の使用のために決定されるＳＩＭ情報を第２の識別情報に用いることで、ＳＩＭ情報に対応する固有の端末が判別可能である。通信システム５は、ＳＩＭ情報に対応する非３ＧＰＰ端末との関連性が高い第２の識別情報を得ることができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、３ＧＰＰネットワークに非３ＧＰＰ端末を収容する際の非３ＧＰＰ端末の信頼性を向上できる通信システム及び通信制御方法等に有用である。

５通信システム
１０Ａ，１０ＢＵＥ
２０ＡＰ
３０Ａゲートウェイ
３０ＢｅＮＢ
３１処理部
３２記憶部
３３通信部
５０ＥＰＣ装置
５１ＰＧＷ
５３ＳＧＷ
５４ＭＭＥ
５５ＨＳＳ
６０管理装置
６１処理部
６２記憶部
６３通信部
Ｎ１非３ＧＰＰネットワーク
Ｎ２３ＧＰＰネットワーク

Claims

コアネットワーク装置と、非３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）ネットワークに配置された非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰ（登録商標）ネットワークに収容し、前記非３ＧＰＰ端末及び前記コアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置と、を備える通信システムであって、
前記コアネットワーク装置は、
前記非３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための第１の識別情報を基に生成され、前記３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための、前記第１の識別情報とは異なる第２の識別情報を保持し、
前記非３ＧＰＰ端末が前記３ＧＰＰネットワークに接続する際に前記第１の識別情報を基に生成され、前記３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための、前記第１の識別情報とは異なる第３の識別情報を、前記非３ＧＰＰ端末から取得し、
前記コアネットワーク装置が保持する第２の識別情報を参照し、前記第２の識別情報と前記第３の識別情報とを用いて、前記非３ＧＰＰ端末が前記３ＧＰＰネットワークに接続するための端末認証を行う、
通信システム。
前記コアネットワーク装置は、
前記第２の識別情報と前記第３の識別情報とが一致した場合、前記３ＧＰＰネットワークにおける前記非３ＧＰＰ端末の通信を許可し、
前記第２の識別情報と前記第３の識別情報とが不一致である場合、前記３ＧＰＰネットワークにおける前記非３ＧＰＰ端末の通信を禁止する、
請求項１に記載の通信システム。
前記通信システムは、管理装置を更に備え、
前記管理装置は、
前記第１の識別情報を、前記非３ＧＰＰ端末から受信し、
前記第１の識別情報に基づいて、前記第２の識別情報を生成し、
前記第２の識別情報を前記コアネットワーク装置へ送信し、
前記コアネットワーク装置は、
前記第２の識別情報を受信し、
前記第２の識別情報を保持する、
請求項１または２に記載の通信システム。
前記通信システムは、前記非３ＧＰＰ端末を備え、
前記非３ＧＰＰ端末は、
前記第１の識別情報を、前記管理装置へ送信し、
前記第１の識別情報に基づいて、前記第３の識別情報を生成し、
前記第３の識別情報を前記コアネットワーク装置へ送信する、
請求項３に記載の通信システム。
前記第２の識別情報及び前記第３の識別情報は、ＩＭＥＩに相当する情報である、
請求項１～４のいずれか１項に記載の通信システム。
前記第１の識別情報は、前記非３ＧＰＰ端末のＭＡＣ（Media Access Control）アドレス又は前記非３ＧＰＰ端末に付与されたシリアル番号を含む、
請求項１～５のいずれか１項に記載の通信システム。
非３ＧＰＰネットワークに配置された非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容するためのコアネットワーク装置における通信制御方法であって、
前記非３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための第１の識別情報を基に生成され、前記３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための、前記第１の識別情報とは異なる第２の識別情報を前記コアネットワーク装置が保持するステップと、
前記非３ＧＰＰ端末が前記３ＧＰＰネットワークに接続する際に前記第１の識別情報を基に生成され、前記３ＧＰＰネットワークにおいて前記非３ＧＰＰ端末を識別するための、前記第１の識別情報とは異なる第３の識別情報を、前記非３ＧＰＰ端末から取得するステップと、
前記コアネットワーク装置が保持する第２の識別情報を参照し、前記第２の識別情報と前記第３の識別情報とを用いて、前記非３ＧＰＰ端末が前記３ＧＰＰネットワークに接続するための端末認証を行うステップと、
を有する通信制御方法。