ＳＩＰサーバを用いてアクセスポイント間でセッションを確立する方法及びシステム
【課題】端末がアクセスポイントを介してＳＩＰサーバに接続するシステムについて、端末間で送受信されるメディアデータに対して、伝送遅延が小さく、且つ、セキュアトンネルを介した処理負荷も小さくすることができるセッション確立方法等を提供する。
【解決手段】ゲートウェイＦＧＷが、端末の端末アドレスに対してアクセスポイントＡＰのアクセスポイントアドレスを対応付け、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、ＳＩＰサーバへ送信する。第１の端末が、ＳＤＰに第１の端末アドレスを含むINVITEメッセージを、第１のＡＰ及びＦＧＷを介してＳＩＰサーバへ送信する。ＳＩＰサーバが、INVITEメッセージのＳＤＰに記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該INVITEメッセージをＦＧＷ及び第２のＡＰを介して第２の端末へ送信する。
【解決手段】ゲートウェイＦＧＷが、端末の端末アドレスに対してアクセスポイントＡＰのアクセスポイントアドレスを対応付け、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、ＳＩＰサーバへ送信する。第１の端末が、ＳＤＰに第１の端末アドレスを含むINVITEメッセージを、第１のＡＰ及びＦＧＷを介してＳＩＰサーバへ送信する。ＳＩＰサーバが、INVITEメッセージのＳＤＰに記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該INVITEメッセージをＦＧＷ及び第２のＡＰを介して第２の端末へ送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セッション制御サーバ（以下「ＳＩＰ(Session Initiation Protocol)サーバ」という）に接続可能なアクセスポイントを用いて、セッションを確立する方法及びシステムに関する。特に、フェムトセル(femtocell、Access Point Base Station)用のアクセスポイントを用いた技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＩＰサーバを備えたコアネットワークは、次世代のマネージドネットワークとしてＩＴＵ−Ｔ(International Telecommunication Union - Telecommunication standardization sector)によって標準化されている。その代表的なＩＭＳ(IP Multimedia Subsystem)は、経路のＱｏＳ(Quality of Service)を保証するため、リアルタイム性を要求するアプリケーション（例えば音声又は映像のストリーミング）のサービスに適する。
【０００３】
一般的な携帯電話網は、基地局によって、半径数百メートルから十数キロメートル程度の通話エリアをカバーする（「マクロセル」と称される）。ここで、マクロセル同士の境界領域やビルの地下では、電波強度が微弱となり通信しづらい場所が生じる。これに対し、「フェムトセル」は、半径数十メートル程度の小さな通話エリアをカバーする。これによって、携帯電話網のサービス地域を、電波強度が微弱な場所にも広げることができる。フェムトセルは、固定通信機能及び移動体通信機能の両方を有するＦＭＣ(Fixed Mobile Convergence)技術のアクセスポイントを配置する。
【０００４】
図１は、従来技術におけるフェムトセルを用いたシステム構成図である。
【０００５】
フェムトセルを用いたネットワーク構成として、２つの代表的な型がある。第１の構成は、オールＩＰ接続型であって、ＳＩＰクライアント機能を有する端末が、ＩＰネットワークを介して直接的にＳＩＰサーバに接続する。第２の構成は、広域無線アクセスネットワーク接続型であって、アクセスポイントが、既存の無線アクセスネットワーク（例えば携帯電話網やＷｉＭＡＸ網）に接続する。
【０００６】
図１によれば、ＩＭＳに配置されるＳＩＰサーバ１は、ＣＳＣＦ(Call Session Control Function)／ＨＳＳ(Home Subscriber Server)及び１つ以上のＰＣＲＦ(Policy and Charging Rules Function)から構成される。ＳＩＰサーバ１を配置するＩＭＳは、ＩＰｖ６ネットワークのコアネットワークに相互接続される。コアネットワークは、セキュリティゲートウェイ２を介して、ＩＰｖ４のトランスポートネットワークに相互接続される。また、コアネットワークには、そのコアネットワークに接続する端末を認証する認証サーバ５と、セキュリティゲートウェイ２に対するリソースを制御するリソース制御サーバ６とを有する。
【０００７】
セキュリティゲートウェイ（ＦＧＷ(Femto Gateway)）２は、非セキュアなＩＰｖ４ネットワークと、セキュアなＩＰｖ６ネットワークとの間に配置される。セキュリティゲートウェイ２は、ＩＰｖ４ネットワークを介してアクセスポイント３と通信し、ＩＰｖ６ネットワークを介してＳＩＰサーバ１と通信する。
【０００８】
アクセスポイント３は、一方で、無線リンクを介して端末（例えば携帯電話機）４と通信し、他方で、アクセスネットワーク及びインターネット（ＩＰｖ４ネットワーク）を介してセキュリティゲートウェイ２と通信する。アクセスポイント３は、非セキュアなＩＰｖ４ネットワークを介してセキュリティゲートウェイ２との間で、例えばＩＫＥ(Internet Key Exchange protocol)を用いたＩＰｓｅｃ(Security Architecture for Internet Protocol)のようなセキュアトンネルを確立する。
【０００９】
端末４は、無線リンクを介してアクセスポイント３に接続する。端末４は、ＳＩＰクライアント機能を有するために、アクセスポイント３及びセキュリティゲートウェイ２を介してＩＭＳコアネットワークに直接的に接続することができる。図１によれば、端末４は、セッション確立要求を含む制御メッセージや、アプリケーションのデータパケットの全てを、ＩＭＳコアネットワークを介して通信する。これによって、オールＩＰ接続型を実現する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「cdma2000 Packet Data Services, WirelessLocal Area Network (WLAN) Interworking; Access to Operator Service and Mobility」、3GPP2X.S0028-200-0 Version 1.0、２００７年３月
【非特許文献２】「IP Multimedia Subsystem (IMS); stage 2(Release 8)」、3GPP、TS23.228 V8.8.0、２００９年
【非特許文献３】「Femto Network Overview and List of Parts(X.P0059-000-0)」、3GPP2、work in progress、２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したようなオールＩＰ接続型のネットワーク構成によれば、各端末が、ＳＩＰサーバに対して登録要求(REGISTERリクエスト)を送信した後、発呼元の端末が、ＳＩＰサーバへセッション確立要求(INVITEリクエスト)を送信する。これに対して、ＳＩＰサーバが、着呼先の端末へそのセッション確立要求を送信し、ＩＭＳコアネットワークを介してセッションを確立する。従って、端末間で送受信されるメディアデータは、常にＩＭＳコアネットワークを経由する必要がある。即ち、常に、セキュリティゲートウェイを経由する必要がある。
【００１２】
ここで、端末とセキュリティゲートウェイとの間が、物理的に又は論理的に遠隔な経路である場合、伝送遅延が生じる。また、端末とセキュリティゲートウェイとの間には、ＩＰｓｅｃのようなセキュアトンネルが確立されるために、そのカプセリングの開放及び設定が複数回発生する。これらは、セッション数が増加すると共に、セキュアトンネルを介したメディアデータに対する処理負荷が増加し、伝送遅延における品質劣化と、セキュアトンネルにおける非効率的帯域利用とにつながる。メディアデータの中でも、リアルタイム性を要するサービス（例えばＶｏＩＰ(Voice over IP)）には影響が大きい。
【００１３】
そこで、本発明は、端末がアクセスポイントを介してＳＩＰサーバに接続するシステムについて、端末間で送受信されるメディアデータに対して、伝送遅延が小さく、且つ、セキュアトンネルを介した処理負荷も小さくすることができるセッション確立方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、コアネットワークに接続されたセッション制御サーバと、
コアネットワークとトランスポートネットワークとの間に接続される１つ以上のゲートウェイと、
ゲートウェイにトランスポートネットワークを介して接続される複数のアクセスポイントと、
アクセスポイントに接続する端末と
を有するシステムにおけるセッション確立方法において、
端末が、アクセスポイントとの間でリンクを確立する第１のステップと、
アクセスポイントが、ゲートウェイとの間で、トランスポートネットワークにセキュアトンネルを確立する第２のステップと、
ゲートウェイが、端末の端末アドレスに対してアクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付け、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、セッション制御サーバへ送信する第３のステップと、
セッション制御サーバが、受信したマッピング情報通知に含まれる端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを対応付けて記憶する第４のステップと、
第１の端末が、セッション記述情報に第１の端末アドレスを含むセッション確立要求を、第１のアクセスポイントへ送信する第５のステップと、
第１のアクセスポイントが、当該セッション確立要求を、ゲートウェイを介してセッション制御サーバへ送信する第６のステップと、
セッション制御サーバが、セッション確立要求のセッション記述情報に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立要求をゲートウェイを介して第２のアクセスポイントへ送信する第７のステップと、
第２のアクセスポイントが、当該セッション確立要求を第２の端末へ送信する第８のステップと、
第２の端末が、セッション記述情報に第２の端末アドレスを含むセッション確立応答を、第２のアクセスポイントへ送信する第９のステップと、
第２のアクセスポイントが、当該セッション確立応答を、ゲートウェイを介してセッション制御サーバへ送信する第１０のステップと、
セッション制御サーバが、セッション確立応答のセッション記述情報に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立応答をゲートウェイを介して第１のアクセスポイントへ送信する第１１のステップと、
第１のアクセスポイントが、当該セッション確立応答を、第２の端末へ送信する第１２のステップと
を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
第３のステップについて、ゲートウェイは、ネットワークアドレス変換を許可するために、アクセスポイントへ、対応付けられた端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを更に送信し、
第１の端末が、送信元アドレスを第１の端末アドレスとし、宛先アドレスを第２のアクセスポイントアドレスとするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
第１のアクセスポイントが、第１の端末から受信したデータパケットについて、送信元アドレスを第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
第２のアクセスポイントが、第１のアクセスポイントから受信したデータパケットについて、宛先アドレスを第２の端末アドレスに書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことも好ましい。
【００１６】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
第３のステップについて、ゲートウェイが、端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、マッピング情報通知にマッピングポート番号を更に含ませ、
第５のステップについて、第１の端末が、セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
第７のステップについて、セッション制御サーバが、セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
第９のステップについて、第２の端末が、セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
第１１のステップについて、セッション制御サーバが、セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換える
ことも好ましい。
【００１７】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
第４のステップについて、セッション制御サーバが、端末ポートに対して任意のマッピングポート番号を作成し、
第５のステップについて、第１の端末が、セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
第７のステップについて、セッション制御サーバが、セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
第９のステップについて、第２の端末が、セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
第１１のステップについて、セッション制御サーバが、セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換える
ことも好ましい。
【００１８】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
第３のステップについて、ゲートウェイは、許可通知メッセージに、対応付けられた端末の端末ポート番号とマッピングポート番号とを含ませ、
第１の端末が、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
第１のアクセスポイントが、第１の端末から受信したデータパケットについて、送信元ポート番号を第１のマッピングポート番号に書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
第２のアクセスポイントが、第１のアクセスポイントから受信したデータパケットについて、宛先ポート番号を第２の端末ポート番号に書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信することも好ましい。
【００１９】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
端末は、携帯電話機であり、
アクセスポイントは、フェムトセルであり、
ゲートウェイは、フェムトゲートウェイであり、
セッション制御サーバは、ＳＩＰ(Session Initiation Protocol)サーバであり、
トランスポートネットワークは、ＩＰｖ４ネットワークであり、
コアネットワークは、ＩＭＳ(IP Multimedia Subsystem)のＩＰｖ６ネットワークであり、
セッション確立要求は、INVITEメッセージであり、
セッション確立応答は、200OKメッセージであり、
セッション記述情報は、ＳＤＰ(Specification Description Protocol)である
ことも好ましい。
【００２０】
本発明によれば、
コアネットワークに接続されたセッション制御サーバと、
コアネットワークとトランスポートネットワークとの間に接続される１つ以上のゲートウェイと、
ゲートウェイにトランスポートネットワークを介して接続される複数のアクセスポイントと、
アクセスポイントに接続する端末と
を有するセッション確立システムにおいて、
端末は、
セッション記述情報に端末アドレスを含むセッション確立要求を、アクセスポイントへ送信するセッション確立要求送信手段と、
セッション確立要求を受信した際に、セッション記述情報に端末アドレスを含むセッション確立応答を、アクセスポイントへ送信するセッション確立応答送信手段と
を有し、
アクセスポイントは、
端末との間でリンクが確立された際に、ゲートウェイとの間でトランスポートネットワークにセキュアトンネルを確立するセキュアトンネル確立手段と、
端末から受信したセッション確立要求を、ゲートウェイを介してセッション制御サーバへ送信し、ゲートウェイから受信したセッション確立要求を、端末へ送信するセッション確立要求転送手段と、
端末から受信したセッション確立応答を、ゲートウェイを介してセッション制御サーバへ送信し、ゲートウェイから受信したセッション確立応答を、端末へ送信するセッション確立応答転送手段と
を有し、
ゲートウェイは、端末の端末アドレスに対してアクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付け、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、セッション制御サーバへ送信するマッピング情報通知手段を有し、
セッション制御サーバは、
ゲートウェイから受信したマッピング情報通知に含まれる端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを対応付けて記憶するアドレス記憶手段と、
アクセスポイントからゲートウェイを介して受信したセッション確立要求について、そのセッション記述情報に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立要求を、ゲートウェイを介してアクセスポイントへ送信する要求アドレス書換手段と、
アクセスポイントからゲートウェイを介して受信したセッション確立応答について、そのセッション記述情報に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立応答を、ゲートウェイを介してアクセスポイントへ送信する応答アドレス書換手段と
を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
ゲートウェイは、ネットワークアドレス変換を許可するために、アクセスポイントへ、対応付けられた端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを更に送信する許可通知メッセージ送信手段を更に有し、
端末は、
送信元アドレスを自側端末アドレスとし、宛先アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとするデータパケットを、アクセスポイントへ送信するデータパケット送信手段と、
送信元アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとし、宛先アドレスを自側端末アドレスとするデータパケットを、アクセスポイントから受信するデータパケット受信手段と
を更に有し、
アクセスポイントは、
端末から受信したデータパケットについて、送信元アドレスを自側アクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介して相手側アクセスポイントへ送信する送信元アドレス書換手段と、
相手側アクセスポイントから受信したデータパケットについて、宛先アドレスを自側端末アドレスに書き換え、当該データパケットを自側端末へ送信する宛先アドレス書換手段と
を更に有することも好ましい。
【００２２】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
ゲートウェイのマッピング情報通知手段は、端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、マッピング情報通知にマッピングポート番号を更に含ませ、
端末のセッション確立要求手段は、セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
セッション制御サーバの要求アドレス書換手段は、セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
端末のセッション確立応答手段は、セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
セッション制御サーバの応答アドレス書換手段は、セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えることも好ましい。
【００２３】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
セッション制御サーバは、端末ポートに対して任意のマッピングポート番号を作成するポート番号生成手段を更に有し、
端末のセッション確立要求手段は、セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
セッション制御サーバの要求アドレス書換手段は、セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
端末のセッション確立応答手段は、セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
セッション制御サーバの応答アドレス書換手段は、セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えることも好ましい。
【００２４】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
ゲートウェイの許可通知メッセージ送信手段は、許可通知メッセージに、対応付けられた端末の端末ポート番号とマッピングポート番号とを含ませ、
端末のデータパケット送信手段は、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
アクセスポイントの送信元アドレス書換手段は、端末から受信したデータパケットについて、送信元ポート番号を第１のマッピングポート番号に書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
アクセスポイントの宛先アドレス書換手段は、第１のアクセスポイントから受信したデータパケットについて、宛先ポート番号を第２の端末ポート番号に書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことも好ましい。
【００２５】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
端末は、携帯電話機であり、
アクセスポイントは、フェムトセルであり、
ゲートウェイは、フェムトゲートウェイであり、
セッション制御サーバは、ＳＩＰサーバであり、
トランスポートネットワークは、ＩＰｖ４ネットワークであり、
コアネットワークは、ＩＭＳのＩＰｖ６ネットワークであり、
セッション確立要求は、INVITEメッセージであり、
セッション確立応答は、200OKメッセージであり、
セッション記述情報は、ＳＤＰである
ことも好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のセッション確立方法及びシステムによれば、端末がアクセスポイントを介してＳＩＰサーバに接続するシステムについて、端末間で送受信されるメディアデータに対して、伝送遅延が小さく、且つ、セキュアトンネルを介した処理負荷も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術におけるフェムトセルを用いたシステム構成図である。
【図２】本発明におけるシステム構成図である。
【図３】本発明におけるセッション確立のシーケンス図である。
【図４】本発明におけるデータパケットのシーケンス図である。
【図５】本発明におけるセキュアトンネルを確立するシーケンス図である。
【図６】マッピングポート番号を共有するためのシーケンス図である。
【図７】本発明における各装置の機能構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
図２は、本発明におけるシステム構成図である。
【００３０】
図２によれば、図１のオールＩＰ接続型のネットワーク構成と比較して、アクセスポイント３同士の間で、メディアデータが送受信される点が異なる。アクセスポイント３は、端末４からの制御メッセージ（例えばセッション確立要求）を、セキュリティゲートウェイ２を介してＳＩＰサーバ１へ転送する。これによって、ＳＩＰサーバ１を用いた、セッション確立、認証、課金等の制御を実現する。一方で、アクセスポイント３は、相手側端末へ送信すべきメディアデータを、その相手側端末が接続するアクセスポイントへ送信する。即ち、端末間で送受信されるメディアデータは、アクセスポイント間で送受信される。
【００３１】
図３は、本発明におけるセッション確立のシーケンス図である。
【００３２】
（Ｓ３０１）端末Ａは、アクセスポイントＡとの間で無線リンクを確立する。端末Ａは、ＳＩＰ対応クライアントであって、ＩＰアドレス[IP#A]を有する。尚、アクセスポイントＡは、起動時に、ＤＨＣＰ(Dynamic Host Configuration Protocol)サーバから、ＩＰアドレス[IP#1]を取得する。
【００３３】
（Ｓ３０２）アクセスポイントＡは、非セキュアなＩＰｖ４ネットワークを介して、セキュリティゲートウェイ２との間で、ユーザ毎にセキュリティトンネルを確立する。セキュリティトンネルは、例えばＩＰｓｅｃによって確立される。ＩＰｓｅｃは、非セキュアなネットワークであっても、暗号技術を用いてＩＰパケット単位でのデータの改竄防止や秘匿機能を提供する。ＩＰｓｅｃには、例えばＩＫＥによる鍵交換方式が用いられる。
【００３４】
（Ｓ３０３）セキュリティゲートウェイ２は、端末Ａの第１の端末アドレス[IP#A]に対して、アクセスポイントＡの第１のアクセスポイントアドレス[IP#1]を対応付ける。そして、第１の端末アドレス[IP#A]及び第１のアクセスポイントアドレス[IP#1]を含むマッピング情報通知を、ＳＩＰサーバ１へ送信する。
【００３５】
（Ｓ３０４）ＳＩＰサーバ１は、受信したマッピング情報通知に含まれる第１の端末アドレス[IP#A]及び第１のアクセスポイントアドレス[IP#1]を対応付けて記憶する。
【００３６】
尚、Ｓ３０１〜Ｓ３０４について、端末Ｂも同様に動作する。これによって、ＳＩＰサーバ１は、以下のアドレスを対応付けて記憶する。
第１の端末アドレス[IP#A] <-> 第１のアクセスポイントアドレス[IP#1]
第２の端末アドレス[IP#B] <-> 第２のアクセスポイントアドレス[IP#2]
【００３７】
また、端末Ａは、ＳＩＰサーバ１へ向けて、位置情報を登録するための登録要求(REGISTERリクエスト)を送信する。REGISTERは、端末Ａから無線リンクを介してアクセスポイントＡへ送信される。アクセスポイントＡは、REGISTERを、セキュアトンネルを介してセキュリティゲートウェイ２へ送信し、セキュリティゲートウェイ２は、そのREGISTERをＳＩＰサーバ１へ送信する。これに対し、ＳＩＰサーバ１は、そのREGISTERに対応する200OKを、端末Ａへ向けて返信する。尚、端末Ｂも、端末Ａと同様に動作する。
【００３８】
（Ｓ３０５）端末Ａは、ＳＩＰサーバ１へ向けて、相手側端末Ｂをセッションに招待するためのセッション確立要求(INVITE)を送信する。INVITEメッセージには、ＳＤＰ(Session Description Protocol)が含まれる。ＳＤＰは、セッション名及び有効時間などのセッション情報をテキスト形式で記述したセッション記述情報である。INVITEメッセージは、宛先端末を端末Ｂとする宛先ＩＰアドレス[IP#B]を含む。また、INVITEメッセージのＳＤＰにも、送信元ＩＰアドレス[IP#A]が含まれる。端末Ａは、INVITEメッセージを、無線リンクを介してアクセスポイントＡへ送信する。
【００３９】
（Ｓ３０６）アクセスポイントＡは、INVITEメッセージを、セキュアトンネルを介してセキュリティゲートウェイ２へ送信し、セキュリティゲートウェイ２は、そのINVITEメッセージをＳＩＰサーバ１へ送信する。このとき、ＳＩＰサーバ１は、Ｓ３０４によって記憶したアドレスによって、以下の対応関係を検出する。
送信元ＩＰアドレス[IP#A] <-> アクセスポイントＩＰアドレス[IP#1]
ここで、ＳＩＰサーバ１は、INVITEメッセージのＳＤＰに含まれる送信元ＩＰアドレス[IP#A]を、アクセスポイントＩＰアドレス[IP#1]に書き換える。
【００４０】
（Ｓ３０７）これに対し、ＳＩＰサーバ１は、そのINVITEメッセージを、端末Ｂへ向けて送信する。INVITEメッセージは、ＳＩＰサーバ１からセキュリティゲートウェイ２へ送信される。セキュリティゲートウェイ２は、そのINVITEメッセージを、セキュアトンネルを介してアクセスポイントＢへ送信する。
【００４１】
（Ｓ３０８）アクセスポイントＢは、そのINVITEメッセージを、端末Ｂへ送信する。
【００４２】
（Ｓ３０９）これに対し、端末Ｂは、ＳＩＰサーバ１へ向けて、INVITEに応答するセッション確立応答(200OK)を送信する。200OKメッセージは、宛先端末を端末Ａとする宛先ＩＰアドレス[IP#A]を含む。また、INVITEメッセージのＳＤＰには、送信元ＩＰアドレス[IP#B]が含まれる。端末Ｂは、INVITEメッセージを、無線リンクを介してアクセスポイントＡへ送信する。
【００４３】
（Ｓ３１０）アクセスポイントＢは、200OKメッセージを、セキュアトンネルを介してセキュリティゲートウェイ２へ送信し、セキュリティゲートウェイ２は、その200OKメッセージをＳＩＰサーバ１へ送信する。このとき、ＳＩＰサーバ１は、Ｓ３０４によって記憶したアドレスによって、以下の対応関係を検出する。
送信元ＩＰアドレス[IP#B] <-> アクセスポイントＩＰアドレス[IP#2]
ここで、ＳＩＰサーバ１は、200OKメッセージのＳＤＰに含まれる送信元ＩＰアドレス[IP#B]を、アクセスポイントＩＰアドレス[IP#2]に書き換える。
【００４４】
（Ｓ３１１）これに対し、ＳＩＰサーバ１は、その200OKメッセージを、端末Ａへ向けて送信する。200OKメッセージは、ＳＩＰサーバ１からセキュリティゲートウェイ２へ送信される。セキュリティゲートウェイ２は、その200OKメッセージを、セキュアトンネルを介してアクセスポイントＡへ送信する。
【００４５】
（Ｓ３１２）アクセスポイントＡは、その200OKメッセージを端末Ａへ送信する。
【００４６】
図４は、本発明におけるデータパケットのシーケンス図である。
【００４７】
（Ｓ４０１）端末Ａが、以下のデータパケットを、アクセスポイントＡへ送信する。
送信元アドレス：端末アドレス[IP#A]
宛先アドレス ：アクセスポイントアドレス[IP#2]
（Ｓ４０２）アクセスポイントＡが、当該データパケットについて、送信元アドレスをアクセスポイントアドレス[IP#1]に書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介してアクセスポイントＢへ送信する。
送信元アドレス：アクセスポイントアドレス[IP#1]
宛先アドレス ：アクセスポイントアドレス[IP#2]
（Ｓ４０３）アクセスポイントＢが、アクセスポイントＡから受信したデータパケットについて、宛先アドレスを端末アドレス[IP#B]に書き換え、当該データパケットを端末Ｂへ送信する。
送信元アドレス：アクセスポイントアドレス[IP#1]
宛先アドレス ：端末アドレス[IP#B]
【００４８】
（Ｓ４０４）端末Ｂが、以下のデータパケットを、アクセスポイントＡへ送信する。
送信元アドレス：端末アドレス[IP#B]
宛先アドレス ：アクセスポイントアドレス[IP#1]
（Ｓ４０５）アクセスポイントＢが、当該データパケットについて、送信元アドレスをアクセスポイントアドレス[IP#2]に書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介してアクセスポイントＡへ送信する。
送信元アドレス：アクセスポイントアドレス[IP#2]
宛先アドレス ：アクセスポイントアドレス[IP#1]
（Ｓ４０６）アクセスポイントＡが、アクセスポイントＢから受信したデータパケットについて、宛先アドレスを端末アドレス[IP#A]に書き換え、当該データパケットを端末Ａへ送信する。
送信元アドレス：アクセスポイントアドレス[IP#2]
宛先アドレス ：端末アドレス[IP#A]
【００４９】
尚、端末Ａと端末Ｂとの間でデータ転送が可能となった際に、アクセスポイントＡとアクセスポイントＢとの間で、ＩＰｖ４ネットワークを介したセキュアトンネルを確立する。
【００５０】
図５は、本発明におけるセキュアトンネルを確立するシーケンス図である。
【００５１】
図５によれば、ＩＫＥの鍵交換方式に基づくＩＰｓｅｃのシーケンスが表されている。セキュリティゲートウェイ２は、認証サーバ５に対してユーザ認証を要求しつつ、アクセスポイント３との間でセキュアトンネルを確立するシーケンスを実行する。本発明におけるセキュリティゲートウェイは、このシーケンスの中で、アクセスポイントＡに、任意のマッピングポート番号を割り当てるものであってもよい。
【００５２】
割り当てられたマッピングポート番号は、IKE_AUTH応答メッセージに含められる。IKE_AUTH応答メッセージ、「ＬＯ許可通知」を更に含む。ＬＯ(Local Breakout：経路最適化)許可通知とは、アクセスポイントに対して、ユーザ毎に、ネットワークアドレス変換の許可／拒否を通知するものである。
【００５３】
また、セキュリティゲートウェイ２は、そのマッピングポート番号を含めたマッピング情報通知を、ＳＩＰサーバ１へ送信する。これによって、ＳＩＰサーバは、端末アドレスとアクセスポイントアドレスとの対応関係に加えて、端末ポート番号とマッピングポート番号との対応関係も記憶することができる。ＳＩＰサーバ１は、制御メッセージのＳＤＰに含まれる端末ポート番号を、マッピングポート番号に書き換えることができる。
【００５４】
図６は、マッピングポート番号を共有するためのシーケンス図である。
【００５５】
図６（ａ）は、セキュリティゲートウェイ２によってマッピングポート番号を生成した場合のシーケンス図である。図６（ａ）は、図５と同じシーケンスによってマッピングポート番号を共有する。
【００５６】
これに対し、図６（ｂ）は、ＳＩＰサーバ１によってマッピングポート番号を生成した場合のシーケンス図である。
（Ｓ６１１）ＳＩＰサーバ１は、セキュリティゲートウェイ２からリソース制御サーバ６を介してマッピング情報通知を受信した際に、マッピングポート番号[Port#1]を生成する。
（Ｓ６１２）ＳＩＰサーバ１は、生成されたマッピングポート番号[Port#1]を、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスに対応付けて記憶する。
（Ｓ６１３）ＳＩＰサーバ１は、セッション制御メッセージ(INNITE/200OK)を受信する。
（Ｓ６１４）このとき、ＳＩＰサーバ１は、セッション制御メッセージのＳＤＰに記述された端末ポート番号と、先に記憶したアクセスポイントアドレスとを対応付けて記憶する。
（Ｓ６１５）そして、ＳＩＰサーバ１は、リソース制御をリソース制御サーバ６へ通知し、リソース制御サーバ６は、リソース制御メッセージをセキュリティゲートウェイ２へ送信する。これによって、セキュリティゲートウェイ２は、マッピングポート番号を知ることができる。
（Ｓ６１６）更に、セキュリティゲートウェイ２は、マッピングポート番号を含むＩＫＥ情報通知メッセージを、アクセスポイント３へ送信する。これによって、アクセスポイント３も、マッピングポート番号を知ることができる。
【００５７】
図７は、本発明における各装置の機能構成図である。
【００５８】
図７の端末４は、無線リンクインタフェース部４０と、セッション確立要求送信部４１と、セッション確立応答送信部４２と、データパケット送信部４３と、データパケット受信部４４と、アプリケーション処理部４５とを有する。無線リンクインタフェース部４０以外のこれら機能構成部は、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を実行することによって実現される。尚、端末は、例えば携帯電話機であってもよい。
【００５９】
無線リンクインタフェース部４０は、無線リンクを介してアクセスポイント３と通信することによって、フェムトセルを構成する。
【００６０】
セッション確立要求送信部４１は、アプリケーション処理部４５からの指示に応じて、セッション記述情報(SDP)に端末アドレスを含むセッション確立要求(INVITE)を、アクセスポイントへ送信する。INVITEメッセージのＳＤＰに、自側端末の端末ポート番号を含むものであってもよい。
【００６１】
セッション確立応答送信部４２は、セッション確立要求(INVITE)を受信した際に、アプリケーション処理部４５からの指示に応じて、セッション記述情報(SDP)に端末アドレスを含むセッション確立応答(200OK)を、アクセスポイントへ送信する。200OKメッセージのＳＤＰに、発呼元端末の端末ポート番号を含むものであってもよい。
【００６２】
データパケット送信部４３は、アプリケーション処理部４５からの指示に応じて、送信元アドレスを自側端末アドレスとし、宛先アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとするデータパケットを、アクセスポイントへ送信する。また、データパケット送信部４３は、データパケットについて、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするものであってもよい。
【００６３】
データパケット受信部４４は、送信元アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとし、宛先アドレスを自側端末アドレスとするデータパケットを、アクセスポイントから受信する。受信したデータパケットは、アプリケーション処理部４５へ出力される。
【００６４】
図７のアクセスポイント３は、無線リンクインタフェース部３０と、トランスポートネットワークインタフェース部３１と、セキュアトンネル確立部３２と、セッション確立要求転送部３３と、セッション確立応答転送部３４と、送信元アドレス書換部３５と、宛先アドレス書換部３６と、アドレス記憶部３７とを有する。インタフェース部３０及び３１以外のこれら機能構成部は、アクセスポイントに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。尚、アクセスポイントは、例えばフェムトセル用のものである。
【００６５】
無線リンクインタフェース部３０は、無線リンクを介して端末４と通信することによって、フェムトセルを構成する。
【００６６】
トランスポートネットワークインタフェース部３１は、ＩＰｖ４ネットワークを介してセキュリティゲートウェイ２と通信すると共に、ＩＰｖ４ネットワークを介して他のアクセスポイント３と通信する。
【００６７】
セキュアトンネル確立部３２は、端末４との間で無線リンクが確立された際に、ゲートウェイ２との間でＩＰｖ４ネットワークにセキュアトンネルを確立する。また、セキュアトンネル確立部３２は、相手側アクセスポイントとの間でデータ転送が可能となった際に、相手側アクセスポイントとの間でセキュアトンネルを確立する。
【００６８】
セッション確立要求転送部３３は、端末４から受信したセッション確立要求(INVITE)を、セキュリティゲートウェイ２を介してＳＩＰサーバ１へ送信する。また、ＳＩＰサーバ１からセキュリティゲートウェイ２を介して受信したセッション確立要求(INVITE)を、端末４へ送信する。
【００６９】
セッション確立応答転送部３４は、端末４から受信したセッション確立応答(200OK)を、セキュリティゲートウェイ２を介してＳＩＰサーバ１へ送信する。また、ＳＩＰサーバ１からセキュリティゲートウェイ２を介して受信したセッション確立応答(200OK)を、端末４へ送信する。
【００７０】
送信元アドレス書換部３５は、端末４から受信したデータパケットについて、送信元アドレスを自側アクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットをＩＰｖ４ネットワークを介して相手側アクセスポイント３へ送信する。また、送信元アドレス書換部３５は、当該データパケットについて、送信元ポート番号もマッピングポート番号に書き換える。
【００７１】
宛先アドレス書換部３６は、相手側アクセスポイント３から受信したデータパケットについて、宛先アドレスを自側端末アドレスに書き換え、当該データパケットを自側端末４へ送信する。また、宛先アドレス書換部３６は、当該データパケットについて、宛先ポート番号も端末ポート番号に書き換える。
【００７２】
図７のセキュリティゲートウェイ２は、トランスポートネットワークインタフェース部２０と、コアネットワークインタフェース部２１と、制御メッセージ転送部２２と、セキュアトンネル確立部２３と、マッピング情報通知部２４と、許可通知メッセージ送信部２５とを有する。インタフェース部２０及び２１以外のこれら機能構成部は、ゲートウェイに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。尚、セキュリティゲートウェイは、例えばフェムトゲートウェイである。
【００７３】
トランスポートネットワークインタフェース部２０は、ＩＰｖ４ネットワークを介してアクセスポイント３と通信する。
【００７４】
コアネットワークインタフェース部２１は、ＩＰｖ６ネットワークを介してＩＭＳのＳＩＰサーバ１と通信する。
【００７５】
制御メッセージ転送部２２は、アクセスポイント３とＳＩＰサーバ１との間で、制御メッセージ（例えばセッション確立制御メッセージ）を転送する。
【００７６】
セキュアトンネル確立部２３は、アクセスポイント３との間でゲートウェイ２との間でＩＰｖ４ネットワークにセキュアトンネルを確立する。
【００７７】
マッピング情報通知部２４は、端末の端末アドレスに対してアクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付ける。そして、マッピング情報通知部２４は、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、ＳＩＰサーバ１へ送信する。また、マッピング情報通知部２４は、端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、マッピング情報通知にマッピングポート番号を更に含ませるものであってもよい。
【００７８】
許可通知メッセージ送信部２５は、ネットワークアドレス変換を許可するために、アクセスポイント３へ、対応付けられた端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを送信する。また、許可通知メッセージ送信部２５は、許可通知メッセージに、対応付けられた端末の端末ポート番号とマッピングポート番号とを含ませるものであってもよい。
【００７９】
図７のＳＩＰサーバ１は、コアネットワークインタフェース部１０と、アドレス記憶部１１と、要求アドレス書換部１２と、応答アドレス書換部１３とを有する。インタフェース部１０以外のこれら機能構成部は、ＳＩＰサーバに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。
【００８０】
コアネットワークインタフェース部１０は、セキュリティゲートウェイ２との間で、ＩＰｖ６ネットワークを介して通信する。
【００８１】
アドレス記憶部１１は、ゲートウェイから受信したマッピング情報通知に含まれる端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを対応付けて記憶する。また、アドレス記憶部１１は、端末ポート番号に対して任意のマッピングポート番号を作成するものであってもよい。
【００８２】
要求アドレス書換部１２は、アクセスポイント３からゲートウェイ２を介して受信したセッション確立要求(INVITE)について、そのセッション記述情報(SDP)に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換える。そのセッション確立要求は、セキュリティゲートウェイ２を介してアクセスポイント２へ送信される。また、要求アドレス書換部１２は、セッション確立要求(INVITE)のセッション記述情報(SDP)の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換えるものであってもよい。
【００８３】
応答アドレス書換部１３は、アクセスポイント３からゲートウェイ２を介して受信したセッション確立応答(200OK)について、そのセッション記述情報(SDP)に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換える。そのセッション確立応答は、セキュリティゲートウェイ２を介してアクセスポイント３へ送信される。また、応答アドレス書換部１３は、セッション確立応答(200OK)のセッション記述情報(SDP)の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えるものであってもよい。
【００８４】
以上、詳細に説明したように、本発明のセッション確立方法及びシステムによれば、端末がアクセスポイントを介してＳＩＰサーバに接続するシステムについて、端末間で送受信されるメディアデータに対して、伝送遅延が小さく、且つ、セキュアトンネルを介した処理負荷も小さくすることができる。
【００８５】
具体的には、端末間で送受信されるメディアデータが、セキュリティゲートウェイを経由することなく、アクセスポイント間で直接的に送受信されるために、伝送遅延が低減され、品質が向上する。
【００８６】
また、従来技術によれば、第１の端末から第２の端末へ送信されるメディアデータは、第１のアクセスポイント−セキュリティゲートウェイの間の第１のセキュアトンネルと、セキュリティゲートウェイ−第２のアクセスポイントの間の第２のセキュアトンネルとの２回、通過する必要がある。これに対し、本発明によれば、第１のアクセスポイント−第２のアクセスポイントの間の１つのセキュアトンネルしか通過しない。従って、セキュアトンネルに対するカプセル設定及び解除の処理が低減され、セキュリティゲートウェイに対する処理負荷が低減される。
【００８７】
更に、本発明によれば、アクセスポイント間の経路の最適化について、端末は、既存のＳＩＰクライアント機能のみを備えておけばよく、何ら追加機能を必要としない。
【００８８】
更に、本発明によれば、アクセスポイントは、端末アドレスとアクセスポイントアドレスと（及び端末ポート番号とマッピングポート番号と）を、既存のＮＡＴ(Network Address Translation)機能を用いてアドレス変換をすることができる。
【００８９】
前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば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。
【符号の説明】
【００９０】
１ ＳＩＰサーバ、セッション制御サーバ
１０ コアネットワークインタフェース部
１１ アドレス記憶部
１２ 要求アドレス書換部
１３ 応答アドレス書換部
２ セキュリティゲートウェイ
２０ トランスポートネットワークインタフェース部
２１ コアネットワークインタフェース部
２２ 制御メッセージ転送部
２３ セキュアトンネル確立部
２４ マッピング情報通知部
２５ 許可通知メッセージ送信部
３ アクセスポイント
３０ 無線リンクインタフェース部
３１ トランスポートネットワークインタフェース部
３２ セキュアトンネル確立部
３３ セッション確立要求転送部
３４ セッション確立応答転送部
３５ 送信元アドレス書換部
３６ 宛先アドレス書換部
４ 端末
４０ 無線リンクインタフェース部
４１ セッション確立要求送信部
４２ セッション確立応答送信部
４３ データパケット送信部
４４ データパケット受信部
４５ アプリケーション処理部
５ 認証サーバ
６ リソース制御サーバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セッション制御サーバ（以下「ＳＩＰ(Session Initiation Protocol)サーバ」という）に接続可能なアクセスポイントを用いて、セッションを確立する方法及びシステムに関する。特に、フェムトセル(femtocell、Access Point Base Station)用のアクセスポイントを用いた技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＩＰサーバを備えたコアネットワークは、次世代のマネージドネットワークとしてＩＴＵ−Ｔ(International Telecommunication Union - Telecommunication standardization sector)によって標準化されている。その代表的なＩＭＳ(IP Multimedia Subsystem)は、経路のＱｏＳ(Quality of Service)を保証するため、リアルタイム性を要求するアプリケーション（例えば音声又は映像のストリーミング）のサービスに適する。
【０００３】
一般的な携帯電話網は、基地局によって、半径数百メートルから十数キロメートル程度の通話エリアをカバーする（「マクロセル」と称される）。ここで、マクロセル同士の境界領域やビルの地下では、電波強度が微弱となり通信しづらい場所が生じる。これに対し、「フェムトセル」は、半径数十メートル程度の小さな通話エリアをカバーする。これによって、携帯電話網のサービス地域を、電波強度が微弱な場所にも広げることができる。フェムトセルは、固定通信機能及び移動体通信機能の両方を有するＦＭＣ(Fixed Mobile Convergence)技術のアクセスポイントを配置する。
【０００４】
図１は、従来技術におけるフェムトセルを用いたシステム構成図である。
【０００５】
フェムトセルを用いたネットワーク構成として、２つの代表的な型がある。第１の構成は、オールＩＰ接続型であって、ＳＩＰクライアント機能を有する端末が、ＩＰネットワークを介して直接的にＳＩＰサーバに接続する。第２の構成は、広域無線アクセスネットワーク接続型であって、アクセスポイントが、既存の無線アクセスネットワーク（例えば携帯電話網やＷｉＭＡＸ網）に接続する。
【０００６】
図１によれば、ＩＭＳに配置されるＳＩＰサーバ１は、ＣＳＣＦ(Call Session Control Function)／ＨＳＳ(Home Subscriber Server)及び１つ以上のＰＣＲＦ(Policy and Charging Rules Function)から構成される。ＳＩＰサーバ１を配置するＩＭＳは、ＩＰｖ６ネットワークのコアネットワークに相互接続される。コアネットワークは、セキュリティゲートウェイ２を介して、ＩＰｖ４のトランスポートネットワークに相互接続される。また、コアネットワークには、そのコアネットワークに接続する端末を認証する認証サーバ５と、セキュリティゲートウェイ２に対するリソースを制御するリソース制御サーバ６とを有する。
【０００７】
セキュリティゲートウェイ（ＦＧＷ(Femto Gateway)）２は、非セキュアなＩＰｖ４ネットワークと、セキュアなＩＰｖ６ネットワークとの間に配置される。セキュリティゲートウェイ２は、ＩＰｖ４ネットワークを介してアクセスポイント３と通信し、ＩＰｖ６ネットワークを介してＳＩＰサーバ１と通信する。
【０００８】
アクセスポイント３は、一方で、無線リンクを介して端末（例えば携帯電話機）４と通信し、他方で、アクセスネットワーク及びインターネット（ＩＰｖ４ネットワーク）を介してセキュリティゲートウェイ２と通信する。アクセスポイント３は、非セキュアなＩＰｖ４ネットワークを介してセキュリティゲートウェイ２との間で、例えばＩＫＥ(Internet Key Exchange protocol)を用いたＩＰｓｅｃ(Security Architecture for Internet Protocol)のようなセキュアトンネルを確立する。
【０００９】
端末４は、無線リンクを介してアクセスポイント３に接続する。端末４は、ＳＩＰクライアント機能を有するために、アクセスポイント３及びセキュリティゲートウェイ２を介してＩＭＳコアネットワークに直接的に接続することができる。図１によれば、端末４は、セッション確立要求を含む制御メッセージや、アプリケーションのデータパケットの全てを、ＩＭＳコアネットワークを介して通信する。これによって、オールＩＰ接続型を実現する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「cdma2000 Packet Data Services, WirelessLocal Area Network (WLAN) Interworking; Access to Operator Service and Mobility」、3GPP2X.S0028-200-0 Version 1.0、２００７年３月
【非特許文献２】「IP Multimedia Subsystem (IMS); stage 2(Release 8)」、3GPP、TS23.228 V8.8.0、２００９年
【非特許文献３】「Femto Network Overview and List of Parts(X.P0059-000-0)」、3GPP2、work in progress、２００９年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したようなオールＩＰ接続型のネットワーク構成によれば、各端末が、ＳＩＰサーバに対して登録要求(REGISTERリクエスト)を送信した後、発呼元の端末が、ＳＩＰサーバへセッション確立要求(INVITEリクエスト)を送信する。これに対して、ＳＩＰサーバが、着呼先の端末へそのセッション確立要求を送信し、ＩＭＳコアネットワークを介してセッションを確立する。従って、端末間で送受信されるメディアデータは、常にＩＭＳコアネットワークを経由する必要がある。即ち、常に、セキュリティゲートウェイを経由する必要がある。
【００１２】
ここで、端末とセキュリティゲートウェイとの間が、物理的に又は論理的に遠隔な経路である場合、伝送遅延が生じる。また、端末とセキュリティゲートウェイとの間には、ＩＰｓｅｃのようなセキュアトンネルが確立されるために、そのカプセリングの開放及び設定が複数回発生する。これらは、セッション数が増加すると共に、セキュアトンネルを介したメディアデータに対する処理負荷が増加し、伝送遅延における品質劣化と、セキュアトンネルにおける非効率的帯域利用とにつながる。メディアデータの中でも、リアルタイム性を要するサービス（例えばＶｏＩＰ(Voice over IP)）には影響が大きい。
【００１３】
そこで、本発明は、端末がアクセスポイントを介してＳＩＰサーバに接続するシステムについて、端末間で送受信されるメディアデータに対して、伝送遅延が小さく、且つ、セキュアトンネルを介した処理負荷も小さくすることができるセッション確立方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、コアネットワークに接続されたセッション制御サーバと、
コアネットワークとトランスポートネットワークとの間に接続される１つ以上のゲートウェイと、
ゲートウェイにトランスポートネットワークを介して接続される複数のアクセスポイントと、
アクセスポイントに接続する端末と
を有するシステムにおけるセッション確立方法において、
端末が、アクセスポイントとの間でリンクを確立する第１のステップと、
アクセスポイントが、ゲートウェイとの間で、トランスポートネットワークにセキュアトンネルを確立する第２のステップと、
ゲートウェイが、端末の端末アドレスに対してアクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付け、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、セッション制御サーバへ送信する第３のステップと、
セッション制御サーバが、受信したマッピング情報通知に含まれる端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを対応付けて記憶する第４のステップと、
第１の端末が、セッション記述情報に第１の端末アドレスを含むセッション確立要求を、第１のアクセスポイントへ送信する第５のステップと、
第１のアクセスポイントが、当該セッション確立要求を、ゲートウェイを介してセッション制御サーバへ送信する第６のステップと、
セッション制御サーバが、セッション確立要求のセッション記述情報に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立要求をゲートウェイを介して第２のアクセスポイントへ送信する第７のステップと、
第２のアクセスポイントが、当該セッション確立要求を第２の端末へ送信する第８のステップと、
第２の端末が、セッション記述情報に第２の端末アドレスを含むセッション確立応答を、第２のアクセスポイントへ送信する第９のステップと、
第２のアクセスポイントが、当該セッション確立応答を、ゲートウェイを介してセッション制御サーバへ送信する第１０のステップと、
セッション制御サーバが、セッション確立応答のセッション記述情報に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立応答をゲートウェイを介して第１のアクセスポイントへ送信する第１１のステップと、
第１のアクセスポイントが、当該セッション確立応答を、第２の端末へ送信する第１２のステップと
を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
第３のステップについて、ゲートウェイは、ネットワークアドレス変換を許可するために、アクセスポイントへ、対応付けられた端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを更に送信し、
第１の端末が、送信元アドレスを第１の端末アドレスとし、宛先アドレスを第２のアクセスポイントアドレスとするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
第１のアクセスポイントが、第１の端末から受信したデータパケットについて、送信元アドレスを第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
第２のアクセスポイントが、第１のアクセスポイントから受信したデータパケットについて、宛先アドレスを第２の端末アドレスに書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことも好ましい。
【００１６】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
第３のステップについて、ゲートウェイが、端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、マッピング情報通知にマッピングポート番号を更に含ませ、
第５のステップについて、第１の端末が、セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
第７のステップについて、セッション制御サーバが、セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
第９のステップについて、第２の端末が、セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
第１１のステップについて、セッション制御サーバが、セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換える
ことも好ましい。
【００１７】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
第４のステップについて、セッション制御サーバが、端末ポートに対して任意のマッピングポート番号を作成し、
第５のステップについて、第１の端末が、セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
第７のステップについて、セッション制御サーバが、セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
第９のステップについて、第２の端末が、セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
第１１のステップについて、セッション制御サーバが、セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換える
ことも好ましい。
【００１８】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
第３のステップについて、ゲートウェイは、許可通知メッセージに、対応付けられた端末の端末ポート番号とマッピングポート番号とを含ませ、
第１の端末が、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
第１のアクセスポイントが、第１の端末から受信したデータパケットについて、送信元ポート番号を第１のマッピングポート番号に書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
第２のアクセスポイントが、第１のアクセスポイントから受信したデータパケットについて、宛先ポート番号を第２の端末ポート番号に書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信することも好ましい。
【００１９】
本発明のセッション確立方法における他の実施形態によれば、
端末は、携帯電話機であり、
アクセスポイントは、フェムトセルであり、
ゲートウェイは、フェムトゲートウェイであり、
セッション制御サーバは、ＳＩＰ(Session Initiation Protocol)サーバであり、
トランスポートネットワークは、ＩＰｖ４ネットワークであり、
コアネットワークは、ＩＭＳ(IP Multimedia Subsystem)のＩＰｖ６ネットワークであり、
セッション確立要求は、INVITEメッセージであり、
セッション確立応答は、200OKメッセージであり、
セッション記述情報は、ＳＤＰ(Specification Description Protocol)である
ことも好ましい。
【００２０】
本発明によれば、
コアネットワークに接続されたセッション制御サーバと、
コアネットワークとトランスポートネットワークとの間に接続される１つ以上のゲートウェイと、
ゲートウェイにトランスポートネットワークを介して接続される複数のアクセスポイントと、
アクセスポイントに接続する端末と
を有するセッション確立システムにおいて、
端末は、
セッション記述情報に端末アドレスを含むセッション確立要求を、アクセスポイントへ送信するセッション確立要求送信手段と、
セッション確立要求を受信した際に、セッション記述情報に端末アドレスを含むセッション確立応答を、アクセスポイントへ送信するセッション確立応答送信手段と
を有し、
アクセスポイントは、
端末との間でリンクが確立された際に、ゲートウェイとの間でトランスポートネットワークにセキュアトンネルを確立するセキュアトンネル確立手段と、
端末から受信したセッション確立要求を、ゲートウェイを介してセッション制御サーバへ送信し、ゲートウェイから受信したセッション確立要求を、端末へ送信するセッション確立要求転送手段と、
端末から受信したセッション確立応答を、ゲートウェイを介してセッション制御サーバへ送信し、ゲートウェイから受信したセッション確立応答を、端末へ送信するセッション確立応答転送手段と
を有し、
ゲートウェイは、端末の端末アドレスに対してアクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付け、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、セッション制御サーバへ送信するマッピング情報通知手段を有し、
セッション制御サーバは、
ゲートウェイから受信したマッピング情報通知に含まれる端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを対応付けて記憶するアドレス記憶手段と、
アクセスポイントからゲートウェイを介して受信したセッション確立要求について、そのセッション記述情報に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立要求を、ゲートウェイを介してアクセスポイントへ送信する要求アドレス書換手段と、
アクセスポイントからゲートウェイを介して受信したセッション確立応答について、そのセッション記述情報に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立応答を、ゲートウェイを介してアクセスポイントへ送信する応答アドレス書換手段と
を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
ゲートウェイは、ネットワークアドレス変換を許可するために、アクセスポイントへ、対応付けられた端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを更に送信する許可通知メッセージ送信手段を更に有し、
端末は、
送信元アドレスを自側端末アドレスとし、宛先アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとするデータパケットを、アクセスポイントへ送信するデータパケット送信手段と、
送信元アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとし、宛先アドレスを自側端末アドレスとするデータパケットを、アクセスポイントから受信するデータパケット受信手段と
を更に有し、
アクセスポイントは、
端末から受信したデータパケットについて、送信元アドレスを自側アクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介して相手側アクセスポイントへ送信する送信元アドレス書換手段と、
相手側アクセスポイントから受信したデータパケットについて、宛先アドレスを自側端末アドレスに書き換え、当該データパケットを自側端末へ送信する宛先アドレス書換手段と
を更に有することも好ましい。
【００２２】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
ゲートウェイのマッピング情報通知手段は、端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、マッピング情報通知にマッピングポート番号を更に含ませ、
端末のセッション確立要求手段は、セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
セッション制御サーバの要求アドレス書換手段は、セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
端末のセッション確立応答手段は、セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
セッション制御サーバの応答アドレス書換手段は、セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えることも好ましい。
【００２３】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
セッション制御サーバは、端末ポートに対して任意のマッピングポート番号を作成するポート番号生成手段を更に有し、
端末のセッション確立要求手段は、セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
セッション制御サーバの要求アドレス書換手段は、セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
端末のセッション確立応答手段は、セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
セッション制御サーバの応答アドレス書換手段は、セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えることも好ましい。
【００２４】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
ゲートウェイの許可通知メッセージ送信手段は、許可通知メッセージに、対応付けられた端末の端末ポート番号とマッピングポート番号とを含ませ、
端末のデータパケット送信手段は、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
アクセスポイントの送信元アドレス書換手段は、端末から受信したデータパケットについて、送信元ポート番号を第１のマッピングポート番号に書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
アクセスポイントの宛先アドレス書換手段は、第１のアクセスポイントから受信したデータパケットについて、宛先ポート番号を第２の端末ポート番号に書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことも好ましい。
【００２５】
本発明のセッション確立システムにおける他の実施形態によれば、
端末は、携帯電話機であり、
アクセスポイントは、フェムトセルであり、
ゲートウェイは、フェムトゲートウェイであり、
セッション制御サーバは、ＳＩＰサーバであり、
トランスポートネットワークは、ＩＰｖ４ネットワークであり、
コアネットワークは、ＩＭＳのＩＰｖ６ネットワークであり、
セッション確立要求は、INVITEメッセージであり、
セッション確立応答は、200OKメッセージであり、
セッション記述情報は、ＳＤＰである
ことも好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のセッション確立方法及びシステムによれば、端末がアクセスポイントを介してＳＩＰサーバに接続するシステムについて、端末間で送受信されるメディアデータに対して、伝送遅延が小さく、且つ、セキュアトンネルを介した処理負荷も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術におけるフェムトセルを用いたシステム構成図である。
【図２】本発明におけるシステム構成図である。
【図３】本発明におけるセッション確立のシーケンス図である。
【図４】本発明におけるデータパケットのシーケンス図である。
【図５】本発明におけるセキュアトンネルを確立するシーケンス図である。
【図６】マッピングポート番号を共有するためのシーケンス図である。
【図７】本発明における各装置の機能構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
図２は、本発明におけるシステム構成図である。
【００３０】
図２によれば、図１のオールＩＰ接続型のネットワーク構成と比較して、アクセスポイント３同士の間で、メディアデータが送受信される点が異なる。アクセスポイント３は、端末４からの制御メッセージ（例えばセッション確立要求）を、セキュリティゲートウェイ２を介してＳＩＰサーバ１へ転送する。これによって、ＳＩＰサーバ１を用いた、セッション確立、認証、課金等の制御を実現する。一方で、アクセスポイント３は、相手側端末へ送信すべきメディアデータを、その相手側端末が接続するアクセスポイントへ送信する。即ち、端末間で送受信されるメディアデータは、アクセスポイント間で送受信される。
【００３１】
図３は、本発明におけるセッション確立のシーケンス図である。
【００３２】
（Ｓ３０１）端末Ａは、アクセスポイントＡとの間で無線リンクを確立する。端末Ａは、ＳＩＰ対応クライアントであって、ＩＰアドレス[IP#A]を有する。尚、アクセスポイントＡは、起動時に、ＤＨＣＰ(Dynamic Host Configuration Protocol)サーバから、ＩＰアドレス[IP#1]を取得する。
【００３３】
（Ｓ３０２）アクセスポイントＡは、非セキュアなＩＰｖ４ネットワークを介して、セキュリティゲートウェイ２との間で、ユーザ毎にセキュリティトンネルを確立する。セキュリティトンネルは、例えばＩＰｓｅｃによって確立される。ＩＰｓｅｃは、非セキュアなネットワークであっても、暗号技術を用いてＩＰパケット単位でのデータの改竄防止や秘匿機能を提供する。ＩＰｓｅｃには、例えばＩＫＥによる鍵交換方式が用いられる。
【００３４】
（Ｓ３０３）セキュリティゲートウェイ２は、端末Ａの第１の端末アドレス[IP#A]に対して、アクセスポイントＡの第１のアクセスポイントアドレス[IP#1]を対応付ける。そして、第１の端末アドレス[IP#A]及び第１のアクセスポイントアドレス[IP#1]を含むマッピング情報通知を、ＳＩＰサーバ１へ送信する。
【００３５】
（Ｓ３０４）ＳＩＰサーバ１は、受信したマッピング情報通知に含まれる第１の端末アドレス[IP#A]及び第１のアクセスポイントアドレス[IP#1]を対応付けて記憶する。
【００３６】
尚、Ｓ３０１〜Ｓ３０４について、端末Ｂも同様に動作する。これによって、ＳＩＰサーバ１は、以下のアドレスを対応付けて記憶する。
第１の端末アドレス[IP#A] <-> 第１のアクセスポイントアドレス[IP#1]
第２の端末アドレス[IP#B] <-> 第２のアクセスポイントアドレス[IP#2]
【００３７】
また、端末Ａは、ＳＩＰサーバ１へ向けて、位置情報を登録するための登録要求(REGISTERリクエスト)を送信する。REGISTERは、端末Ａから無線リンクを介してアクセスポイントＡへ送信される。アクセスポイントＡは、REGISTERを、セキュアトンネルを介してセキュリティゲートウェイ２へ送信し、セキュリティゲートウェイ２は、そのREGISTERをＳＩＰサーバ１へ送信する。これに対し、ＳＩＰサーバ１は、そのREGISTERに対応する200OKを、端末Ａへ向けて返信する。尚、端末Ｂも、端末Ａと同様に動作する。
【００３８】
（Ｓ３０５）端末Ａは、ＳＩＰサーバ１へ向けて、相手側端末Ｂをセッションに招待するためのセッション確立要求(INVITE)を送信する。INVITEメッセージには、ＳＤＰ(Session Description Protocol)が含まれる。ＳＤＰは、セッション名及び有効時間などのセッション情報をテキスト形式で記述したセッション記述情報である。INVITEメッセージは、宛先端末を端末Ｂとする宛先ＩＰアドレス[IP#B]を含む。また、INVITEメッセージのＳＤＰにも、送信元ＩＰアドレス[IP#A]が含まれる。端末Ａは、INVITEメッセージを、無線リンクを介してアクセスポイントＡへ送信する。
【００３９】
（Ｓ３０６）アクセスポイントＡは、INVITEメッセージを、セキュアトンネルを介してセキュリティゲートウェイ２へ送信し、セキュリティゲートウェイ２は、そのINVITEメッセージをＳＩＰサーバ１へ送信する。このとき、ＳＩＰサーバ１は、Ｓ３０４によって記憶したアドレスによって、以下の対応関係を検出する。
送信元ＩＰアドレス[IP#A] <-> アクセスポイントＩＰアドレス[IP#1]
ここで、ＳＩＰサーバ１は、INVITEメッセージのＳＤＰに含まれる送信元ＩＰアドレス[IP#A]を、アクセスポイントＩＰアドレス[IP#1]に書き換える。
【００４０】
（Ｓ３０７）これに対し、ＳＩＰサーバ１は、そのINVITEメッセージを、端末Ｂへ向けて送信する。INVITEメッセージは、ＳＩＰサーバ１からセキュリティゲートウェイ２へ送信される。セキュリティゲートウェイ２は、そのINVITEメッセージを、セキュアトンネルを介してアクセスポイントＢへ送信する。
【００４１】
（Ｓ３０８）アクセスポイントＢは、そのINVITEメッセージを、端末Ｂへ送信する。
【００４２】
（Ｓ３０９）これに対し、端末Ｂは、ＳＩＰサーバ１へ向けて、INVITEに応答するセッション確立応答(200OK)を送信する。200OKメッセージは、宛先端末を端末Ａとする宛先ＩＰアドレス[IP#A]を含む。また、INVITEメッセージのＳＤＰには、送信元ＩＰアドレス[IP#B]が含まれる。端末Ｂは、INVITEメッセージを、無線リンクを介してアクセスポイントＡへ送信する。
【００４３】
（Ｓ３１０）アクセスポイントＢは、200OKメッセージを、セキュアトンネルを介してセキュリティゲートウェイ２へ送信し、セキュリティゲートウェイ２は、その200OKメッセージをＳＩＰサーバ１へ送信する。このとき、ＳＩＰサーバ１は、Ｓ３０４によって記憶したアドレスによって、以下の対応関係を検出する。
送信元ＩＰアドレス[IP#B] <-> アクセスポイントＩＰアドレス[IP#2]
ここで、ＳＩＰサーバ１は、200OKメッセージのＳＤＰに含まれる送信元ＩＰアドレス[IP#B]を、アクセスポイントＩＰアドレス[IP#2]に書き換える。
【００４４】
（Ｓ３１１）これに対し、ＳＩＰサーバ１は、その200OKメッセージを、端末Ａへ向けて送信する。200OKメッセージは、ＳＩＰサーバ１からセキュリティゲートウェイ２へ送信される。セキュリティゲートウェイ２は、その200OKメッセージを、セキュアトンネルを介してアクセスポイントＡへ送信する。
【００４５】
（Ｓ３１２）アクセスポイントＡは、その200OKメッセージを端末Ａへ送信する。
【００４６】
図４は、本発明におけるデータパケットのシーケンス図である。
【００４７】
（Ｓ４０１）端末Ａが、以下のデータパケットを、アクセスポイントＡへ送信する。
送信元アドレス：端末アドレス[IP#A]
宛先アドレス ：アクセスポイントアドレス[IP#2]
（Ｓ４０２）アクセスポイントＡが、当該データパケットについて、送信元アドレスをアクセスポイントアドレス[IP#1]に書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介してアクセスポイントＢへ送信する。
送信元アドレス：アクセスポイントアドレス[IP#1]
宛先アドレス ：アクセスポイントアドレス[IP#2]
（Ｓ４０３）アクセスポイントＢが、アクセスポイントＡから受信したデータパケットについて、宛先アドレスを端末アドレス[IP#B]に書き換え、当該データパケットを端末Ｂへ送信する。
送信元アドレス：アクセスポイントアドレス[IP#1]
宛先アドレス ：端末アドレス[IP#B]
【００４８】
（Ｓ４０４）端末Ｂが、以下のデータパケットを、アクセスポイントＡへ送信する。
送信元アドレス：端末アドレス[IP#B]
宛先アドレス ：アクセスポイントアドレス[IP#1]
（Ｓ４０５）アクセスポイントＢが、当該データパケットについて、送信元アドレスをアクセスポイントアドレス[IP#2]に書き換え、当該データパケットをトランスポートネットワークを介してアクセスポイントＡへ送信する。
送信元アドレス：アクセスポイントアドレス[IP#2]
宛先アドレス ：アクセスポイントアドレス[IP#1]
（Ｓ４０６）アクセスポイントＡが、アクセスポイントＢから受信したデータパケットについて、宛先アドレスを端末アドレス[IP#A]に書き換え、当該データパケットを端末Ａへ送信する。
送信元アドレス：アクセスポイントアドレス[IP#2]
宛先アドレス ：端末アドレス[IP#A]
【００４９】
尚、端末Ａと端末Ｂとの間でデータ転送が可能となった際に、アクセスポイントＡとアクセスポイントＢとの間で、ＩＰｖ４ネットワークを介したセキュアトンネルを確立する。
【００５０】
図５は、本発明におけるセキュアトンネルを確立するシーケンス図である。
【００５１】
図５によれば、ＩＫＥの鍵交換方式に基づくＩＰｓｅｃのシーケンスが表されている。セキュリティゲートウェイ２は、認証サーバ５に対してユーザ認証を要求しつつ、アクセスポイント３との間でセキュアトンネルを確立するシーケンスを実行する。本発明におけるセキュリティゲートウェイは、このシーケンスの中で、アクセスポイントＡに、任意のマッピングポート番号を割り当てるものであってもよい。
【００５２】
割り当てられたマッピングポート番号は、IKE_AUTH応答メッセージに含められる。IKE_AUTH応答メッセージ、「ＬＯ許可通知」を更に含む。ＬＯ(Local Breakout：経路最適化)許可通知とは、アクセスポイントに対して、ユーザ毎に、ネットワークアドレス変換の許可／拒否を通知するものである。
【００５３】
また、セキュリティゲートウェイ２は、そのマッピングポート番号を含めたマッピング情報通知を、ＳＩＰサーバ１へ送信する。これによって、ＳＩＰサーバは、端末アドレスとアクセスポイントアドレスとの対応関係に加えて、端末ポート番号とマッピングポート番号との対応関係も記憶することができる。ＳＩＰサーバ１は、制御メッセージのＳＤＰに含まれる端末ポート番号を、マッピングポート番号に書き換えることができる。
【００５４】
図６は、マッピングポート番号を共有するためのシーケンス図である。
【００５５】
図６（ａ）は、セキュリティゲートウェイ２によってマッピングポート番号を生成した場合のシーケンス図である。図６（ａ）は、図５と同じシーケンスによってマッピングポート番号を共有する。
【００５６】
これに対し、図６（ｂ）は、ＳＩＰサーバ１によってマッピングポート番号を生成した場合のシーケンス図である。
（Ｓ６１１）ＳＩＰサーバ１は、セキュリティゲートウェイ２からリソース制御サーバ６を介してマッピング情報通知を受信した際に、マッピングポート番号[Port#1]を生成する。
（Ｓ６１２）ＳＩＰサーバ１は、生成されたマッピングポート番号[Port#1]を、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスに対応付けて記憶する。
（Ｓ６１３）ＳＩＰサーバ１は、セッション制御メッセージ(INNITE/200OK)を受信する。
（Ｓ６１４）このとき、ＳＩＰサーバ１は、セッション制御メッセージのＳＤＰに記述された端末ポート番号と、先に記憶したアクセスポイントアドレスとを対応付けて記憶する。
（Ｓ６１５）そして、ＳＩＰサーバ１は、リソース制御をリソース制御サーバ６へ通知し、リソース制御サーバ６は、リソース制御メッセージをセキュリティゲートウェイ２へ送信する。これによって、セキュリティゲートウェイ２は、マッピングポート番号を知ることができる。
（Ｓ６１６）更に、セキュリティゲートウェイ２は、マッピングポート番号を含むＩＫＥ情報通知メッセージを、アクセスポイント３へ送信する。これによって、アクセスポイント３も、マッピングポート番号を知ることができる。
【００５７】
図７は、本発明における各装置の機能構成図である。
【００５８】
図７の端末４は、無線リンクインタフェース部４０と、セッション確立要求送信部４１と、セッション確立応答送信部４２と、データパケット送信部４３と、データパケット受信部４４と、アプリケーション処理部４５とを有する。無線リンクインタフェース部４０以外のこれら機能構成部は、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を実行することによって実現される。尚、端末は、例えば携帯電話機であってもよい。
【００５９】
無線リンクインタフェース部４０は、無線リンクを介してアクセスポイント３と通信することによって、フェムトセルを構成する。
【００６０】
セッション確立要求送信部４１は、アプリケーション処理部４５からの指示に応じて、セッション記述情報(SDP)に端末アドレスを含むセッション確立要求(INVITE)を、アクセスポイントへ送信する。INVITEメッセージのＳＤＰに、自側端末の端末ポート番号を含むものであってもよい。
【００６１】
セッション確立応答送信部４２は、セッション確立要求(INVITE)を受信した際に、アプリケーション処理部４５からの指示に応じて、セッション記述情報(SDP)に端末アドレスを含むセッション確立応答(200OK)を、アクセスポイントへ送信する。200OKメッセージのＳＤＰに、発呼元端末の端末ポート番号を含むものであってもよい。
【００６２】
データパケット送信部４３は、アプリケーション処理部４５からの指示に応じて、送信元アドレスを自側端末アドレスとし、宛先アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとするデータパケットを、アクセスポイントへ送信する。また、データパケット送信部４３は、データパケットについて、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするものであってもよい。
【００６３】
データパケット受信部４４は、送信元アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとし、宛先アドレスを自側端末アドレスとするデータパケットを、アクセスポイントから受信する。受信したデータパケットは、アプリケーション処理部４５へ出力される。
【００６４】
図７のアクセスポイント３は、無線リンクインタフェース部３０と、トランスポートネットワークインタフェース部３１と、セキュアトンネル確立部３２と、セッション確立要求転送部３３と、セッション確立応答転送部３４と、送信元アドレス書換部３５と、宛先アドレス書換部３６と、アドレス記憶部３７とを有する。インタフェース部３０及び３１以外のこれら機能構成部は、アクセスポイントに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。尚、アクセスポイントは、例えばフェムトセル用のものである。
【００６５】
無線リンクインタフェース部３０は、無線リンクを介して端末４と通信することによって、フェムトセルを構成する。
【００６６】
トランスポートネットワークインタフェース部３１は、ＩＰｖ４ネットワークを介してセキュリティゲートウェイ２と通信すると共に、ＩＰｖ４ネットワークを介して他のアクセスポイント３と通信する。
【００６７】
セキュアトンネル確立部３２は、端末４との間で無線リンクが確立された際に、ゲートウェイ２との間でＩＰｖ４ネットワークにセキュアトンネルを確立する。また、セキュアトンネル確立部３２は、相手側アクセスポイントとの間でデータ転送が可能となった際に、相手側アクセスポイントとの間でセキュアトンネルを確立する。
【００６８】
セッション確立要求転送部３３は、端末４から受信したセッション確立要求(INVITE)を、セキュリティゲートウェイ２を介してＳＩＰサーバ１へ送信する。また、ＳＩＰサーバ１からセキュリティゲートウェイ２を介して受信したセッション確立要求(INVITE)を、端末４へ送信する。
【００６９】
セッション確立応答転送部３４は、端末４から受信したセッション確立応答(200OK)を、セキュリティゲートウェイ２を介してＳＩＰサーバ１へ送信する。また、ＳＩＰサーバ１からセキュリティゲートウェイ２を介して受信したセッション確立応答(200OK)を、端末４へ送信する。
【００７０】
送信元アドレス書換部３５は、端末４から受信したデータパケットについて、送信元アドレスを自側アクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットをＩＰｖ４ネットワークを介して相手側アクセスポイント３へ送信する。また、送信元アドレス書換部３５は、当該データパケットについて、送信元ポート番号もマッピングポート番号に書き換える。
【００７１】
宛先アドレス書換部３６は、相手側アクセスポイント３から受信したデータパケットについて、宛先アドレスを自側端末アドレスに書き換え、当該データパケットを自側端末４へ送信する。また、宛先アドレス書換部３６は、当該データパケットについて、宛先ポート番号も端末ポート番号に書き換える。
【００７２】
図７のセキュリティゲートウェイ２は、トランスポートネットワークインタフェース部２０と、コアネットワークインタフェース部２１と、制御メッセージ転送部２２と、セキュアトンネル確立部２３と、マッピング情報通知部２４と、許可通知メッセージ送信部２５とを有する。インタフェース部２０及び２１以外のこれら機能構成部は、ゲートウェイに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。尚、セキュリティゲートウェイは、例えばフェムトゲートウェイである。
【００７３】
トランスポートネットワークインタフェース部２０は、ＩＰｖ４ネットワークを介してアクセスポイント３と通信する。
【００７４】
コアネットワークインタフェース部２１は、ＩＰｖ６ネットワークを介してＩＭＳのＳＩＰサーバ１と通信する。
【００７５】
制御メッセージ転送部２２は、アクセスポイント３とＳＩＰサーバ１との間で、制御メッセージ（例えばセッション確立制御メッセージ）を転送する。
【００７６】
セキュアトンネル確立部２３は、アクセスポイント３との間でゲートウェイ２との間でＩＰｖ４ネットワークにセキュアトンネルを確立する。
【００７７】
マッピング情報通知部２４は、端末の端末アドレスに対してアクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付ける。そして、マッピング情報通知部２４は、端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、ＳＩＰサーバ１へ送信する。また、マッピング情報通知部２４は、端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、マッピング情報通知にマッピングポート番号を更に含ませるものであってもよい。
【００７８】
許可通知メッセージ送信部２５は、ネットワークアドレス変換を許可するために、アクセスポイント３へ、対応付けられた端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを送信する。また、許可通知メッセージ送信部２５は、許可通知メッセージに、対応付けられた端末の端末ポート番号とマッピングポート番号とを含ませるものであってもよい。
【００７９】
図７のＳＩＰサーバ１は、コアネットワークインタフェース部１０と、アドレス記憶部１１と、要求アドレス書換部１２と、応答アドレス書換部１３とを有する。インタフェース部１０以外のこれら機能構成部は、ＳＩＰサーバに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。
【００８０】
コアネットワークインタフェース部１０は、セキュリティゲートウェイ２との間で、ＩＰｖ６ネットワークを介して通信する。
【００８１】
アドレス記憶部１１は、ゲートウェイから受信したマッピング情報通知に含まれる端末アドレス及びアクセスポイントアドレスを対応付けて記憶する。また、アドレス記憶部１１は、端末ポート番号に対して任意のマッピングポート番号を作成するものであってもよい。
【００８２】
要求アドレス書換部１２は、アクセスポイント３からゲートウェイ２を介して受信したセッション確立要求(INVITE)について、そのセッション記述情報(SDP)に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換える。そのセッション確立要求は、セキュリティゲートウェイ２を介してアクセスポイント２へ送信される。また、要求アドレス書換部１２は、セッション確立要求(INVITE)のセッション記述情報(SDP)の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換えるものであってもよい。
【００８３】
応答アドレス書換部１３は、アクセスポイント３からゲートウェイ２を介して受信したセッション確立応答(200OK)について、そのセッション記述情報(SDP)に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換える。そのセッション確立応答は、セキュリティゲートウェイ２を介してアクセスポイント３へ送信される。また、応答アドレス書換部１３は、セッション確立応答(200OK)のセッション記述情報(SDP)の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えるものであってもよい。
【００８４】
以上、詳細に説明したように、本発明のセッション確立方法及びシステムによれば、端末がアクセスポイントを介してＳＩＰサーバに接続するシステムについて、端末間で送受信されるメディアデータに対して、伝送遅延が小さく、且つ、セキュアトンネルを介した処理負荷も小さくすることができる。
【００８５】
具体的には、端末間で送受信されるメディアデータが、セキュリティゲートウェイを経由することなく、アクセスポイント間で直接的に送受信されるために、伝送遅延が低減され、品質が向上する。
【００８６】
また、従来技術によれば、第１の端末から第２の端末へ送信されるメディアデータは、第１のアクセスポイント−セキュリティゲートウェイの間の第１のセキュアトンネルと、セキュリティゲートウェイ−第２のアクセスポイントの間の第２のセキュアトンネルとの２回、通過する必要がある。これに対し、本発明によれば、第１のアクセスポイント−第２のアクセスポイントの間の１つのセキュアトンネルしか通過しない。従って、セキュアトンネルに対するカプセル設定及び解除の処理が低減され、セキュリティゲートウェイに対する処理負荷が低減される。
【００８７】
更に、本発明によれば、アクセスポイント間の経路の最適化について、端末は、既存のＳＩＰクライアント機能のみを備えておけばよく、何ら追加機能を必要としない。
【００８８】
更に、本発明によれば、アクセスポイントは、端末アドレスとアクセスポイントアドレスと（及び端末ポート番号とマッピングポート番号と）を、既存のＮＡＴ(Network Address Translation)機能を用いてアドレス変換をすることができる。
【００８９】
前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば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。
【符号の説明】
【００９０】
１ ＳＩＰサーバ、セッション制御サーバ
１０ コアネットワークインタフェース部
１１ アドレス記憶部
１２ 要求アドレス書換部
１３ 応答アドレス書換部
２ セキュリティゲートウェイ
２０ トランスポートネットワークインタフェース部
２１ コアネットワークインタフェース部
２２ 制御メッセージ転送部
２３ セキュアトンネル確立部
２４ マッピング情報通知部
２５ 許可通知メッセージ送信部
３ アクセスポイント
３０ 無線リンクインタフェース部
３１ トランスポートネットワークインタフェース部
３２ セキュアトンネル確立部
３３ セッション確立要求転送部
３４ セッション確立応答転送部
３５ 送信元アドレス書換部
３６ 宛先アドレス書換部
４ 端末
４０ 無線リンクインタフェース部
４１ セッション確立要求送信部
４２ セッション確立応答送信部
４３ データパケット送信部
４４ データパケット受信部
４５ アプリケーション処理部
５ 認証サーバ
６ リソース制御サーバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアネットワークに接続されたセッション制御サーバと、
前記コアネットワークとトランスポートネットワークとの間に接続される１つ以上のゲートウェイと、
前記ゲートウェイに前記トランスポートネットワークを介して接続される複数のアクセスポイントと、
前記アクセスポイントに接続する端末と
を有するシステムにおけるセッション確立方法において、
前記端末が、前記アクセスポイントとの間でリンクを確立する第１のステップと、
前記アクセスポイントが、前記ゲートウェイとの間で、前記トランスポートネットワークにセキュアトンネルを確立する第２のステップと、
前記ゲートウェイが、前記端末の端末アドレスに対して前記アクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付け、前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、前記セッション制御サーバへ送信する第３のステップと、
前記セッション制御サーバが、受信した前記マッピング情報通知に含まれる前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを対応付けて記憶する第４のステップと、
第１の端末が、セッション記述情報に第１の端末アドレスを含むセッション確立要求を、第１のアクセスポイントへ送信する第５のステップと、
第１のアクセスポイントが、当該セッション確立要求を、前記ゲートウェイを介して前記セッション制御サーバへ送信する第６のステップと、
前記セッション制御サーバが、前記セッション確立要求のセッション記述情報に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立要求を前記ゲートウェイを介して第２のアクセスポイントへ送信する第７のステップと、
第２のアクセスポイントが、当該セッション確立要求を第２の端末へ送信する第８のステップと、
第２の端末が、セッション記述情報に第２の端末アドレスを含むセッション確立応答を、第２のアクセスポイントへ送信する第９のステップと、
第２のアクセスポイントが、当該セッション確立応答を、前記ゲートウェイを介して前記セッション制御サーバへ送信する第１０のステップと、
前記セッション制御サーバが、前記セッション確立応答のセッション記述情報に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立応答を前記ゲートウェイを介して第１のアクセスポイントへ送信する第１１のステップと、
第１のアクセスポイントが、当該セッション確立応答を、第２の端末へ送信する第１２のステップと
を有することを特徴とするセッション確立方法。
【請求項２】
第３のステップについて、前記ゲートウェイは、ネットワークアドレス変換を許可するために、前記アクセスポイントへ、対応付けられた前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを更に送信し、
第１の端末が、送信元アドレスを第１の端末アドレスとし、宛先アドレスを第２のアクセスポイントアドレスとするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
第１のアクセスポイントが、第１の端末から受信した前記データパケットについて、送信元アドレスを第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットを前記トランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
第２のアクセスポイントが、第１のアクセスポイントから受信した前記データパケットについて、宛先アドレスを第２の端末アドレスに書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことを特徴とする請求項１に記載のセッション確立方法。
【請求項３】
第３のステップについて、前記ゲートウェイが、前記端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、前記マッピング情報通知に前記マッピングポート番号を更に含ませ、
第５のステップについて、第１の端末が、前記セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
第７のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
第９のステップについて、第２の端末が、前記セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
第１１のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換える
ことを特徴とする請求項２に記載のセッション確立方法。
【請求項４】
第４のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記端末ポートに対して任意のマッピングポート番号を作成し、
第５のステップについて、第１の端末が、前記セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
第７のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
第９のステップについて、第２の端末が、前記セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
第１１のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換える
ことを特徴とする請求項２に記載のセッション確立方法。
【請求項５】
第３のステップについて、前記ゲートウェイは、前記許可通知メッセージに、対応付けられた前記端末の端末ポート番号と前記マッピングポート番号とを含ませ、
第１の端末が、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
第１のアクセスポイントが、第１の端末から受信した前記データパケットについて、送信元ポート番号を第１のマッピングポート番号に書き換え、当該データパケットを前記トランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
第２のアクセスポイントが、第１のアクセスポイントから受信した前記データパケットについて、宛先ポート番号を第２の端末ポート番号に書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のセッション確立方法。
【請求項６】
前記端末は、携帯電話機であり、
前記アクセスポイントは、フェムトセルであり、
前記ゲートウェイは、フェムトゲートウェイであり、
前記セッション制御サーバは、ＳＩＰ(Session Initiation Protocol)サーバであり、
前記トランスポートネットワークは、ＩＰｖ４ネットワークであり、
前記コアネットワークは、ＩＭＳ(IP Multimedia Subsystem)のＩＰｖ６ネットワークであり、
前記セッション確立要求は、INVITEメッセージであり、
前記セッション確立応答は、200OKメッセージであり、
前記セッション記述情報は、ＳＤＰ(Specification Description Protocol)である
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のセッション確立方法。
【請求項７】
コアネットワークに接続されたセッション制御サーバと、
前記コアネットワークとトランスポートネットワークとの間に接続される１つ以上のゲートウェイと、
前記ゲートウェイに前記トランスポートネットワークを介して接続される複数のアクセスポイントと、
前記アクセスポイントに接続する端末と
を有するセッション確立システムにおいて、
前記端末は、
セッション記述情報に端末アドレスを含むセッション確立要求を、前記アクセスポイントへ送信するセッション確立要求送信手段と、
セッション確立要求を受信した際に、セッション記述情報に端末アドレスを含むセッション確立応答を、前記アクセスポイントへ送信するセッション確立応答送信手段と
を有し、
前記アクセスポイントは、
前記端末との間でリンクが確立された際に、前記ゲートウェイとの間で前記トランスポートネットワークにセキュアトンネルを確立するセキュアトンネル確立手段と、
前記端末から受信した前記セッション確立要求を、前記ゲートウェイを介して前記セッション制御サーバへ送信し、前記ゲートウェイから受信したセッション確立要求を、前記端末へ送信するセッション確立要求転送手段と、
前記端末から受信した前記セッション確立応答を、前記ゲートウェイを介して前記セッション制御サーバへ送信し、前記ゲートウェイから受信したセッション確立応答を、前記端末へ送信するセッション確立応答転送手段と
を有し、
前記ゲートウェイは、前記端末の端末アドレスに対して前記アクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付け、前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、前記セッション制御サーバへ送信するマッピング情報通知手段を有し、
前記セッション制御サーバは、
前記ゲートウェイから受信した前記マッピング情報通知に含まれる前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを対応付けて記憶するアドレス記憶手段と、
前記アクセスポイントから前記ゲートウェイを介して受信した前記セッション確立要求について、そのセッション記述情報に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立要求を、前記ゲートウェイを介して前記アクセスポイントへ送信する要求アドレス書換手段と、
前記アクセスポイントから前記ゲートウェイを介して受信した前記セッション確立応答について、そのセッション記述情報に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立応答を、前記ゲートウェイを介して前記アクセスポイントへ送信する応答アドレス書換手段と
を有することを特徴とするセッション確立システム。
【請求項８】
前記ゲートウェイは、ネットワークアドレス変換を許可するために、前記アクセスポイントへ、対応付けられた前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを更に送信する許可通知メッセージ送信手段を更に有し、
前記端末は、
送信元アドレスを自側端末アドレスとし、宛先アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとするデータパケットを、前記アクセスポイントへ送信するデータパケット送信手段と、
送信元アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとし、宛先アドレスを自側端末アドレスとするデータパケットを、前記アクセスポイントから受信するデータパケット受信手段と
を更に有し、
前記アクセスポイントは、
前記端末から受信したデータパケットについて、送信元アドレスを自側アクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットを前記トランスポートネットワークを介して相手側アクセスポイントへ送信する送信元アドレス書換手段と、
相手側アクセスポイントから受信した前記データパケットについて、宛先アドレスを自側端末アドレスに書き換え、当該データパケットを自側端末へ送信する宛先アドレス書換手段と
を更に有することを特徴とする請求項７に記載のセッション確立システム。
【請求項９】
前記ゲートウェイの前記マッピング情報通知手段は、前記端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、前記マッピング情報通知に前記マッピングポート番号を更に含ませ、
前記端末の前記セッション確立要求手段は、前記セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
前記セッション制御サーバの前記要求アドレス書換手段は、前記セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
前記端末の前記セッション確立応答手段は、前記セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
前記セッション制御サーバの前記応答アドレス書換手段は、前記セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えることを特徴とする請求項８に記載のセッション確立システム。
【請求項１０】
前記セッション制御サーバは、前記端末ポートに対して任意のマッピングポート番号を作成するポート番号生成手段を更に有し、
前記端末の前記セッション確立要求手段は、前記セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
前記セッション制御サーバの前記要求アドレス書換手段は、前記セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
前記端末の前記セッション確立応答手段は、前記セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
前記セッション制御サーバの前記応答アドレス書換手段は、前記セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えることを特徴とする請求項８に記載のセッション確立システム。
【請求項１１】
前記ゲートウェイの前記許可通知メッセージ送信手段は、前記許可通知メッセージに、対応付けられた前記端末の端末ポート番号と前記マッピングポート番号とを含ませ、
前記端末の前記データパケット送信手段は、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
前記アクセスポイントの前記送信元アドレス書換手段は、前記端末から受信した前記データパケットについて、送信元ポート番号を第１のマッピングポート番号に書き換え、当該データパケットを前記トランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
前記アクセスポイントの前記宛先アドレス書換手段は、第１のアクセスポイントから受信した前記データパケットについて、宛先ポート番号を第２の端末ポート番号に書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のセッション確立システム。
【請求項１２】
前記端末は、携帯電話機であり、
前記アクセスポイントは、フェムトセルであり、
前記ゲートウェイは、フェムトゲートウェイであり、
前記セッション制御サーバは、ＳＩＰサーバであり、
前記トランスポートネットワークは、ＩＰｖ４ネットワークであり、
前記コアネットワークは、ＩＭＳのＩＰｖ６ネットワークであり、
前記セッション確立要求は、INVITEメッセージであり、
前記セッション確立応答は、200OKメッセージであり、
前記セッション記述情報は、ＳＤＰである
ことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載のセッション確立システム。
【請求項１】
コアネットワークに接続されたセッション制御サーバと、
前記コアネットワークとトランスポートネットワークとの間に接続される１つ以上のゲートウェイと、
前記ゲートウェイに前記トランスポートネットワークを介して接続される複数のアクセスポイントと、
前記アクセスポイントに接続する端末と
を有するシステムにおけるセッション確立方法において、
前記端末が、前記アクセスポイントとの間でリンクを確立する第１のステップと、
前記アクセスポイントが、前記ゲートウェイとの間で、前記トランスポートネットワークにセキュアトンネルを確立する第２のステップと、
前記ゲートウェイが、前記端末の端末アドレスに対して前記アクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付け、前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、前記セッション制御サーバへ送信する第３のステップと、
前記セッション制御サーバが、受信した前記マッピング情報通知に含まれる前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを対応付けて記憶する第４のステップと、
第１の端末が、セッション記述情報に第１の端末アドレスを含むセッション確立要求を、第１のアクセスポイントへ送信する第５のステップと、
第１のアクセスポイントが、当該セッション確立要求を、前記ゲートウェイを介して前記セッション制御サーバへ送信する第６のステップと、
前記セッション制御サーバが、前記セッション確立要求のセッション記述情報に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立要求を前記ゲートウェイを介して第２のアクセスポイントへ送信する第７のステップと、
第２のアクセスポイントが、当該セッション確立要求を第２の端末へ送信する第８のステップと、
第２の端末が、セッション記述情報に第２の端末アドレスを含むセッション確立応答を、第２のアクセスポイントへ送信する第９のステップと、
第２のアクセスポイントが、当該セッション確立応答を、前記ゲートウェイを介して前記セッション制御サーバへ送信する第１０のステップと、
前記セッション制御サーバが、前記セッション確立応答のセッション記述情報に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立応答を前記ゲートウェイを介して第１のアクセスポイントへ送信する第１１のステップと、
第１のアクセスポイントが、当該セッション確立応答を、第２の端末へ送信する第１２のステップと
を有することを特徴とするセッション確立方法。
【請求項２】
第３のステップについて、前記ゲートウェイは、ネットワークアドレス変換を許可するために、前記アクセスポイントへ、対応付けられた前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを更に送信し、
第１の端末が、送信元アドレスを第１の端末アドレスとし、宛先アドレスを第２のアクセスポイントアドレスとするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
第１のアクセスポイントが、第１の端末から受信した前記データパケットについて、送信元アドレスを第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットを前記トランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
第２のアクセスポイントが、第１のアクセスポイントから受信した前記データパケットについて、宛先アドレスを第２の端末アドレスに書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことを特徴とする請求項１に記載のセッション確立方法。
【請求項３】
第３のステップについて、前記ゲートウェイが、前記端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、前記マッピング情報通知に前記マッピングポート番号を更に含ませ、
第５のステップについて、第１の端末が、前記セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
第７のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
第９のステップについて、第２の端末が、前記セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
第１１のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換える
ことを特徴とする請求項２に記載のセッション確立方法。
【請求項４】
第４のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記端末ポートに対して任意のマッピングポート番号を作成し、
第５のステップについて、第１の端末が、前記セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
第７のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
第９のステップについて、第２の端末が、前記セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
第１１のステップについて、前記セッション制御サーバが、前記セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換える
ことを特徴とする請求項２に記載のセッション確立方法。
【請求項５】
第３のステップについて、前記ゲートウェイは、前記許可通知メッセージに、対応付けられた前記端末の端末ポート番号と前記マッピングポート番号とを含ませ、
第１の端末が、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
第１のアクセスポイントが、第１の端末から受信した前記データパケットについて、送信元ポート番号を第１のマッピングポート番号に書き換え、当該データパケットを前記トランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
第２のアクセスポイントが、第１のアクセスポイントから受信した前記データパケットについて、宛先ポート番号を第２の端末ポート番号に書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のセッション確立方法。
【請求項６】
前記端末は、携帯電話機であり、
前記アクセスポイントは、フェムトセルであり、
前記ゲートウェイは、フェムトゲートウェイであり、
前記セッション制御サーバは、ＳＩＰ(Session Initiation Protocol)サーバであり、
前記トランスポートネットワークは、ＩＰｖ４ネットワークであり、
前記コアネットワークは、ＩＭＳ(IP Multimedia Subsystem)のＩＰｖ６ネットワークであり、
前記セッション確立要求は、INVITEメッセージであり、
前記セッション確立応答は、200OKメッセージであり、
前記セッション記述情報は、ＳＤＰ(Specification Description Protocol)である
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のセッション確立方法。
【請求項７】
コアネットワークに接続されたセッション制御サーバと、
前記コアネットワークとトランスポートネットワークとの間に接続される１つ以上のゲートウェイと、
前記ゲートウェイに前記トランスポートネットワークを介して接続される複数のアクセスポイントと、
前記アクセスポイントに接続する端末と
を有するセッション確立システムにおいて、
前記端末は、
セッション記述情報に端末アドレスを含むセッション確立要求を、前記アクセスポイントへ送信するセッション確立要求送信手段と、
セッション確立要求を受信した際に、セッション記述情報に端末アドレスを含むセッション確立応答を、前記アクセスポイントへ送信するセッション確立応答送信手段と
を有し、
前記アクセスポイントは、
前記端末との間でリンクが確立された際に、前記ゲートウェイとの間で前記トランスポートネットワークにセキュアトンネルを確立するセキュアトンネル確立手段と、
前記端末から受信した前記セッション確立要求を、前記ゲートウェイを介して前記セッション制御サーバへ送信し、前記ゲートウェイから受信したセッション確立要求を、前記端末へ送信するセッション確立要求転送手段と、
前記端末から受信した前記セッション確立応答を、前記ゲートウェイを介して前記セッション制御サーバへ送信し、前記ゲートウェイから受信したセッション確立応答を、前記端末へ送信するセッション確立応答転送手段と
を有し、
前記ゲートウェイは、前記端末の端末アドレスに対して前記アクセスポイントのアクセスポイントアドレスを対応付け、前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを含むマッピング情報通知を、前記セッション制御サーバへ送信するマッピング情報通知手段を有し、
前記セッション制御サーバは、
前記ゲートウェイから受信した前記マッピング情報通知に含まれる前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを対応付けて記憶するアドレス記憶手段と、
前記アクセスポイントから前記ゲートウェイを介して受信した前記セッション確立要求について、そのセッション記述情報に記述された第１の端末アドレスを、先に記憶された第１のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立要求を、前記ゲートウェイを介して前記アクセスポイントへ送信する要求アドレス書換手段と、
前記アクセスポイントから前記ゲートウェイを介して受信した前記セッション確立応答について、そのセッション記述情報に記述された第２の端末アドレスを、先に記憶された第２のアクセスポイントアドレスに書き換え、当該セッション確立応答を、前記ゲートウェイを介して前記アクセスポイントへ送信する応答アドレス書換手段と
を有することを特徴とするセッション確立システム。
【請求項８】
前記ゲートウェイは、ネットワークアドレス変換を許可するために、前記アクセスポイントへ、対応付けられた前記端末アドレス及び前記アクセスポイントアドレスを含む許可通知メッセージを更に送信する許可通知メッセージ送信手段を更に有し、
前記端末は、
送信元アドレスを自側端末アドレスとし、宛先アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとするデータパケットを、前記アクセスポイントへ送信するデータパケット送信手段と、
送信元アドレスを相手側アクセスポイントアドレスとし、宛先アドレスを自側端末アドレスとするデータパケットを、前記アクセスポイントから受信するデータパケット受信手段と
を更に有し、
前記アクセスポイントは、
前記端末から受信したデータパケットについて、送信元アドレスを自側アクセスポイントアドレスに書き換え、当該データパケットを前記トランスポートネットワークを介して相手側アクセスポイントへ送信する送信元アドレス書換手段と、
相手側アクセスポイントから受信した前記データパケットについて、宛先アドレスを自側端末アドレスに書き換え、当該データパケットを自側端末へ送信する宛先アドレス書換手段と
を更に有することを特徴とする請求項７に記載のセッション確立システム。
【請求項９】
前記ゲートウェイの前記マッピング情報通知手段は、前記端末アドレスに対して任意のマッピングポート番号を作成し、前記マッピング情報通知に前記マッピングポート番号を更に含ませ、
前記端末の前記セッション確立要求手段は、前記セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
前記セッション制御サーバの前記要求アドレス書換手段は、前記セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
前記端末の前記セッション確立応答手段は、前記セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
前記セッション制御サーバの前記応答アドレス書換手段は、前記セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えることを特徴とする請求項８に記載のセッション確立システム。
【請求項１０】
前記セッション制御サーバは、前記端末ポートに対して任意のマッピングポート番号を作成するポート番号生成手段を更に有し、
前記端末の前記セッション確立要求手段は、前記セッション確立要求のセッション記述情報に第１の端末ポート番号を含め、
前記セッション制御サーバの前記要求アドレス書換手段は、前記セッション確立要求のセッション記述情報の第１の端末ポート番号を、第１のマッピングポート番号に書き換え、
前記端末の前記セッション確立応答手段は、前記セッション確立応答のセッション記述情報に第２の端末ポート番号を含め、
前記セッション制御サーバの前記応答アドレス書換手段は、前記セッション確立応答のセッション記述情報の第２の端末ポート番号を、第２のマッピングポート番号に書き換えることを特徴とする請求項８に記載のセッション確立システム。
【請求項１１】
前記ゲートウェイの前記許可通知メッセージ送信手段は、前記許可通知メッセージに、対応付けられた前記端末の端末ポート番号と前記マッピングポート番号とを含ませ、
前記端末の前記データパケット送信手段は、送信元ポート番号を第１の端末ポート番号とし、宛先ポート番号を第２のマッピングポート番号とするデータパケットを、第１のアクセスポイントへ送信し、
前記アクセスポイントの前記送信元アドレス書換手段は、前記端末から受信した前記データパケットについて、送信元ポート番号を第１のマッピングポート番号に書き換え、当該データパケットを前記トランスポートネットワークを介して第２のアクセスポイントへ送信し、
前記アクセスポイントの前記宛先アドレス書換手段は、第１のアクセスポイントから受信した前記データパケットについて、宛先ポート番号を第２の端末ポート番号に書き換え、当該データパケットを第２の端末へ送信する
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のセッション確立システム。
【請求項１２】
前記端末は、携帯電話機であり、
前記アクセスポイントは、フェムトセルであり、
前記ゲートウェイは、フェムトゲートウェイであり、
前記セッション制御サーバは、ＳＩＰサーバであり、
前記トランスポートネットワークは、ＩＰｖ４ネットワークであり、
前記コアネットワークは、ＩＭＳのＩＰｖ６ネットワークであり、
前記セッション確立要求は、INVITEメッセージであり、
前記セッション確立応答は、200OKメッセージであり、
前記セッション記述情報は、ＳＤＰである
ことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載のセッション確立システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１９０１５（Ｐ２０１１−１９０１５Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６１１５４（Ｐ２００９−１６１１５４）
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／新世代ネットワークの構築に関する設計・評価手法の研究開発 課題ア 新世代ネットワークアーキテクチャのコアとなる技術アイデアの検討およびその実装評価 〜 ミニマム・コア コンセプトを実現するオーバレイ連携と高機能アクセスノード技術 〜」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９９１０８２６４）株式会社ＫＤＤＩ研究所 (233)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／新世代ネットワークの構築に関する設計・評価手法の研究開発 課題ア 新世代ネットワークアーキテクチャのコアとなる技術アイデアの検討およびその実装評価 〜 ミニマム・コア コンセプトを実現するオーバレイ連携と高機能アクセスノード技術 〜」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９９１０８２６４）株式会社ＫＤＤＩ研究所 (233)
【Ｆターム（参考）】
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