RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 2525609 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 16.05.2012 12168166.2 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 19.03.2014 Europejski Biuletyn Patentowy 2014/12 EP 2525609 B1 (13) (51) T3 Int.Cl. H04W 48/20 (2009.01) H04W 84/04 (2009.01) H04W 28/08 (2009.01) H04W 48/08 (2009.01) H04W 84/12 (2009.01) H04W 52/02 (2009.01) (54) Tytuł wynalazku: Sposób i urządzenie do zarządzania dostępem do wspólnej sieci WiFi (30) Pierwszeństwo: 18.05.2011 FR 1154314 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 21.11.2012 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2012/47 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 29.08.2014 Wiadomości Urzędu Patentowego 2014/08 (73) Uprawniony z patentu: Orange, Paris, FR (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 2525609 T3 MATTHIEU MALLEDANT, RENNES, FR FRANCK LEHR, SAINT SULPICE LA FORET, FR SÉBASTIEN DURE, RENNES, FR (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Grażyna Palka JWP RZECZNICY PATENTOWI DOROTA RZĄŻEWSKA SP. J. ul. Żelazna 28/30 Sienna Center 00-833 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
19319/14/P-RO/GP EP 2 525 609 Opis Sposób i urządzenie do zarządzania dostępem do wspólnej sieci WiFi [0001] Wynalazek dotyczy dziedziny telekomunikacji. W tej dziedzinie wynalazek dotyczy zwłaszcza wspólnych sieci WiFi i bram domowych, zawierających punkt dostępu do wspólnej sieci WiFi. [0002] Wspólna sieć WiFi oznacza sieć dostępu, która jest oparta na bramach domowych, zawierających co najmniej jeden bezprzewodowy punkt dostępu do wspólnej sieci WiFi, stosując zwłaszcza technologię transmisji bezprzewodowej, opartą na standardzie sieci radioelektrycznej IEEE 802.11 i jej zmianach ogólnie połączonych pod nazwą WiFi (dla "Wireless Fidelity"). Pierwszą funkcją bramy domowej jest realizacja interfejsu między wyposażeniem prywatnym użytkownika i siecią o wysokiej przepływności, najczęściej stałej, na przykład typu ADSL. W tym celu brama zawiera co najmniej jeden punkt dostępu WiFi do sieci domowej. Brama zapewnia funkcje modemu i rutera. [0003] Punkt dostępu WiFi zawiera różne parametry, z których jeden pozwala zidentyfikować sieć radiową, przy czym ten parametr znany jest znawcy pod skrótem SSID (dla "Service Set Identifier"). W zależności od możliwości bramy domowej, możliwa jest parametryzacja kilku różnych sieci, na ogół co najmniej ośmiu a nawet szesnastu. Każda sieć radiowa różni się swoim SSID i definiuje punkt dostępu w znaczeniu wynalazku. [0004] Otóż wspólna sieć WiFi ma cechę stosowania tego samego SSID dla wszystkich domowych bram występujących w sieci: SSID_Com. [0005] Podczas działania domowa brama regularnie nadaje sekwencję sygnałów radiowych, żeby wykazać swoją obecność, a ta sekwencja znana jest znawcy pod skrótem Beacon. Ta sekwencja zawiera różne SSID sparametryzowane dla bramy. Otóż brama wspólnej sieci WiFi nadaje na ogół co najmniej dwa SSID: ten, który odpowiada jego prywatnej sieci radiowej i ten, który odpowiada wspólnej sieci WiFi. [0006] Kiedy stacja chce ustanowić połączenie za pośrednictwem punktu dostępu WiFi, musi w pierwszym etapie wykryć taki punkt dostępu. To wykrywanie jest realizowane, albo przez pasywne nasłuchiwanie, przeszukując pasmo radiowe, żeby wykryć obecność Beacona, a więc bramy z punktem dostępu w pobliżu, albo przez aktywne wyszukiwanie, sondując kanały pasma radiowego przez nadawanie sekwencji "probe request". W pierwszym przypadku stacja może później nadać żądanie "probe rquest" skierowane do wykrytego punktu dostępu, stosując SSID tego punktu dostępu dla otrzymania informacji uzupełniających, nienadawanych w sygnale "beacon". Punkt dostępu DDID odpowiada sekwencją "probe response", wskazując możliwości transmisji bramy, biorąc pod uwagę w szczególności liczbę użytkowników już podłączonych do bramy. W drugim przypadku punkt dostępu, jeżeli istnieje, odpowiada sekwencją "probe response". [0007] W drugim etapie stacja i punkt dostępu dokonują na ogół wzajemnej identyfikacji.
-2- [0008] Następnie wymagany jest etap połączenia, żeby stacja mogła wysyłać dane za pośrednictwem punktu dostępu, typowo do odległego odbiorcy. [0009] Okazuje się jednak, że znaczna liczba połączeń do sieci telekomunikacyjnej za pośrednictwem bram domowych jest ustanawiana przez połączenie przewodowe (typowo według protokołu Ethernet) między stacją początkową połączenia i bramą. Pobór elektryczności przez moduł dostępu radiowego bramy jest w tym przypadku czystą stratą. Biorąc pod uwagę, że ten pobór stanowi około 20% całkowitego poboru elektryczności bramy, wynika z tego, że przejście w stan czuwania, a nawet wyłączenie modułu radiowego umożliwia znaczną oszczędność energii w skali krajowej, a nawet miasta. [0010] Jednak biorąc pod uwagę, że dostęp do sieci radiowej WiFi jest oparty na wzajemnym dostępie wymagającym zastosowania mechanizmu unikania kolizji CSMA/CA oraz że stacja może być mobilna lub może próbować ustanowić połączenie w każdej chwili, wspólny punkt dostępu WiFi musi być w każdej chwili przygotowany na odbiór każdego nowego żądania dostępu, co zabrania odcięcie jego zasilania. [0011] US 7 826 424 ujawnia synchronizację informacji nadawanych przez "beacon" z punktów dostępu (AP) systemu WLAN, żeby pomóc w dotarciu przechowywanych pakietów do terminala, kiedy on się obudzi. [0012] Wynalazek jest zawarty w dziedzinie wspólnej sieci WiFi, której architektura zawiera serwer i bazę danych punktów dostępu, przynależnych do wspólnej sieci. [0013] Wynalazek proponuje sposób zarządzania dostępem do wspólnej sieci WiFi, który umożliwia oszczędność poboru, zapewniając jednocześnie pewien poziom QoS (skrót określenia anglosaskiego Quality Of Service) różnym użytkownikom bram zawierających punkty dostępu wspólnej WiFi. [0014] Według wynalazku sposób zarządzania dostępem do wspólnej sieci WiFi, zawierającej serwer, bazę danych i bramy wyposażone w punkty dostępu do sieci, obejmuje etapy polegające na: - odbiorze przez serwer żądania pochodzącego z pierwszej bramy w wyniku żądania połączenia odebranego przez tę bramę, przy czym ta brama osiągnęła już maksymalną liczbę połączeń, wyszukaniu w bazie danych drugiej bramy, uśpionej, usytuowanej w pobliżu pierwszej bramy, - wysłaniu przez serwer żądania obudzenia z żądaniem aktywacji wspólnej WiFi do drugiej uśpionej bramy i - odpowiedzi serwera na żądanie pierwszej bramy, wskazując jej odmowę żądania połączenia, po odbiorze potwierdzenia pochodzącego z drugiej bramy. [0015] Według szczególnego przykładu wykonania, sposób jest taki, że jeżeli wyszukiwanie nie zapewni drugiej bramy, serwer wskazuje pierwszej bramie, że musi ona wyrazić zgodę na żądanie połączenia. Ten sposób umożliwia zezwolenie na daną liczbę połączeń przez bramę, większą od jej maksymalnego limitu, jednak kosztem QoS. Ten sposób może być określony przez zdegradowany sposób działania bramy. Zaletą jest, że nowy użytkownik może
-3- zapoczątkować połączenie i komunikować się, nawet jeżeli brama osiągnęła już swoją maksymalną liczbę połączeń. [0016] Ponadto przedmiotem wynalazku jest serwer przeznaczony dla wspólnej sieci WiFi, zawierającej bazę danych bram wyposażonych w punkty dostępu do sieci. Serwer jest przystosowany do: - szukania w bazie danych, przy odbiorze żądania pochodzącego z pierwszej bramy, w wyniku odebranego żądania połączenia przez pierwszą bramę, przy czym pierwsza brama osiągnęła już maksymalną liczbę połączeń, drugiej bramy, uśpionej, usytuowanej w pobliżu pierwszej bramy, - wysłania, do wyszukanej drugiej bramy, żądania obudzenia z żądaniem aktywacji wspólnej WiFi i - odpowiedzi, po odbiorze potwierdzenia pochodzącego z drugiej bramy, na żądanie pierwszej bramy, wskazując jej odmowę żądania połączenia. [0017] Ponadto przedmiotem wynalazku jest brama wyposażona w punkt dostępu WiFi, przeznaczona dla wspólnej sieci WiFi, zidentyfikowanej przez nazwę, zawierającej serwer i bazę danych bram wyposażonych w punkty dostępu do sieci. Brama jest przystosowana do: - przy odbiorze żądania połączenia, które zawiera nazwę wspólnej sieci WiFi, porównania liczby połączeń już ustanowionych z bramą, z określoną maksymalną liczbą połączeń, - jeżeli liczba już ustanowionych połączeń jest równa liczbie maksymalnej, nadania wtedy do serwera żądania zawierającego identyfikację bramy, - przy odbiorze odpowiedzi z serwera, wskazującej bramie odmowę połączenia, odpowiedzi przez odmowę żądania połączenia ze stacji. Wykaz figur [0018] Inne cechy i zalety wynalazku pojawią się w trakcie poniższego opisu dotyczącego załączonej figury podanej tytułem nieograniczającego przykładu. [0019] Figura 1 przedstawia schemat pokazujący realizację usługi wspólnej WiFi według szczególnego przykładu wykonania wynalazku. Opis przykładu wykonania wynalazku [0020] Figura 1 przedstawia schemat szczególnego przykładu wykonania przez wspólną sieć WiFi sposobu 1 według wynalazku. Wykonanie to odpowiada danemu rozmieszczeniu bramek domowych, to znaczy rozmieszczeniu w otoczeniu prywatnym i na ogół rodzinnym. [0021] Wspólna sieć WiFi zawiera serwer, bazę danych i bramy domowe, wyposażone w punkty dostępu do sieci, żeby zaoferować wspólną usługę WiFi. Serwer i bramy są przystosowane do realizacji sposobu według wynalazku. Baza danych zawiera tablicę T wykazującą bramy domowe, przynależne do wspólnej sieci, to znaczy przystosowane do realizacji sposobu według wynalazku.
-4- [0022] Zgodnie z ilustracją, punkt dostępu do wspólnej sieci WiFi jest realizowany przez bramę domową A, która realizuje ponadto punkt dostępu do sieci domowej. Otóż brama A zapewnia stacjom B, C, D dostęp do sieci domowej i/lub do wspólnej sieci WiFi. Stacje B, C, D należą do jednego lub kilku użytkowników. Brama nadaje regularnie sygnały ("Beacon"), które zawierają nazwę SSID sieci radiowej, połączonej z punktem dostępu. [0023] Przez stację rozumie się każde urządzenie zdolne do komunikowania z punktem dostępu WiFi, takie jak komputer przenośny, urządzenie typu PDA (dla "Personnal Digital Assistant"), smartfon itd. [0024] Do podłączenia stacji B, C użytkownika sieci domowej znane są protokoły uwierzytelniające i szyfrujące, dane dla bezpieczeństwa i kontroli dostępu, takie jak protokoły WPA - PSK i WPA 2 - PSK ("Wifi Protection Accès" zgodnie z terminologią anglosaską). [0025] Żeby mieć dostęp do sieci domowej ze stacją dysponującą połączeniem radiowym kompatybilnym z WiFi, taką jak przenośny komputer, użytkownik wprowadza do swojej stacji B, C parametry identyfikujące sieć. W szczególności wprowadza lub wybiera nazwę sieci domowej i klucz dostępu do sieci domowej, taki jak klucz dostępu WEP ("Wired Equivalent Privacy" zgodnie z terminologią anglosaską) lub WPA. [0026] Żeby mieć dostęp do wspólnej sieci WiFi ze stacją dysponującą połączeniem radiowym, kompatybilnym z WiFi, użytkownik wprowadza lub wybiera w stacji D nazwę, SSID_Com, wspólnej sieci WiFi. [0027] Stacja nadaje 2 żądanie połączenia, które zawiera nazwę, SSID_Com wspólnej sieci WiFi, a to żądanie odpowiada sekwencji "probe request". [0028] Brama A jest sparametryzowana przez maksymalną liczbę połączeń ustaloną w taki sposób, żeby zapewnić daną QoS, biorąc pod uwagę pasmo przenoszenia bramy, na przykład z pasmem przenoszenia l00 Mbitów i 3 Mbity/połączenie daje to maksymalnie 33 połączenia. Według przykładu wykonania, maksymalna liczba skojarzonych połączeń jest zwykle zapisywana w pamięci bramy. [0029] Brama A wyszukuje ten parametr i porównuje go z wartością licznika, który zlicza liczbę połączeń ustanowionych z bramą, żeby określić, czy może ona zaakceptować żądanie połączenia ze stacji D z żądaną przepływnością. [0030] Jeżeli licznik osiągnął wartość parametru wynikającą z istniejących połączeń stacji B i C, to znaczy jeżeli liczba już ustanowionych połączeń osiąga maksymalną liczbę ustaloną przez parametr, wtedy brama wysyła 3 żądanie zawierające informację identyfikującą, na przykład jej adres MAC, za pośrednictwem połączenia internetowego, a więc typowo w formacie http, adresowane do serwera S. [0031] Przy odbiorze tego żądania, serwer S bada 4 tablicę T bram, zapisaną w bazie danych BD. Badanie polega na określeniu bram bliskich bramie A. Bliskość jest geograficzna. Lokalizacja geograficzna bram może być poznana za pomocą każdego sposobu: GPSu, adresu skojarzonego z fakturowaniem itd. Serwer S porównuje informację o lokalizacji bramy A, zawartej w tablicy T, z informacjami o lokalizacji innych bram z tablicy T, odebranymi 5
-5- zwrotnie do badania, z bazy danych BD. Kiedy informacja o lokalizacji bramy A należy do strefy sąsiadującej z bramą wykazaną w tablicy T, serwer S sprawdza, czy ta brama jest uśpiona. Jeżeli jest istotnie uśpiona, serwer zapisuje tę bramę na liście. Strefa sąsiadująca z bramą typowo odpowiada zasięgowi radiowemu punktu dostępu bramy wspólnej WiFi. Ta strefa może być zdefiniowana zespołem współrzędnych długości i szerokości, które definiują powierzchnię. [0032] Wynikiem badania jest wykaz bram w stanie uśpienia, bliskich bramie A. [0033] Jeżeli wykaz nie jest pusty, serwer wybiera bramę E najbliższą lub pierwszą z wykazu i wysyła 6 jej żądanie obudzenia, żeby włączyć napięcie jego modułu radiowego i w konsekwencji aktywować punkt dostępu wspólnej WiFi, połączony z tą bramą. To żądanie jest realizowane za pośrednictwem połączenia internetowego, a więc typowo w formacie http. [0034] Przy odbiorze potwierdzenia 8, wskazującym na dobry przebieg wyjścia z uśpienia bramy E, serwer odpowiada 9 bramie A, że odmawia żądaniu połączenia stacji D, ponieważ bliska brama została obudzona w strefie sąsiadującej. [0035] Brama A odmawia połączenia ze stacją, wysyłając 10 sekwencję "probe respose". [0036] Przy ponowieniu jej żądania połączenia 11, nowej sekwencji "probe request", stacja D odbiera 12 odpowiedź zezwalającą "probe response" z bramy E na połączenie z jej wspólnym punktem dostępu, określonym tym samym SSID, SSID_Com, co punkt dostępu bramy A wspólnej WiFi. [0037] Po połączeniu sposób obejmuje ewentualnie etap uwierzytelniania, w trakcie którego obie jednostki identyfikują się wzajemnie. [0038] Po tym pierwszym etapie żądania połączenia, stacja D standardowo wysyła żądanie skojarzenia "association request" które zawiera jej adres MAC. [0039] Według korzystnego przykładu wykonania, etapy sposobu 1 zarządzania dostępem do wspólnej sieci WiFi według wynalazku są określone przez instrukcje programu typowo podzielonego na dwa moduły wprowadzone odpowiednio do dwóch obwodów elektronicznych, takich jak dwa chipy, przy czym one same mogą być umieszczone w dwóch urządzeniach elektronicznych, takich jak serwer i brama. Sposób zarządzania dostępem do wspólnej sieci WiFi, według wynalazku może również być realizowany, kiedy ten program (lub jego moduły) jest załadowny do urządzenia liczącego, takiego jak procesor lub równoważny, którego działanie jest wtedy sterowane przez wykonywanie programu. [0040] W konsekwencji wynalazek ma również zastosowanie do programu komputerowego (lub jego różnych modułów), zwłaszcza do programu komputerowego na nośniku lub w nośniku informacji, przystosowanym do realizacji wynalazku. Program ten może stosować dowolny język programowania i występować pod postacią kodu źródłowego, kodu obiektowego lub kodu pośredniego między kodem źródłowym i kodem obiektowym, jak postać częściowo skompilowana, lub pod dowolną inną postacią właściwą do realizacji sposobu według wynalazku.
-6- [0041] Nośnikiem danych może być dowolna jednostka lub urządzenie zdolne do przechowywania programu. Na przykład, nośnik może zawierać środek do przechowywania, taki jak ROM, na przykład CD ROM lub ROM jako obwód mikroelektroniczny, lub też środek do zapisu magnetycznego, na przykład dyskietkę (floppy disc) lub dysk twardy. [0042] Alternatywnie, nośnikiem informacji może być układ scalony, do którego załadowano program, przy czym układ jest przystosowany do wykonania lub zastosowania przy realizacji danego sposobu. [0043] Z drugiej strony, program może być przekształcony do postaci możliwej do przesyłania, takiej jak sygnał elektryczny lub optyczny, który może być kierowany przewodem elektrycznym lub optycznym, przez radio lub też innymi środkami. Program według wynalazku może być w szczególności pobrany z sieci typu Internet. Sporządziła i zweryfikowała Grażyna Palka Rzecznik patentowy
-7- Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób (1) zarządzania dostępem do wspólnej sieci WiFi, zawierającej serwer (S), bazę danych (BD) i bramy wyposażone w punkty dostępu (A, E) do sieci, znamienny tym, że sposób obejmuje etapy polegające na: - odbiorze przez serwer (S) żądania (3) pochodzącego z pierwszej bramy (A) w wyniku żądania (2) połączenia odebranego przez tę bramę, przy czym ta brama osiągnęła już maksymalną liczbę połączeń, wyszukaniu w bazie danych (BD) drugiej bramy (E), której moduł radiowy jest uśpiony, usytuowanej w pobliżu pierwszej bramy, - wysłaniu (6) przez serwer, za pośrednictwem połączenia internetowego, żądania obudzenia modułu radiowego z żądaniem aktywacji wspólnej WiFi do drugiej uśpionej bramy i - odpowiedzi (9) serwera na żądanie pierwszej bramy (A), wskazując jej odmowę żądania połączenia, po odbiorze potwierdzenia (8) pochodzącego z drugiej bramy. 2. Sposób (1) zarządzania dostępem do wspólnej sieci WiFi, według zastrz. 1, w którym, jeżeli wyszukiwanie (4, 5) nie zapewni drugiej bramy, wskazuje przez serwer (S) pierwszej bramie (A), że musi ona akceptować żądanie (2) połączenia. 3. Serwer (S) przeznaczony dla wspólnej sieci WiFi, zawierającej bazę danych (BD) bram wyposażonych w punkty dostępu do sieci, znamienny tym, że jest przystosowany do: - szukania w bazie danych, przy odbiorze żądania (3) pochodzącego z pierwszej bramy (A), w wyniku odebranego żądania (2) połączenia przez pierwszą bramę, przy czym pierwsza brama osiągnęła już maksymalną liczbę połączeń, drugiej bramy (E), której moduł radiowy jest uśpiony, usytuowanej w pobliżu pierwszej bramy (A), - wysłania (6), za pośrednictwem połączenia internetowego, do wyszukanej drugiej bramy, żądania obudzenia modułu radiowego, z żądaniem aktywacji wspólnej WiFi i - odpowiedzi (9), po odbiorze potwierdzenia (8) pochodzącego z drugiej bramy (E), na żądanie pierwszej bramy (A), wskazując jej odmowę żądania połączenia. 4. Brama (A) wyposażona w punkt dostępu WiFi, przeznaczona dla wspólnej sieci WiFi, zidentyfikowanej przez nazwę (SSID_Com), zawierającej serwer (S) i bazę danych (BD) bram wyposażonych w punkty dostępu do sieci, znamienna tym, że jest przystosowana do: - przy odbiorze żądania (2) połączenia, które zawiera nazwę (SSID_Com) wspólnej sieci WiFi, porównania liczby połączeń już ustanowionych z bramą, z określoną maksymalną liczbą połączeń, - jeżeli liczba już ustanowionych połączeń jest równa liczbie maksymalnej, nadania (3) wtedy do serwera żądania zawierającego identyfikację bramy,
-8- - przy odbiorze odpowiedzi (9) z serwera (S), wskazującej bramie (A) odmowę połączenia, odpowiedzi (10) przez odmowę żądania połączenia ze stacji. 5. Program komputerowy na nośniku informacji, przy czym program zawiera instrukcje programu przystosowane do realizacji sposobu według jednego z zastrz. 1 i 2, kiedy program jest załadowany i wykonywany w serwerze. 6. Nośnik informacji, zawierający instrukcje programu przystosowane do realizacji sposobu według jednego z zastrz. 1 i 2, kiedy program jest załadowany i wykonywany w serwerze. Sporządziła i zweryfikowała Grażyna Palka Rzecznik patentowy
-9-