CN102027770A - 移动通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的移动通信方法包括：切换源无线基站对交换台发送包括NCC和PCI和KeNB *的切换请求的步骤；交换台变更NCC，并基于PCI来改变KeNB *，并对切换目的地无线基站发送包括变更后的NCC和变更后的KeNB *的切换请求的步骤；切换目的地无线基站基于KeNB *生成第1密钥的步骤；以及移动台基于在切换指示中包括的NCC和PCI生成第1密钥的步骤。

Description

移动通信方法
技术领域
本发明涉及移动台从切换源无线基站属下的切换源小区切换到切换目的地无线基站属下的切换目的地小区的移动通信方法。
背景技术
如图1所示，在LTE(长期演进)方式的移动通信系统中构成为，在移动台UE从切换源无线基站(源eNB)切换到切换目的地无线基站(目标eNB)时，切换源无线基站(源eNB)事先在切换准备处理(Handover Preparation)中，将该移动台UE的“UE上下文(UE context)”发送给切换目的地无线基站(目标eNB)。
这里，“UE上下文”中包括“AS(接入层：Access Stratum)”的“安全保护(security protection)(加密(ciphering)和完整性保护(integrityprotection))”所需的“安全上下文(security context)”。
AS的“安全保护”利用在无线基站eNB和移动台UE之间公共使用的安全密钥KeNB来进行。
另外，在切换处理中，切换源无线基站(源eNB)构成为，对切换目的地无线基站(目标eNB)并不转发安全密钥KeNB，而转发根据安全密钥KeNB、或者事先从交换台MME获取的“NH(Next Hop)”这一参数衍生的称为“KeNB *”的参数。
发明内容
发明要解决的课题
但是，在以往的移动通信系统中，由于用于切换目的地无线基站(目标eNB)和移动台UE之间的通信的安全密钥KeNB通过由切换源无线基站(源eNB)通知的参数KeNB *基于规定规则(KDF：密钥导出函数(Key DerivationFunction))来生成，因此切换源无线基站(源eNB)能够知道该安全密钥KeNB，存在安全性脆弱的问题。
因此，本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于提供一种可以对切换源无线基站(源eNB)保密用于切换目的地无线基站(目标eNB)和移动台UE之间的通信的安全密钥KeNB的移动通信方法。
用于解决课题的方法
本发明的第1特征是移动台从切换源无线基站属下的切换源小区切换到切换目的地无线基站属下的切换目的地小区的移动通信方法，其主旨在于，所述移动通信方法包括：所述切换源无线基站对交换台发送包括计数器和关于所述切换目的地小区的物理小区识别信息以及关于所述切换目的地小区的规定参数的切换请求的步骤A；所述交换台改变所述计数器，并基于所述物理小区识别信息，改变所述规定参数的步骤B；所述交换台对所述切换目的地无线基站发送包括变更后的所述计数器和变更后的所述规定参数的所述切换请求的步骤C；所述切换目的地无线基站基于所述规定参数生成第1密钥的步骤D；所述移动台基于由所述切换目的地无线基站发送的切换指示中包括的所述计数器和所述物理小区识别信息以及所述临时识别信息，生成所述第1密钥的步骤E；以及在所述切换目的地小区中，在所述移动台和所述切换目的地无线基站之间利用所述第1密钥开始通信的步骤F。
在本发明的第1特征中，所述切换目的地无线基站也可以基于在所述切换目的地小区中对所述移动台分配的临时识别信息和所述规定参数生成第1密钥。
在本发明的第1特征中，在所述步骤A中，所述切换源无线基站也可以发送关于所述切换目的地无线基站属下的所述切换目的地小区以外的第1小区的物理小区识别信息以及规定参数。
在本发明的第1特征中，在所述步骤B中，所述交换台也可以改变所述计数器，并基于关于所述第1小区的物理小区识别信息，全部改变关于该第1小区的规定参数。
本发明的第2特征是移动台从切换源无线基站属下的切换源小区切换到切换目的地无线基站属下的切换目的地小区的移动通信方法，其主旨在于，所述移动通信方法包括：所述切换源无线基站经由交换台，通过切换准备信号对所述切换目的地无线基站发送关于所述切换目的地小区和该切换目的地无线基站属下的该切换小区以外的第1小区的验证信息的步骤；当所述移动台对所述切换目的地小区的切换失败的情况下，该移动台进行小区选择的步骤；当通过所述小区选择选择了所述第1小区的情况下，所述移动台对所述切换目的地无线基站发送包括关于所述第1小区的验证信息的对该第1小区的再连接请求的步骤；以及所述切换目的地无线基站判定由所述切换源无线基站发送的关于所述第1小区的验证信息与由所述移动台发送的关于所述第1小区的验证信息是否一致的步骤。
发明效果
如上说明那样，根据本发明，能够提供对切换源无线基站(源eNB)保密用于切换目的地无线基站(目标eNB)和移动台UE之间的通信的安全密钥KeNB的移动通信方法。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的移动通信系统的整体结构图。
图2是表示在本发明的第1实施方式的移动通信系统中更新密钥KeNB的情况的图。
图3是表示本发明的第1实施方式的移动通信系统的切换动作的时序图。
图4是用于说明在本发明的第1实施方式的移动通信系统中发送参数KeNB *的方法的图。
图5是表示本发明的第1实施方式的移动通信系统的再连接情况的图。
图6是表示本发明的第1实施方式的移动通信系统的切换准备处理的动作的时序图。
图7是用于说明在本发明的第1实施方式的移动通信系统中发送参数shortMAC-I(MAC-I)的方法的图。
具体实施方式
(本发明的第1实施方式的移动通信系统)
参照图1至图7，说明本发明的第1实施方式的移动通信系统。如图1所示，本实施方式的移动通信系统是LTE方式的移动通信系统。
在本实施方式中，通过列举移动台UE从切换源无线基站(源eNB)属下的切换源小区(小区#0)切换到切换目的地无线基站(目标eNB)属下的切换目的地小区(小区#1)的情况，说明本实施方式的移动通信系统。
如图2所示，切换目的地无线基站(目标eNB)构成为，在切换处理中，基于从切换源无线基站(源eNB)通知的参数(规定参数)KeNB *，生成在切换目的地小区(小区#1)中用于与移动台UE之间的通信(AS的“安全保护”)的安全密钥(第1密钥)KeNB。
另外，切换目的地无线基站(目标eNB)也可以构成为，在切换处理中，基于从切换源无线基站(源eNB)通知的参数(规定参数)KeNB *以及在切换目的地小区(小区#1)中对移动台UE分配的识别符C-RNTI(小区-无线网络临时ID)，生成在切换目的地小区(小区#1)中用于与移动台UE之间的通信(AS的“安全保护”)的安全密钥(第1密钥)KeNB。
这里，参数KeNB *是由切换源无线基站(源eNB)基于在切换源小区(小区#0)用于切换源无线基站(源eNB)和移动台UE之间的通信的第1密钥和切换目的地小区(小区#1)的物理小区识别信息PCI来生成。
或者，参数KeNB *由切换源无线基站(源eNB)基于参数NH和切换目的地小区(小区#1)的物理小区识别信息PCI来生成。
另外，参数NH由交换台MME利用密钥KASME来生成，并通知给切换源无线基站(源eNB)。
以下，参照图3至图5，说明在本发明的第1实施方式的移动通信系统中，移动台UE从切换源无线基站(源eNB)属下的切换源小区(小区#0)切换到切换目的地无线基站(目标eNB)属下的切换目的地小区(小区#1)的情况的动作。
如图3所示，在步骤S1001中，移动台UE对用于管理当前通信中的小区(小区#0)的切换源无线基站(源eNB)发送“RRC测量报告(RRCMeasurement Report)(测定报告)”。
在步骤S1002，切换源无线基站(源eNB)决定使移动台UE切换到切换目的地无线基站(目标eNB)属下的切换目的地小区(小区#1)，并基于用于在小区#0中的与移动台UE之间的通信的安全密钥KeNB以及切换目的地小区(小区#1)的物理小区识别信息PCI，计算出参数KeNB *。
或者，在步骤S1002中，切换源无线基站(源eNB)决定使移动台UE切换到切换目的地无线基站(目标eNB)属下的切换目的地小区(小区#1)，并基于参数NH和切换目的地小区(小区#1)的物理小区识别信息PCI，计算出参数KeNB *。
在步骤S1003中，切换源无线基站(源eNB)对切换源交换台(源MME)发送包括该参数KeNB *的“S1-AP：需要切换(HO Required)”。
这里，“S1-AP：需要切换”中包括计数器NCC(Nexr hop Chaining Count)和关于切换目的地小区(小区#1)的物理小区识别信息PCI、以及关于切换目的地小区(小区#1)的参数(规定参数)KeNB *。
例如，如图4所示，计数器NCC、关于切换目的地小区(小区#1)的物理小区识别信息PCI、以及关于切换目的地小区(小区#1)的参数KeNB *由“S1-AP：需要切换”内的信息要素“SecurityCotextInfo(安全上下文信息)”来发送。
这里，信息要素“SecurityCotextInfo”作为“UE上下文”的一部分来发送，但在S1-AP协议上并不是作为“透明容器(transparent Container)”来发送，而是作为“S1-AP：需要切换”内的一个信息要素来发送。由此，能够在交换台MME中操作“SecurityContextInfo”。
另外，切换源无线基站(源eNB)也可以构成为，通过“S1-AP：需要切换”发送关于切换目的地无线基站(目标eNB)属下的切换目的地小区(小区#1)以外的第1小区(小区#2或小区#3)的物理小区识别信息PCI(目标PCI)以及参数KeNB *。
此时，如图4所示，切换源无线基站(源eNB)也可以构成为，对一个NCC发送多个物理小区识别信息PCI(目标PCI)和参数KeNB *的组合(KeNB *的列表)。
此外，如图4所示，切换源无线基站(源eNB)也可以构成为，除了计数器NCC、关于切换目的地小区(小区#1)的物理小区识别信息PCI(目标PCI)以及关于切换目的地小区(小区#1)的参数KeNB *之外，还发送关于切换目的地小区(小区#1)的下行载波频率(目标EARFNC-DL)。
在步骤S1004中，切换源无线基站(源eNB)对切换目的地交换台(目标MME)发送“重定位请求(Relocation Request)”。
这里，切换源交换台(源MME)和切换目的地交换台(目标MME)可以是相同的交换台。
在步骤S1005，切换目的地交换台(目标MME)改变在“重定位请求”中包含的计数器NCC，并基于“重定位请求”中包含的物理小区识别信息(目标PCI)，改变“重定位请求”中包含的参数KeNB *。
例如，切换目的地交换台(目标MME)在判断为将“NCC”增加2次的情况下，基于密钥KASME生成与增加2次的“NCC”对应的“NH”，并基于所生成的“NH”和“重定位请求”中包含的物理小区识别信息(目标PCI)，生成新的参数KeNB *。
另外，上述的参数KeNB *等由于作为S1-AP中的信息要素来发送，因此切换源交换台(源MME)和切换目的地交换台(目标MME)能够知道上述的参数KeNB *等。
这里，切换目的地交换台(目标MME)在改变“NCC”时，也可以基于与该“NCC”对应的全部的物理小区识别信息(目标PCI)，改变与“NCC”对应的全部的参数KeNB *。
在步骤S1006，切换目的地交换台(目标MME)对切换目的地无线基站(目标eNB)发送包括改变后的计数器NCC和改变后的参数KeNB *和关于切换目的地小区的物理小区识别信息(目标PCI)的“S1-AP：需要切换”。
在步骤S1007，切换目的地无线基站(目标eNB)对切换目的地交换台(目标MME)发送“S1-AP：需要切换Ack”。
此时，切换目的地无线基站(目标eNB)生成应对移动台UE发送的“RRC切换命令”，并将“RRC切换命令”包括在“S1-AP：切换请求Ack”中发送给切换目的地交换台(目标MME)。所述“RRC切换命令”中包括从所述切换目的地交换台(目标MME)通过所述“S1-AP：切换请求”接收的计数器NCC。
在步骤S1008，切换目的地无线基站(目标eNB)利用在“S1-AP：切换请求”中包括的参数(规定参数KeNB *)生成安全密钥(第1密钥)KeNB。
具体地说，切换目的地无线基站(目标eNB)基于在“S1-AP：需要切换”中包括的参数KeNB *来生成安全密钥KeNB。
另外，切换目的地无线基站(目标eNB)也可以基于“S1-AP：切换请求”中包含的参数KeNB *和在切换目的地小区(小区#1)中对移动台UE分配的临时识别信息C-RNTI，生成安全密钥KeNB。
在步骤S1009中，切换目的地交换台(目标MME)对切换源交换台(源MME)发送“重定位请求Ack”。此时将所述“S1-AP：切换请求Ack”中包括的“RRC切换命令”包括在“重定位请求Ack”中而进行发送。
在步骤S1010中，切换源交换台(源MME)对切换源无线基站(源eNB)发送“S1-AP：需要切换Ack”。此时，将所述“重定位请求Ack”中包括的“RRC切换命令”包含在所述“S1-AP：需要切换Ack”而进行发送。
在步骤S1011中，切换源无线基站(源eNB)对移动台UE发送“RRC切换命令”。
在步骤S1012，移动台UE在“RRC切换命令”中包括的切换目的地小区(小区#1)，基于在所述“RRC切换命令”中包含的计数器NCC，生成参数(规定参数)KeNB *，并利用所述参数KeNB *来生成安全密钥(第1密钥)KeNB。
另外，参数KeNB *是基于所述计数器NCC，基于参数NH或用于切换源小区中的通信的第1密钥KeNB中的一个以及“RRC切换命令”中包括的切换目的地小区(小区#1)的物理识别信息PCI来生成。参数NH基于移动台UE所持有的密钥KASME在移动台UE内部生成。
在步骤S1013，移动台UE对切换目的地无线基站(目标eNB)发送“RRC切换完成(RRC HO Complete)”，在步骤S1014，切换目的地无线基站(目标eNB)对切换目的地交换台(目标MME)发送“S1-AP：切换完成(HOComplete)”。
在步骤S1015，切换目的地交换台(目标MME)对切换源交换台(源MME)发送“重定位完成(Relocation Complete)”，在步骤S1016，切换源交换台(源MME)对切换目的地交换台(目标MME)发送“重定位完成Ack(Relocation Complete Ack)”。
另外，在切换目的地小区(小区#1)，在移动台UE和切换目的地无线基站(目标eNB)之间，进行利用了在步骤S1008和步骤S1012中生成的安全密钥(第1密钥)KeNB的通信。
这里，如图5所示，移动台UE在对于小区#1的切换失败的情况下，进行小区选择，对新发现的小区#2试图再连接(再建立：Re-establishment)。
具体地说，移动台UE对新发现的小区#2，发送包括验证信息“shortMAC-I(短MAC-1)”的“RRC连接再建立请求(RRC Connection Re-establishmentRequest)(再连接请求)”。
验证信息(shortMAC-I)是用于在无线基站中确定移动台UE的“UE上下文”，并确认移动台UE的合法性的标志(token)(共享秘密(shared secret))那样的信息。
切换源无线基站(源eNB)经由交换台MME对切换目的地无线基站(目标eNB)发送包括“UE上下文”的“切换准备(Handover Preparation)(切换准备信号)”，所述“UE上下文”包括在切换目的地小区中的该移动台UE的验证信息“shortMAC-I”。
切换目的地无线基站(目标eNB)通过确认从移动台UE接收的验证信息“shortMAC-I”和事先从切换源无线基站(源eNB)转发的验证信息“shortMAC-I”的一致，从而确认移动台UE的合法性。
在确认了合法性后，对移动台UE反馈“RRC连接再建立”，从而再连接成功。
另一方面，当不能确认两者一致的情况下，或者在该移动台UE的验证信息“shortMAC-I”或“UE上下文”不存在的情况下，对移动台UE反馈“RRC连接再建立拒绝(RRC Connection Re-establishment Reject)”，再连接失败。当再连接失败时，移动台UE释放AS的连接，成为RRC_IDLE状态。
因此，在图5的例子中，即使在切换目的地无线基站(目标eNB)属下的小区#1至#3中存储了移动台UE的“UE上下文”的情况下，只要没有存储小区#2和小区#3的该移动台UE的验证信息“shortMAC-I”的情况下，导致该移动台UE对小区#2的再连接失败。
以下，此时，参照图6和图7，说明用于使该再连接处理成功的切换准备处理(Handover Preparation)的动作。
如图6所示，在步骤S2001，切换源无线基站(源eNB)对切换目的地无线基站(目标eNB)发送“切换准备”。
这里，“切换准备(切换准备信号)”中包括关于切换源小区(小区#0)的物理小区识别信息(源PCI)和在切换目的地小区(小区#1)中对移动台UE分配的识别符(源C-RNTI)以及验证信息(shortMAC-I)。
例如，如图7所示，关于切换源小区(小区#0)的物理小区识别信息(源PCI)和在切换目的地小区(小区#1)中对移动台UE分配的识别符(源C-RNTI)以及验证信息(shortMAC-I)构成为通过“切换准备”内的信息要素“Reestablishment Info(再建立信息)”来发送。
这里，信息要素“Reestablishment Info”构成为作为“UE上下文”的一部分来发送。
另外，切换源无线基站(源eNB)也可以构成为，通过“切换准备”发送关于切换目的地无线基站(目标eNB)属下的切换目的地小区(小区#1)以外的第1小区(小区#2和小区#3)的验证信息(shortMAC-I)。
这里，各移动台UE用的验证信息(shortMAC-I)构成为根据各小区而不同。
在步骤S2002，当移动台UE对小区#1的切换失败的情况下，在步骤S2003，移动台UE发现小区#2作为再连接目的地小区。
在步骤S2004，移动台UE对用于管理小区#2的切换目的地无线基站(目标eNB)，发送包括移动台UE的验证信息“shortMAC-I”的“RRC连接再建立请求”。
这里，由于切换目的地无线基站(目标eNB)在步骤S2001中获取了小区#2中的移动台UE的验证信息“shortMAC-I”，因此在步骤S2005，判定在“RRC连接再建立请求”中包括的移动台UE的验证信息“shortMAC-I”和在步骤S2001中获取的小区#2中的移动台UE的验证信息“shortMAC-I”是否一致。
当判定为两者一致的情况下，切换目的地无线基站(目标eNB)判断为确认了该移动台UE的合法性，对移动台UE反馈“RRC连接再建立”，再连接成功。
(本发明的第1实施方式的移动通信系统的作用、效果)
根据本实施方式的移动通信系统，由于交换台MME能够改变由切换源无线基站(源eNB)生成的参数KeNB *，因此能够对切换源无线基站(源eNB)保密用于在切换目的地无线基站(目标eNB)和移动台UE之间通信的安全密钥KeNB。
根据本实施方式的移动通信系统，通过切换源无线基站(源eNB)除了发送切换目的地小区中的有关参数“KeNB *”之外，还发送切换目的地无线基站(目标eNB)属下的切换目的地小区以外的第1小区的有关参数“KeNB *”，从而能够避免当移动台UE对切换目的地小区的切换失败的情况下，对于存储了“UE上下文”的第1小区的再连接失败。
根据本实施方式的移动通信系统，切换源无线基站(源eNB)除了发送切换目的地小区中的有关移动台UE的验证信息“shortMAC-I”之外，还发送切换目的地无线基站(目标eNB)属下的切换目的地小区以外的第1小区中的有关移动台UE的验证信息“shortMAC-I”，从而能够避免当移动台UE对切换目的地小区的切换失败的情况下，对存储了“UE上下文”的第1小区的再连接失败。
另外，上述的移动台UE和无线基站eNB以及交换台MME的动作可以由硬件来实施，也可以通过由处理器执行的软件模块来实施，也可以由两者的组合来实施。
软件模块可以设置在RAM(随机存取存储器)、闪存、ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除可编程存储器)、EEPROM(电可擦除可编程存储器)、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM这样任意形式的存储介质内。
该存储介质连接到处理器，以便该处理器能够对该存储介质读写信息。此外，该存储器也可以在处理器上集成。此外，该存储介质和处理器也可以设置在ASIC内。该ASIC也可以设置在移动台UE、无线基站eNB、交换台MME内。此外，该存储介质和处理器也可以作为分立部件而设置在移动台UE、无线基站eNB或者交换台MME内。
以上，利用上述的实施方式详细说明了本发明，但对于本领域技术人员来说，应该明白本发明并不限定于在本说明书中说明的实施方式。本发明能够不脱离由权利要求书的记载决定的本发明的意旨以及范围，能够作为修正和变更方式来实施。从而，本说明书的记载以例示说明为目的，对本发明无任何限制性意思。

Claims (4)

1.一种移动通信方法，用于移动台从切换源无线基站属下的切换源小区切换到切换目的地无线基站属下的切换目的地小区，其特征在于，所述移动通信方法包括：
所述切换源无线基站经由交换台或者直接对所述切换目的地无线基站发送包括关于所述切换目的地小区以及该切换目的地无线基站属下的该切换小区以外的第1小区的验证信息的切换准备信号的步骤；
当所述移动台对所述切换目的地小区的切换失败的情况下，该移动台进行小区选择的步骤；
当通过所述小区选择选择了所述第1小区的情况下，所述移动台对所述切换目的地无线基站发送包括关于所述第1小区的验证信息的对该第1小区的再连接请求的步骤；以及
所述切换目的地无线基站判定由所述切换源无线基站发送的关于所述第1小区的验证信息与由所述移动台发送的关于所述第1小区的验证信息是否一致的步骤。
2.如权利要求1所述的移动通信方法，其特征在于，还包括：
所述切换目的地无线基站在由所述切换源无线基站发送的关于所述第1小区的验证信息与由所述移动台发送的关于所述第1小区的验证信息一致的情况下，对所述移动台发送再连接响应信号，当不一致的情况下，对该移动台发送再连接拒绝信号的步骤。
3.一种无线基站，移动台从切换源无线基站属下的切换源小区切换到切换目的地无线基站属下的切换目的地小区时起到该切换目的地无线基站的作用，其特征在于，所述无线基站包括：
经由交换台或直接地，接收由所述切换源无线基站发送的切换准备信号中包括的关于所述切换目的地小区以及该切换目的地无线基站属下的该切换小区以外的第1小区的验证信息的接收单元；
当所述移动台对所述切换目的地小区的切换失败的情况下，从该移动台接收包括关于第1小区的验证信息的再连接请求的接收单元；以及
判定由所述切换源无线基站发送的关于所述第1小区的验证信息与由所述移动台发送的关于所述第1小区的验证信息是否一致的判定单元。
4.如权利要求3所述的无线基站，其特征在于，还包括：
当由所述切换源无线基站发送的关于所述第1小区的验证信息与由所述移动台发送的关于所述第1小区的验证信息一致的情况下，对所述移动台发送再连接响应信号，当不一致的情况下，对该移动台发送再连接拒绝信号的发送单元。
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