CN104684030B - 一种集群系统中实现安全参数同步的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种集群系统中移动场景下实现安全参数同步的方法，其特征在于，包括：第二小区所在基站向第二小区范围内的集群终端广播发送邻区发送端超帧号（TX_HFN）配置信息；第二小区范围内的集群终端接收到邻区TX_HFN配置信息，存储并记录其进行中组呼对应的邻区TX_HFN配置信息；所述集群终端移动到第二小区的邻小区进行小区选择后，集群终端根据当前所在小区的全局小区标识和空口接收到的下行广播消息内的群组号码，在已存储的邻区TX_HFN配置信息中获取当前进行中组呼在当前所在小区的最新TX_HFN取值。本申请方案可以使集群终端能够及时获知当前组呼在目标小区的TX_HFN，从而保证移动场景下集群组呼业务的连续性。

Description

一种集群系统中实现安全参数同步的方法
技术领域
本申请涉及移动通信技术领域，特别涉及集群系统，尤其涉及一种集群系统中实现安全参数同步的方法。
背景技术
在基于LTE的通信系统中，为保护空口传输信令和数据的安全性，由分组数据汇聚协议（PDCP，Packet Data Convergence Protocol）层进行加解密和完整性保护，其中安全参数（COUNT）是PDCP层进行空口加密和完整性保护的重要输入参数之一。COUNT参数共32bit，如图1所示，由高位的超帧号（HFN，Hyper Frame Number）和低位的PDCP序列号（SN）组成，其中PDCP SN是PDCP层分配给PDCP SDU的序列号，长度为7bit或12bit，通过空口信令发送给接收端；HFN由发送端和接收端自行维护，不通过空口信令进行发送。
具体地，当发送端从上层接收到PDCP服务数据单元（SDU）后，将当前维护的下一个PDCP发送序列号（Next_PDCP_TX_SN）作为该PDCP SDU的PDCP SN，采用PDCP SN和发送端超帧号（TX_HFN）对PDCP SDU进行加密和/或完整性保护后，将PDCP SN携带在PDCP协议数据单元（PDU）的头部发送至接收端。每处理一个PDCP SDU，发送端将Next_PDCP_TX_SN加1，当Next_PDCP_TX_SN达到最大值时，将Next_PDCP_TX_SN清零，并将对应的TX_HFN加1。
接收端根据接收到的PDCP PDU中包含的PDCP SN和自身维护的接收端超帧号（RX_HFN）对所述PDCP PDU进行解密和/或完整性校验，同时当接收端的下一个PDCP接收序列号（Next_PDCP_RX_SN）达到最大值时，将Next_PDCP_RX_SN清零，并将对应的RX_HFN加1。接收端维护的RX_HFN与发送端维护的TX_HFN初始值相同（具体可由发送端通过空口信令通知接收端，或者由协议规定初始值）。
要保证接收端能够正确地解密和/或完整性校验，必须保证接收端采用的COUNT参数取值与发送端的一致，而COUNT参数中PDCP SN部分是通过空口信令进行交互的，发送端和接收端是一致的，因此必须保证发送端的TX_HFN和接收端的RX_HFN保持同步，尤其是当用户设备（UE）在不同小区之间移动时，需保证UE和目标小区能够保持COUNT参数同步。
对于LTE网络，为保证UE和目标基站（eNodeB）能够保持COUNT参数同步，当UE切换到目标eNodeB时，源eNodeB向目标eNodeB发送状态转移消息（如X2接口的SN StatusTransfer消息，或S1接口的eNB Status Transfer和MME Status Transfer消息），将源eNodeB的上行链路（UL）COUNT和下行链路（DL）COUNT取值告知目标eNodeB。目标eNodeB根据接收到的消息进行上下行HFN和PDCN SN的配置，从而保证和UE间的COUNT参数同步。
但是在基于LTE的宽带多媒体集群系统中，组呼业务由eNodeB广播给集群终端，大部分小区从组呼开始时由所在eNodeB维护群组的TX_HFN，但有少数小区会因为用户迟后接入等原因在组呼进行中才开始进行组呼扩建，因此不同小区维护的TX_HFN因为加入组呼的时间不同而有可能不同。而集群终端可在无线资源控制空闲（RRC_IDLE）态和无线资源控制连接（RRC_CONNECTED）态接收组呼下行数据，因此当集群终端在不同小区或不同eNodeB间移动时，集群终端在源小区的TX_HFN可能与目标小区的不同，而集群终端又无法获知目标小区的TX_HFN，因此无法对直接对从目标小区接收到的数据进行正确的解密和完整性校验，尤其是RRC_IDLE态的集群终端，目标小区无法知晓集群终端已经进入其管辖范围内，集群终端更加无法获知目标小区的TX_HFN。
申请号为200810175207.7的中国专利“超帧号的通知方法、装置和系统”重点解决了中途开始接收MBMS业务的用户无法获知最新的HFN的问题。具体解决方法是，每次当TX_HFN发生改变时，由网络侧向用户发送包含HFN的配置信息，使得用户终端能够及时获取当前的HFN，从而正确的解析出数据和信令。该方案虽然适用于下行组播机制，能够解决迟后接入用户的HFN同步问题，但是对于发生移动的UE，只能通过迟后接入周期去监听HFN配置消息才能获取同步，这将造成UE在移动后的一段时间之内（最长为迟后接入周期）无法收听到集群组呼业务，影响集群组呼业务的连续性。
发明内容
本申请提供了一种集群系统中实现安全参数同步的方法，使集群终端能够及时获知当前组呼在目标小区的TX_HFN，从而保证移动场景下集群组呼业务的连续性。
本申请实施例提供的一种集群系统中移动场景下实现安全参数同步的方法，包括：
A、当满足预定义的触发条件时，第二小区所在基站向第二小区范围内的集群终端广播发送邻区发送端超帧号TX_HFN配置信息；所述邻区TX_HFN配置信息包括一个或多个群组号码，对应同一个群组号码有多个进行该组呼的邻区小区标识，对应于每一个邻区小区标识分别有一个TX-HFN的取值；
B、第二小区范围内的集群终端接收到邻区TX_HFN配置信息，存储并记录其进行中组呼对应的邻区TX_HFN配置信息；
C、所述集群终端移动到第二小区的邻小区进行小区选择后，集群终端根据当前所在小区的全局小区标识和空口接收到的下行广播消息内的群组号码，在已存储的邻区TX_HFN配置信息中获取当前进行中组呼在当前所在小区的最新TX_HFN取值。
较佳地，步骤A之前进一步包括：
AA1、第一小区向第一小区的邻小区通知最新的TX_HFN配置信息，所述TX_HFN配置信息包括第一小区的全局小区标识、第一小区中组呼对应的群组号码和TX_HFN；所述第一小区为第二小区的邻小区；
AA2、第二小区接收TX_HFN配置信息，存储与第二小区中正在进行的组呼对应群组号码一致的TX_HFN配置信息。
较佳地，所述第一小区向第一小区的邻小区通知最新的TX_HFN配置信息为：
当第一小区开始组呼或组呼过程中发送端超帧号TX_HFN发生变化时，第一小区向第一小区的邻小区通知最新的TX_HFN配置信息。
较佳地，所述步骤AA2包括：
AA2-1、第二小区接收来自邻小区的TX_HFN配置信息；
AA2-2、第二小区判断本小区是否具有与所述TX_HFN配置信息对应的群组号码的组呼，若是执行步骤AA2-3，否则执行步骤AA2-4；
AA2-3、第二小区存储所述TX-HFN配置信息中的TX-HFN、邻区全局小区标识，并结束本流程；
AA2-4、丢弃接收到的TX-HFN配置信息。
较佳地，步骤A所述预定义的触发条件为：第二小区接收到TX_HFN配置信息，或者当第二小区进行中组呼的迟后接入周期到达。
较佳地，步骤C之后进一步包括：
D、集群终端将当前所在小区的最新TX_HFN取值结合从当前所在小区接收到的分组数据汇聚协议PDCP协议数据单元PDU内的PDCP序列号对PDCP PDU进行解密和完整性校验。
较佳地，若步骤D中无法进行正确的解密和完整性校验，则步骤D之后进一步包括：将所述最新TX_HFN取值加1或减1后，返回步骤D。
较佳地，集群终端或第二小区接收到组呼释放消息时，则在已存储的TX_HFN配置信息中删除组呼释放消息中群组号码对应的邻区TX_HFN配置信息。
从以上技术方案可以看出，小区存储邻区TX_HFN配置信息，并在满足触发条件时，在管辖范围内广播邻区TX_HFN配置信息。集群终端可在移动到目标小区之前提前获知目标小区组呼的TX_HFN配置信息。本申请技术方案能够保证在移动场景下，处于RRC_IDLE或RRC_CONNECTED态的集群终端能够及时获知当前组呼在目标小区的TX_HFN，进而保证集群终端能够在进行小区选择后对目标小区广播的组播下行信息进行正确的解密和完整性校验，保证移动场景下集群组呼业务的连续性，为集群系统提供可靠的安全保障。
附图说明
图1为安全参数格式示意图；
图2为本申请实施例提供的集群系统中实现安全参数同步的方法流程示意图；
图3为本申请实施例中的TX_HFN配置信息的格式示意图；
图4为本申请实施例中第二小区存储邻区TX_HFN的流程示意图；
图5为本申请实施例中小区所在基站广播的邻区TX_HFN配置信息的示意图。
具体实施方式
本申请提供的一种集群系统中实现安全参数同步的方法，主要思想是，当新建组呼或进行中的组呼发生HFN变化时，小区应向所有邻区通知更新后的TX_HFN配置；小区存储接收到的邻区TX_HFN配置信息，并在收到邻区TX_HFN配置信息通知以及迟后接入周期到达时，在管辖范围内广播邻区TX_HFN配置信息。集群终端可在移动到目标小区之前提前获知目标小区组呼的TX_HFN配置信息，从而保证在目标小区对同一群组进行正确的解密和完整性校验。当接收到组呼释放后，集群终端和小区应删除相应的TX_HFN配置信息。本申请技术方案能够保证在移动场景下，处于RRC_IDLE或RRC_CONNECTED态的集群终端能够及时获知当前组呼在目标小区的TX_HFN，进而保证集群终端能够在进行小区选择后对目标小区广播的组播下行信息进行正确的解密和完整性校验，保证移动场景下集群组呼业务的连续性，为集群系统提供可靠的安全保障。
为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
本申请实施例提供的一种集群系统中实现安全参数同步的方法流程如图2所示，该实施例中涉及的第一小区和第二小区互为邻小区。该流程包括：
步骤201：当第一小区开始组呼或组呼过程中发送端超帧号TX_HFN发生变化时，第一小区向第一小区的邻小区通知最新的TX_HFN配置信息，所述TX_HFN配置信息包括第一小区的全局小区标识、第一小区中组呼对应的群组号码和TX_HFN。图3给出了本申请实施例中的TX_HFN配置信息的格式示意图。
步骤202：第二小区接收TX_HFN配置信息，存储与第二小区中正在进行的组呼对应群组号码一致的TX_HFN配置信息。
图4给出了第二小区存储邻区TX_HFN的流程，包括：
步骤401：第二小区接收来自邻小区的TX_HFN配置信息。
步骤402：判断本小区是否具有与所述TX_HFN配置信息对应的群组号码的组呼，若是执行步骤403，否则执行步骤404。
步骤403：存储所述TX-HFN配置信息中的TX-HFN、邻区全局小区标识，并结束本流程。
步骤404：丢弃接收到的TX-HFN配置信息。
显而易见，第二小区除了接收来自第一小区的TX-HFN配置信息之外，也会接收与之相邻的其它小区的TX-HFN配置信息。表1示出了本申请实施例中第二小区所存储的邻区TX_HFN配置信息。对应同一个群组号码有多个进行该组呼的邻区小区标识，对应于每一个邻区小区标识分别有一个TX-HFN的取值。
表1
步骤203：当满足预定义的触发条件时，第二小区所在基站向第二小区范围内的集群终端广播发送邻区TX_HFN配置信息。
邻区TX_HFN配置信息包含组呼群组号码、群组号码对应的邻区全局小区标识和TX_HFN等。图5示出了小区所在eNodeB广播的邻区TX_HFN配置信息的一个示例。邻区TX_HFN配置信息可通过新增消息实现，也可通过修改现有消息实现，本申请不对实现方式进行限制。
所述触发条件可以是第二小区接收到TX_HFN配置信息，或者当第二小区进行中组呼的迟后接入周期到达。
步骤204：第二小区范围内的集群终端接收到邻区TX_HFN配置信息，存储并记录其进行中组呼对应的邻区TX_HFN配置信息。
表2示出了本申请实施例中集群终端所存储的进行中组呼的邻区TX_HFN配置信息，其中包括本集群终端所在小区的进行中组呼的群组号码，所在小区的邻小区的标识，以及每个邻小区的TX_HFN取值。
表2
步骤205：所述集群终端移动到第二小区的邻小区进行小区选择后，集群终端根据当前所在小区的全局小区标识和空口接收到的下行广播消息内的群组号码，在已存储的TX_HFN中获取当前进行中组呼在当前所在小区的最新TX_HFN取值。
在获取到TX_HFN取值后，集群终端结合从当前所在小区接收到的分组数据汇聚协议PDCP协议数据单元PDU内的PDCP SN对PDCP PDU进行解密和完整性校验，保证移动前后组呼的连续性。
较佳地，如果采用存储的TX_HFN无法进行正确的解密和完整性校验，则集群终端采用TX_HFN-1和TX_HFN+1分别尝试进行解密和完整性校验，以确定正确的TX_HFN。采用TX_HFN-1的原因在于，目标小区侧可能会存在调度繁忙的问题，即目标小区将变化后的TX_HFN通知通过源小区发送给集群终端，但是集群终端进入目标小区后接收到的可能是缓存的先前的分组；采用TX_HFN+1的原因在于，由于目标小区通知源小区过程和源小区广播发送邻区配置过程存在一定的时延，此时集群终端移动到了目标小区而TX_HFN未来得及更新。
如果集群终端在新的小区进行小区选择后，未查询到先前存储的对应群组的TX_HFN配置信息，则集群终端认为新小区未进行本群组号码对应的组呼业务，集群终端后续可通过正常的集群组呼过程（如组呼扩建）加入组呼。
特别地，小区和集群终端都应在接收到组呼释放消息后，及时删除所存储的TX_HFN配置信息。具体地说，对于集群终端来说，当接收到组呼释放消息时，则集群终端在已存储的TX_HFN配置信息中删除组呼释放消息中群组号码对应的TX_HFN配置信息；对于小区来说，当接收到组呼释放消息时，则小区删除所存储的与该群组号码对应的TX_HFN配置信息。
当集群终端或小区长时间没有收到组呼下行数据，且未收到组呼释放消息，则集群终端或小区将自动删除相应群组对应的TX_HFN配置信息。
本申请提出的集群系统中实现安全参数（COUNT）同步的方法，可以实现如下有益技术效果：
1)所述方法可保证集群终端能够在移动到目标小区之前获知当前组呼在目标小区的TX_HFN配置信息，从而能够在目标小区进行小区选择之后能够及时进行正确的解密和完整性校验。
2)所述方法支持处于RRC_IDLE或RRC_CONNECTED状态的集群终端都能够及时获知目标小区的TX_HFN配置信息，保证RRC_IDLE和RRC_CONNECTED状态的集群终端都能够在小区间切换或小区选择后，仍然能够进行正确的解密和完整性校验，保证同一组呼过程的连续性。
3)所述方法在接收到组呼释放后，集群终端和小区会及时释放群组号码对应的TX_HFN配置信息，从而节省存储空间。以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种集群系统中移动场景下实现安全参数同步的方法，其特征在于，包括：
A、当满足预定义的触发条件时，第二小区所在基站向第二小区范围内的集群终端广播发送邻区发送端超帧号TX_HFN配置信息；所述邻区TX_HFN配置信息包括一个或多个群组号码，对应同一个群组号码有多个进行该群组号码的组呼的邻区小区标识，对应于每一个邻区小区标识分别有一个TX-HFN的取值；
B、第二小区范围内的集群终端接收到邻区TX_HFN配置信息，存储并记录其进行中组呼对应的邻区TX_HFN配置信息；
C、所述集群终端移动到第二小区的邻小区进行小区选择后，集群终端根据当前所在小区的全局小区标识和空口接收到的下行广播消息内的群组号码，在已存储的邻区TX_HFN配置信息中获取当前进行中组呼在当前所在小区的最新TX_HFN取值；
其中，步骤A所述预定义的触发条件为：第二小区接收到TX_HFN配置信息，或者当第二小区进行中组呼的迟后接入周期到达。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A之前进一步包括：
AA1、第一小区向第一小区的邻小区通知最新的TX_HFN配置信息，所述TX_HFN配置信息包括第一小区的全局小区标识、第一小区中组呼对应的群组号码和TX_HFN；所述第一小区为第二小区的邻小区；
AA2、第二小区接收TX_HFN配置信息，存储与第二小区中正在进行的组呼对应群组号码一致的TX_HFN配置信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一小区向第一小区的邻小区通知最新的TX_HFN配置信息为：
当第一小区开始组呼或组呼过程中发送端超帧号TX_HFN发生变化时，第一小区向第一小区的邻小区通知最新的TX_HFN配置信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤AA2包括：
AA2-1、第二小区接收来自邻小区的TX_HFN配置信息；
AA2-2、第二小区判断本小区是否具有与所述TX_HFN配置信息对应的群组号码的组呼，若是执行步骤AA2-3，否则执行步骤AA2-4；
AA2-3、第二小区存储所述TX-HFN配置信息中的TX-HFN、邻区全局小区标识，并结束本流程；
AA2-4、丢弃接收到的TX-HFN配置信息。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，步骤C之后进一步包括：
D、集群终端将当前所在小区的最新TX_HFN取值结合从当前所在小区接收到的分组数据汇聚协议PDCP协议数据单元PDU内的PDCP序列号对PDCP PDU进行解密和完整性校验。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若步骤D中无法进行正确的解密和完整性校验，则步骤D之后进一步包括：将所述最新TX_HFN取值加1或减1后，返回步骤D。
7.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，集群终端或第二小区接收到组呼释放消息时，则在已存储的TX_HFN配置信息中删除组呼释放消息中群组号码对应的邻区TX_HFN配置信息。
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