CN1705404A - 能移交加密参数的无线电网络控制器 - Google Patents

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Abstract

在无线电网络控制器(RNC)(2)中，控制部分(22)从一个用于执行FP(帧协议)和MAC(介质访问控制)的协议处理的协议处理部分(231)读取加密参数，并且在另一个协议处理部分(232)中设置加密参数。通过从协议处理部分(231)向其他协议处理部分(232)移交加密参数，电话呼叫得以继续，并且用户设备(UE)41不会意识到处理的移交。

Description

能移交加密参数的无线电网络控制器
技术领域
本发明涉及无线电网络控制器、移动通信系统及其运行控制方法，更具体地说，本发明涉及用在宽带码分多址(W-CDMA)通信系统中的无线电网络控制器的协议处理部分中的切换方法。
背景技术
W-CDMA通信系统作为由第三代伙伴项目(3GPP)定义的一种移动通信系统的世界标准，包括无线电网络控制器(RNC)。无线电网络控制器(RNC)的功能之一是用于在无线电接口中处理用户数据的协议处理。
无线电网络控制器(RNC)包括多个协议处理部分。假定具体的协议处理部分可以经受固件更新或硬件更新。这种情况下，一种更新具体协议处理部分的方法是使具体的协议处理部分进入阻塞状态从而不接收新的呼叫。然而，这种方法的缺点是由于在通信期间需要等待呼叫的完成，因此在工作时花费时间较长。
另一种方法是强制性地关掉具体协议处理部分的呼叫。然而，这种方法的缺点是导致在通信期间呼叫的服务质量的下降。
此外，根据3GPP，有一种用于移交协议处理的处理称为重分配。然而，重分配处理的缺点是用作移动通信终端的用户设备(UE)必须有意识地运行。
与本发明有关的各种其他技术也是公知的。作为示例，美国专利申请公开No.US 2004/0009773A1公开了“Mobile Communication System andOperation Control Method thereof”。根据US 2004/0009773A1，用在无线电接入网络(RAN)中的ATM(异步传输模式)网络是IP(因特网协议)组网的。无线电接入网络(RAN)包括用于信号处理的C平面处理设备和以物理上分离的方式提供的用于用户数据处理的多个U平面处理设备。对于U平面处理设备，预备了一个独立于一个或多个活动U平面处理设备的备份U平面处理设备。当在活动U平面处理设备中发生拥塞时，部分处理被切换到备份U平面处理设备，并由备份U平面处理设备继承。然而，在US 2004/0009773A1中公开的技术试图执行负载分配处理以使得处理不再处于集中状态，而不是通过完全使具体协议处理部分进入阻塞状态来更新具体协议处理部分的固件或硬件。
此外，Tokkai的日本未审查专利公开No.Hei 5-244,225或JP-A 5-244,255公开了“Uninterruptible System Changeover Method”，其通过允许活动系统和备用(备份)系统在活动系统和备用(备份)系统之间的转换期间相互转交协议处理状态，来实现活动系统和备用(备份)系统之间的转换，而不在通信期间引起中断。然而，在JP-A 5-244,255中公开的技术没有考虑应用到移动通信系统中的无线电网络控制器(RNC)的协议处理部分的情形。更具体地说，移动通信系统中的无线电网络控制器(RNC)的协议处理部分包括对用户数据执行加密处理的功能。在对无线电网络控制器(RNC)中的协议处理部分执行固件更新或硬件更新时，有必要在考虑加密参数的情况下执行活动系统和备用(备份)系统之间的转换，其中加密参数是用于加密处理的参数。因为在JP-A 5-244,255中公开的技术没有试图应用到移动通信系统，所以在JP-A 5-244,255中公开的技术不能实际应用到对无线电网络控制器(RNC)中的协议处理部分执行固件更新或硬件更新的情形。
授予Costa等人的美国专利No.6,668,170公开了“Mobile RadioTelecommunications System with Synchronized Handover”。根据Costa等人，在诸如通用移动电话系统的移动无线电网络中，为了将移动控制从服务RNC(无线电网络控制器)移交或重分配到目标RNC，目标RNC通过lur链路向服务RNC发送请求，并且服务RNC返回帧定时信息。对于该上行链路，目标RNC将用户平面与服务RNC同步，从而使得两个控制器都能够同步发送相同的分组。核心网络可以抑制重复的分组。然而，Costa等人仅仅公开了从服务RNC到目标RNC的移动控制的移交或重分配，Costa等人既没有公开，也没有教导在无线电网络控制器(RNC)中从一个协议处理部分到另一个协议处理部分的加密参数的移交。
Tokkai的日本未审查专利公开No.2001-144,806或JP-A 2001-144806公开了“Network Address Takeover Method for Duplex System，DuplexSystem having Network Address Takeover Function and RecordingMedium”，以提供双工系统的网络地址转交(移交)方法。然而，JP-A2001-144806仅仅公开了网络地址的接管(移交)，JP-A 2001-144806既没有公开，也没有教导在无线电网络控制器(RNC)中从一个协议处理部分到另一个协议处理部分的加密参数的移交。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种无线电网络控制器，所述无线电网络控制器在从多个协议处理部分中的某一个切换到另一个的情形中，能够连续地通信，而不中断电话呼叫(用户数据)。
本发明的另一个目的是提供一种所述类型的无线电网络控制器，其中，协议处理部分的切换不引起移动通信终端的有意识的操作。
随着描述的进行，本发明的其他目的将变清楚。
根据本发明的一个方面，提供了一种用在移动通信系统中的无线电网络控制器。所述无线电网络控制器包括多个协议处理部分，每个都根据预定协议对用户数据执行加密处理。当用于用户数据的协议处理部分从第一协议处理部分切换到第二协议处理部分时，控制部分控制用于用户数据的协议处理部分，以从第一协议处理部分向第二协议处理部分移交第一协议处理部分中的加密参数。
根据本发明的另一个方面，一种移动通信终端包括至少一个无线电网络控制器。所述至少一个无线电网络控制器包括多个协议处理部分和控制部分，每个协议处理部分都根据预定协议对用户数据执行加密处理，当用于用户数据的协议处理部分从第一协议处理部分切换到第二协议处理部分时，控制部分控制用于用户数据的协议处理部分，以从第一协议处理部分向第二协议处理部分移交第一协议处理部分中的加密参数。第二协议处理部分可在另一个无线电网络控制器中提供。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用在包括至少一个无线电网络控制器的移动通信系统中的操作控制方法。所述至少一个无线电网络控制器包括多个协议处理部分，每个协议处理部分都根据预定协议对用户数据执行加密处理。所述操作控制方法包括以下步骤：当用于用户数据的协议处理部分从第一协议处理部分切换到第二协议处理部分时，控制用于用户数据的协议处理部分，以从第一协议处理部分向第二协议处理部分移交第一协议处理部分中的加密参数。
附图说明
图1示出了根据本发明第一实施例的移动通信系统的框图；
图2是用于描述图1中所示的移动通信系统的运行的顺序图；
图3示出了根据本发明第二实施例的移动通信系统的框图；
图4示出了根据本发明第三实施例的移动通信系统的框图。
具体实施方式
参考图1，对根据本发明第一实施例的移动通信系统进行描述。图示的移动通信系统包括无线电接入网络RAN。无线电接入网络RAN包括无线电网络控制器(RNC)2和第一到第m无线电基站(节点B)31到3m，其中m代表不小于2的第一正整数。无线电网络控制器(RNC)2经由lu接口连接到核心网络(CN)1。另外，无线电网络控制器(RNC)2经由lub接口连接到第一到第m无线电基站(节点B)31到3m。移动通信系统包括在第一到第m无线电基站(节点B)31到3m下服务的第一到第k移动单元(UE)41、42、...和4k，其中k代表不小于2的第二正整数。换句话说，第一到第m无线电基站(节点B)31到3m经由无线电接口连接到第一到第k移动单元。
移动单元(UE)被称为用户设备或移动通信终端。
无线电网络控制器(RNC)2包括lu-IF部分21，控制部分22，第一到第n协议处理部分231、232、...和23n，以及lub-IF部分24，其中n代表不小于2的第三正整数。控制部分22具有下述功能：从第一到第n协议处理部分231到23n中的每一个调用加密参数；设置每个协议处理部分中的加密参数；指示lub-IF部分24和lu-IF部分21改变用户数据的连接目的地。
第一到第n协议处理部分231到23n中的每一个具有下述功能：终止在3GPP中定义的帧协议(FP)和介质访问控制(MAC)中的每个协议；对用户数据加密和解密；根据控制部分22的指示通知加密参数；根据控制部分22的请求执行加密设置并且在加密开始后作出回复。
lub-IF部分24具有下述功能：根据控制部分22的指示，将上行链路上的用户数据传送到对应的协议处理部分；将从协议处理部分发送的下行链路上的用户数据传送到对应的无线电基站(节点B)；切换那些用户数据的传送目的地(例如，将向第一协议处理部分231传送的传送目的地切换到第二协议处理部分232)。
在这种情况下，lub-IF部分24的功能是根据控制部分22的指示，将从无线电基站(节点B)发送的上行链路上的用户数据传送到第一到第n协议处理部分231-23n中的一个，并且接收从所有第一到第n协议处理部分231-23n发送的下行链路上的用户数据以传送到无线电基站(节点B)。即，lub-IF部分24具有这样的功能：允许在接收时从多个无线电基站接收，并且在发送时只向一个无线电基站发送。
lu-IF部分21具有下述功能：根据控制部分22的指示将下行链路上的用户数据传送到对应的协议处理部分；将从协议处理部分发送的上行链路上的用户数据传送到对应的核心网络(CN)1；切换那些用户数据的传送目的地(例如，将向第一协议处理部分231传送的传送目的地切换到第二协议处理部分232)。
在这种情况下，lu-IF部分21的功能是根据控制部分22的指示，将从核心网络(CN)1发送的下行链路上的用户数据传送到第一到第n协议处理部分231-23n中的一个，并且接收从所有第一到第n协议处理部分231-23n发送的上行链路上的用户数据以传送到核心网络(CN)1。即，lu-IF部分21具有这样的功能：允许在接收时从多个核心网络接收，并且在发送时只向一个核心网络发送。
因为lub-IF部分24和lu-IF部分21都具有允许在接收时从多个接收而发送时只向一个发送的功能，所以可以不间断地执行第一到第n协议处理部分231-23n的切换处理。
此外，可以对无线电基站(节点B)实现lub接口，对核心网络(CN)实现lu接口，并且在异步传输模式(ATM)和因特网协议(IP)二者中的无线电网络控制器(RNC)中的多个功能之间实现接口。因为核心网络(CN)1、第一到第m无线电基站(节点B)31-3m、和第一到第k移动单元(UE)41-4k作为图1中所示的移动通信系统的组件，都是由3GPP定义的公知组件，并且不与本发明直接相关，所以省略其详细结构。
参考图2，对图1中所示的无线电网络控制器(RNC)2的特殊操作进行描述。图2的顺序图示了无线电网络控制器的操作。描述的内容是这样的情形中的操作：在该情形中，当前在第一协议处理部分231中处理的用户数据被传送到第二协议处理部分232，以执行第一协议处理部分231的固件更新或硬件交换。
在这样的情况下，第一协议处理部分231对用户数据执行加密处理(步骤100)，在lu-IF部分21中核心网络(CN)1的连接目的地是第一协议处理部分231(步骤101)，在lub-IF部分24中移动单元(UE)的连接目的地是第一协议处理部分231(步骤102)。
在这种状态下，当开始传送时(步骤200)，控制部分22向第一协议处理部分231发出加密参数调用请求(步骤201)，并且第一协议处理部分231通过加密参数调用回复，告知控制部分22加密参数(步骤202)。
在这种情况下，所告知的加密参数是用于加密处理的参数，这些参数是32位长的加密顺序号，长顺序号的超帧号(hyper frame number)HFN和短顺序号的连接帧号(connection frame number)CFN，这些都在3GPP中有定义。在第一协议处理部分231中对超帧号HFN和连接帧号CFN进行计数。控制部分22保持有从第一协议处理部分231调用得到的加密参数的超帧号HFN和连接帧号CFN(步骤203)。
随后，控制部分22将资源捕获请求发送到第二协议处理部分232(步骤204)。响应于该资源捕获请求，第二协议处理部分232发送由3GPPTS25.402定义的“DL传输信道同步”(步骤205)，接收来自于第一无线电基站(节点B)的“UL传输信道同步”(步骤206)，并且将资源捕获回复发送到控制部分22(步骤207)。
如果第二协议处理部分232识别出要发送的连接帧号CFN的发送定时，则可执行“传输信道同步”。在图示示例中，执行“传输信道同步”以确定正确的发送定时。另外，假定lub-IF部分24一发送/接收“传输信道同步”，就向/从第二协议处理部分232发送/接收数据。lub-IF部分24有必要标识出帧是数据帧还是控制帧，并且如果帧是控制帧时总是这样作。另外，可以通过参考在3GPP TS25.427中描述的帧类型FT，来标识数据帧和控制帧。
随后，控制部分22将预设的边际值(margin value)加到所持有的连接帧号CFN，以获得或生成用于加密设置的新的超帧号HFN和新的连接帧号CFN(步骤208)。这种情况下，如果将边际值加上连接帧号CFN所获得的结果就跨越至0，则控制部分2将超帧号HFN递增1，以获得用于加密设置的超帧号HFN。
原因如下。因为连接帧号CFN的值在0和255之间，所以255被递增为0。当执行加密处理时，在连接帧号CFN跨越至0以使得从255转变到0情形下，有必要使超帧号HFN递增1。因此，为了移交加密参数，就需要这种安排。具体地说，假定所保持的超帧号HFN和所保持的连接帧号CFN分别等于1和254，即HFN＝1且CFN＝254，并且边际值等于4。这种情况下，所设置的超帧号HFN和连接帧号CFN分别为2和2，即HFN＝2且CFN＝2。
现在将描述将边际值加到连接帧号CFN的原因。有必要指定开始加密处理的时间，即，“激活时间”。“激活时间”有必要考虑切换协议处理部分时的内部处理延迟。因此，有必要生成未来的“激活时间”，从而使得对于当前连接帧号CFN考虑了内部处理延迟。
随后，控制部分22将加密设置请求以及用于加密设置的所计算的超帧号HFN和连接帧号CFN一起发送到第二协议处理部分232，其中加密设置根据加密设置请求而被执行(步骤209)。在利用所设置的超帧号HFN和连接帧号CFN开始加密处理之后(步骤210)，第二协议处理部分232将加密设置回复发送到控制部分22(步骤211)。这种情况下，所设置的连接帧号CFN被称为用于以上述方式开始加密处理的“激活时间”。第二处理部分232对其中的连接帧号CFN计数。当连接帧号CFN达到“激活时间”时，开始加密处理。
随后，控制部分22基于从第二协议处理部分232发送来的加密设置回复，确认在第二协议处理部分232中已开始加密处理，并且将连接目的地切换请求发送到lu-IF部分21和lub-IF部分24(步骤212和213)。
尽管lu-IF部分21用在第一协议处理部分231中设置的核心网络(CN)1的连接目的地进行操作，但是lu-IF部分21根据从控制部分22发送的连接目的地切换请求，将核心网络(CN)1的连接目的地改变为第二协议处理部分232，并且将连接目的地切换回复发送到控制部分22(步骤214)。
尽管lub-IF部分24用在第一协议处理部分231中设置的第一移动单元(UE)41的连接目的地进行操作，但是lub-IF部分24根据从控制部分22发送的连接目的地切换请求，将第一移动单元(UE)41的连接目的地改变为第二协议处理部分232，并且将连接目的地切换回复发送到控制部分22(步骤215)。
最后，控制部分22将资源释放请求发送到第一协议处理部分231(步骤216)。响应于该资源释放请求，第一协议处理部分231释放被请求的资源，并且将资源释放回复发送到控制部分22(步骤217)。因此，在lu-IF部分21中核心网络(CN)1的连接目的地被切换为第二协议处理部分232(步骤104)，而在lub-IF部分24中第一移动单元(UE)41的连接目的地被切换为第二协议处理部分232(步骤105)。并且，第二协议处理部分232对用户数据执行加密处理(步骤103)。
因为上述一系列操作和控制在无线电网络控制器(RNC)2内部执行，所以移动单元(UE)和核心网络(CN)不需要利用本发明的操作进行处理。
参考图3，对根据本发明第二实施例的移动通信系统进行描述。图示的移动通信系统除了无线电接入网络RAN与图1中所示的相比有所修改以外，在结构和操作上都与图1中所示的移动通信系统相似，修改处将在后面变清楚。与图1中相似的部分以相同的标号表示。在无线电接入网络RAN中，lub-IF部分和lu-IF部分的功能被从无线电网络控制器(RNC)2A的组件中取出到移动单元(UE)侧和核心网络(CN)侧。
更具体地说，无线电接入网络RAN包括lu-IF部分21、无线电网络控制器(RNC)2A、第一到第m lub-IF部分241-24m，以及第一到第m无线电基站(节点B)31-3m。无线电网络控制器(RNC)2A包括控制部分22和第一到第n协议处理部分231-23n。第一到第m lub-IF部分241-24m不是无线电网络控制器(RNC)2A中的组件，并且与第一到第m基站(节点B)31-3m有1对1的对应关系。lu-IF部分21不是无线电网络控制器(RNC)2A中的组件，并且对应于核心网络(CN)1。图3中所示移动通信系统的操作与结合图2所描述的相似。
参考图4，对根据本发明第三实施例的移动通信系统进行描述。图示的移动通信系统除了无线电接入网络RAN与图1中所示的相比有所修改以外，在结构和操作上都与图1中所示的移动通信系统相似，修改处将在后面变清楚。与图1中相似的部分以相同的标号表示。
无线电接入网络RAN包括主无线电网络控制器(RNC)2a、辅助无线电网络控制器(RNC)2b、第一到第m主无线电基站(节点B)31a-3ma，以及第一到第m辅助无线电基站(节点B)31b-3mb。
主无线电网络控制器(RNC)2a经由lu接口连接到核心网络(CN)1。主无线电网络控制器(RNC)2a经由lub接口连接到第一到第m主无线电基站(节点B)31a-3ma。同样地，辅助无线电网络控制器(RNC)2b经由lu接口连接到核心网络(CN)1。辅助无线电网络控制器(RNC)2b经由lub接口连接到第一到第m辅助无线电基站(节点B)31b-3mb。主无线电网络控制器(RNC)2a和辅助无线电网络控制器(RNC)2b经由lur接口相互连接。
主无线电网络控制器(RNC)2a包括主lu-IF部分21a、主控制部分22a、第一到第n主协议处理部分231a、232a、...和23na、主lub-IF部分24a以及主lur-IF部分25a。类似地，辅助无线电网络控制器(RNC)2b包括辅助lu-IF部分21b、辅助控制部分22b、第一到第n辅助协议处理部分231b、232b、...和23nb、辅助lub-IF部分24b以及辅助lur-IF部分25b。
主lur-IF部分25a和辅助lur-IF部分25b经由lur接口相互连接。主lur-IF部分25a具有用接口连接辅助无线电网络控制器(RNC)2b的功能，而辅助lur-IF部分25b也具有用接口连接主无线电网络控制器(RNC)2a的功能。
以与结合图2所述操作类似的方式，可以从主无线电网络控制器(RNC)2a中的一个协议处理部分向辅助无线电网络控制器(RNC)2b中的另一个协议处理部分移交处理，并且可以沿相反的方向移交处理。
第一到第n主协议处理部分231a-23na由主控制部分22a控制，而第一到第n辅助协议处理部分231b-23nb由辅助控制部分22b控制。主控制部分22a和辅助控制部分22b具有相互控制的功能。因此，主控制部分22a不直接控制辅助无线电网络控制器(RNC)2b中的第一到第n辅助协议处理部分231b-23nb，而是经由辅助控制部分22b控制第一到第n辅助协议处理部分231b-23nb。类似地，辅助控制部分22b不直接控制主无线电网络控制器(RNC)2a中的第一到第n主协议处理部分231a-23na，而是经由主控制部分22a控制第一到第n主协议处理部分231a-23na。
尽管迄今已结合本发明的某些实施例描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说，很容易就可以以各种其他方式实施本发明。
本申请要求在先的日本专利申请JP 2004-163933的优先权，其内容通过参考被结合于此。

Claims (14)

1.一种用在移动通信系统中的无线电网络控制器，所述无线电网络控制器包括：
多个协议处理部分，每个都根据预定协议对用户数据执行加密处理；以及
控制部分，当用于所述用户数据的协议处理部分从第一协议处理部分切换到第二协议处理部分时，所述控制部分控制用于所述用户数据的协议处理部分，以从所述第一协议处理部分向所述第二协议处理部分移交所述第一协议处理部分中的加密参数。
2.如权利要求1所述的无线电网络控制器，其中，所述控制部分从所述第一协议处理部分读取所述加密参数，以在所述第二协议处理部分中设置所述加密参数。
3.如权利要求1所述的无线电网络控制器，其中，所述控制部分从所述第一协议处理部分读取所述加密参数，在考虑处理延迟的情况下针对所述加密参数生成新的加密参数，以在所述第二协议处理部分中设置所述新的加密参数。
4.如权利要求1所述的无线电网络控制器，其中，所述控制部分响应于将所述加密参数移交到所述第二协议处理部分的操作的结束，将所述用户数据的连接目的地切换到所述第二协议处理部分中。
5.一种包括至少一个无线电网络控制器的移动通信系统，所述至少一个无线电网络控制器包括：
多个协议处理部分，每个都根据预定协议对用户数据执行加密处理；以及
控制部分，当用于所述用户数据的协议处理部分从第一协议处理部分切换到第二协议处理部分时，所述控制部分控制用于所述用户数据的协议处理部分，以从所述第一协议处理部分向所述第二协议处理部分移交所述第一协议处理部分中的加密参数。
6.如权利要求5所述的移动通信系统，其中，所述控制部分从所述第一协议处理部分读取所述加密参数，以在所述第二协议处理部分中设置所述加密参数。
7.如权利要求5所述的移动通信系统，其中，所述控制部分从所述第一协议处理部分读取所述加密参数，在考虑处理延迟的情况下针对所述加密参数生成新的加密参数，以在所述第二协议处理部分中设置所述新的加密参数。
8.如权利要求5所述的移动通信系统，其中，所述控制部分响应于将所述加密参数移交到所述第二协议处理部分的操作的结束，将所述用户数据的连接目的地切换到所述第二协议处理部分中。
9.如权利要求5所述的移动通信系统，其中，所述第二协议处理部分在另一个无线电网络控制器中提供。
10.一种在包括至少一个无线电网络控制器的移动通信系统中的操作控制方法，所述至少一个无线电网络控制器包括多个协议处理部分，每个协议处理部分都根据预定协议对用户数据执行加密处理，所述操作控制方法包括以下步骤：
当用于所述用户数据的协议处理部分从第一协议处理部分切换到第二协议处理部分时，控制用于所述用户数据的协议处理部分，以从所述第一协议处理部分向所述第二协议处理部分移交所述第一协议处理部分中的加密参数。
11.如权利要求10所述的操作控制方法，其中，所述控制步骤包括以下步骤：
从所述第一协议处理部分读取所述加密参数；以及
在第二协议处理部分中设置所述加密参数。
12.如权利要求10所述的操作控制方法，其中，所述控制步骤包括以下步骤：
从所述第一协议处理部分读取所述加密参数；
在考虑处理延迟的情况下针对所述加密参数生成新的加密参数；以及
在所述第二协议处理部分中设置所述新的加密参数。
13.如权利要求10所述的操作控制方法，其中，还包括以下步骤：
响应于将所述加密参数移交到所述第二协议处理部分的操作的结束，将所述用户数据的连接目的地切换到所述第二协议处理部分中。
14.如权利要求10所述的操作控制方法，其中，所述第二协议处理部分在另一个无线电网络控制器中提供。
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