DE69929535T2

DE69929535T2 - Rahmensynchronisierungsmechanismus

Info

Publication number: DE69929535T2
Application number: DE69929535T
Authority: DE
Inventors: Fabio Longoni; Jukka Vialen; Valtteri Niemi; Jukka Ranta
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Sisvel International SA
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2019-11-06
Also published as: EP1125449A2; BR9915081A; EP1610474A3; AU1273900A; US7085294B2; ATE316317T1; ATE538617T1; EP1610474B1; EP1125449B1; CN1421108A; JP3519688B2; BR9915081B1; EP1610474A2; FI991184A; FI991184A0; JP2002530021A; US20010046240A1; EP1610474A8; FI106494B; WO2000028744A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und eine Ausrüstung für die Synchronisation von Rahmen, die über mehrere parallele Übertragungswege in einem Telekommunikationsnetz übertragen werden.
Eine Rahmensynchronisation ist in der WO 98/57450, der WO 95/08899 und der WO 97/47111 diskutiert, wobei die erste zum Prioritätsdatum dieser Anwendung nicht veröffentlicht war.
Die WO 98/57450, ein Dokument, das unter Art. 54(3) EPÜ fällt, beschreibt eine Synchronisationskommunikation gerahmter Daten über asynchrone Basisstationen durch das Aussenden der Systemrahmenzählerzustände von einem zentralen Knoten an die Basisstationen. Die Basisstationen weisen lokale Rahmenzähler auf, die lokale Rahmenzählerzustände erzeugen, die in Korrelation zu den Systemrahmenzählerzuständen stehen. Die Übertragung von Information wird synchronisiert unter Verwendung von Rahmennummern, die durch die lokalen Rahmenzählerzustände gegeben sind. Die Rahmennummern zeigen an, in welchem Rahmen ein Datenpaket übermittelt werden wird. Die Rahmennummern können von Versatzmessungen abgeleitet werden, die in den Basisstationen ausgeführt werden, und von Zeitvorgabevoreilungswerten und Versatzmessungen, die im zentralen Knoten berechnet werden.
Die WO 95/08899 beschreibt eine Synchronisationsübertragung zwischen Benutzersignalen zwischen Basisstationen und Mobilstationen während einer weichen Übergabe, um eine Signaldiversität in der Mobilstation zu ermöglichen. Die Mobilstation überträgt Signale über Basisstationen durch die Verwendung digitaler Rahmen, die in der Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungsrichtung übertragen werden. Die Verzögerung der terrestrischen Wege zwischen den Basisstationen und der Mobilvermittlungsstelle wird durch eine Zeitausrichtung kompensiert. Die Basisstationen senden Zeitausrichtungsanforderungen an die Vermittlungsstelle, die die Rahmenzeitausrichtung der Abwärtsverbindungsübertragung durchführt, indem sie Anforderungen von allen Basisstationen berücksichtigt.
Die WO 97/47111 beschreibt das Verschlüsseln einer Datenübertragung in einem Datenrahmenmodus. In dem System werden Datenpakete unter Verwendung eines Chiffrierschlüssels verschlüsselt. Synchronisationsdaten werden an die Datenrahmen angefügt, und ihr Wert wird bei der Übertragung der Datenrahmen geändert. Nach dem Entschlüsseln kann der Empfänger die Datenrahmensequenznummer, die als das Synchronisationsdatum verwendet wurde, herausfinden.
1A zeigt ein Telekommunikationsnetzwerk, auf das die Erfindung angewandt werden kann. Das Telekommunikationsnetzwerk könnte ein sogenanntes zellulares Mobilnetzwerk der dritten Generation, wie UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) sein. Das Telekommunikationsnetzwerk umfasst einen ersten Endknoten, wie eine Mobilstation MS, und einen zweiten Endknoten, wie einen Funknetzwerkkontroller RNC1, RNC2. Das Netzwerk umfasst auch mehrere Mittenknoten, wie Basisstationen BS1 bis BS4. Die Information, die zwischen den Knoten zu senden ist, ist als Rahmen formatiert, und mindestens einige Rahmen werden zwischen den Endknoten über mindestens zwei Mittenknoten gesandt. Der erste Mittenknoten, über den eine Verbindung zwischen den Endknoten errichtet wird, wird als ein erster Mittenknoten bezeichnet. Die anderen Mittenknoten, die der Verbindung später hinzugefügt werden, werden als zweite Mittenknoten bezeichnet. In der Technologie des zellularen Netzwerks wird die Technik der Lenkung von Rahmen über mehrere Mittenknoten Makrodiversität, Diversitätskombination oder weiche Übergabe (soft handover) genannt.
1B zeigt ein Problem, das mit dem System, wie es in 1A gezeigt ist, verbunden ist. Von diesem Punkt an wird die Erfindung unter Verwendung von Konzepten und Terminologie von zellularen Netzwerken, insbesondere UMTS, beschrieben, aber es sollte beachtet werden, dass die Erfindung auf andere Telekommunikationsnetzwerke anwendbar, bei denen die Mittenknoten (die Basisstationen) miteinander und/oder den Endknoten (MS, RNC) nicht synchronisiert sind. Mit anderen Worten, die verschiedenen Knoten verwenden nicht eine gemeinsame Zeitvorgabe-Referenz und/oder eine Rahmennummerierungssequenz. Die aktuelle UMTS-Literatur bevorzugt den Ausdruck Benutzerausrüstung (User Equipment, UE), aber in dieser Anmeldung wird der Ausdruck Mobilstation (MS) verwendet.
Gemäß der aktuellen Vorstellung von UMTS wird ein gewisser Verkehrsüberhang eliminiert, indem Rahmennummern mit den Rahmen über die Funkschnittstelle Uu (das ist auf einem Verkehrskanal) nicht übertragen werden. Stattdessen werden in der Richtung BS zu MS die Rahmennummern an alle Mobilstationen gleichzeitig gesandt, und in der Richtung BS zum RNC addieren die Basisstationen die Rahmennummern in einer Modulo-p-Sequenz, wobei der aktuell vorgeschlagene Weg für p 72 ist. Mit anderen Worten, die Rahmennummern wiederholen sich zyklisch: 0, 1, ..., 71, 0, 1 etc. Die Basisstationen sind miteinander nicht synchronisiert. Somit sind die Rahmennummern relativ und somit als solche bedeutungslos ohne zumindest impliziter Information über die Zeitvorgabe-Referenz auf der die Rahmennummern basieren. In Abhängigkeit vom Standpunkt werden die Rahmennummern als MSFN, BS1FN, BS2FN etc. bezeichnet. In 1B schreitet die Zeit von oben nach unten fort. Zur Zeit T0 empfängt die Mobilstation MS einen Rahmen, den die MS als Rahmennummer N interpretiert. Da die Zeitvorgabe-Referenz der Mobilstation, das ist ihr Takt, die Haupt-Zeitvorgabe-Referenz ist, muss der RNC diesen Rahmen eine gewisse Zeit vor T0 gesendet haben. Diese „gewisse Zeit" wird Zeitvorgabedifferenz Tdiff genant und ergibt sich aus der endlichen Ausbreitung und den Verarbeitungsverzögerungen zwischen dem RNC und der MS. (Das Konzept der Übertragungsverzögerung ist in etwa analog zur Zeitvorgabe-Voreilung im GSM-System, aber beim GSM wird die Zeitvorgabe-Voreilung der MS eingestellt).
Zur Zeit T0 sendet die MS auch einen Aufwärtsverbindungsrahmen an den RNC. Dieser Aufwärtsverbindungsrahmen trägt auch die Nummer N, da die Rahmennummerierung auf der Zeitvorgabe-Referenz der Mobilstation basiert. Unter jedem Knoten (MS, BS1, BS2) ist die entsprechende Zeitvorgabe-Referenz oder die Rahmennummerierungssequenz (MSFN, BS1Fn, BS2FN) gezeigt. Ungefähr zur Zeit T0 + Tdiff empfängt der RNC den Rahmen N über zwei Basisstationen BS1 und BS2. Da die Rahmennummer über die Funkschnittstelle nicht übertragen wird, und da die Basisstationen verschiedene Zeitvorgabe-Referenzen verwenden, sendet die BS1 diesen Rahmen an den RNC als Rahmen N', wohingegen die BS2 denselben Rahmen als Rahmen N'' senden würde. Der RNC hat keine innere Zeitvorgabe-Referenz.
Obwohl das erste Problem am schlimmsten in einem System ist, das eine Makrodiversität verwendet, so tritt das zugrunde liegende Problem einer BS/RNC-Synchronisation auch ohne Makrodiversität auf.
Ein zweites Problem besteht darin, dass in einigen Telekommunikationssystemen, wie bei UMTS, die Verbindung rekonfiguriert werden kann, um beispielsweise eine andere Datenrate auszuhandeln. Eine solche Rekonfiguration muss gleichzeitig an allen Knoten, die an der Verbindung beteiligt sind, stattfinden.
Ein drittes Problem besteht darin, dass in Systemen, die eine Verschlüsselung verwenden, die Rahmennummer oft als ein sich konstant verändernder Chiffrierschlüssel verwendet wird. Eine Modulo-72-Rahmennummer ist jedoch zu kurz für eine zuverlässige Verschlüsselung.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine vorläufige Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Mechanismus zu liefern, um mindestens das obige erste Problem zu lösen, das ist die MS/BS/RNC-Synchronisation. Die endgültige Aufgabe besteht darin, auch die zwei anderen Probleme in Bezug auf die gleichzeitige Rekonfiguration und die Verschlüsselung zu lösen.
Die vorläufige Aufgabe wird mit einem Verfahren und einer Ausrüstung gelöst, die durch das gekennzeichnet sind, was in den angefügten unabhängigen Ansprüchen beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsformen für das Lösen der zwei anderen Probleme sind in den angefügten abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung basiert auf der Lokalisierung eines neuen Problems (bei existierenden Makrodiversitätsimplementierungen sind die Basisstationen synchronisiert und das Problem existiert nicht). Die Erfindung basiert auch auf einer Idee, die als ein Verfahren implementiert werden kann, dass folgende Schritte umfasst: (1) Aufbauen einer verbindungsspezifischen Zeitvorgabereferenz (genannt CFN), die allen Knoten, die an der Verbindung beteiligt sind, gemeinsam ist (2) Bestimmung eines Versatzes für mindestens eine Basisstation, der in Bezug steht zur Differenz zwischen der Zeitvorgabe-Referenz der in Frage stehenden Basisstation und der CFN; und (3) Verwenden der Information über den Versatz, um die Differenz zwischen den Zeitvorgabe-Referenzen zu kompensieren.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mobilstation MS und der Serving Radio Netzwork-Kontroller SRNC sich auf eine gemeinsame Zeitvorgabe-Referenz einigen müssen, die mindestens ein gemeinsames Rahmennummerierungsschema umfasst. Im Kontext dieser Anmeldung bedeutet „gemeinsam" gemeinsam der Verbindung zwischen der MS, dem SRNC und der oder den dazwischen liegenden Basisstation(en). Ein solches gemeinsames Rahmennummerierungsschema wird Verbindungsrahmennummer CFN genannt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Versatz von mindestens einer Basisstation für das Synchronisieren ihrer Zeitvorgabe-Referenz mit der des RNC verwendet.
Die Verwendung des gemeinsamen Rahmennummerierungsschemas, das ist die CFN, bedeutet, dass wenn der SRNC entscheidet, Daten an einem Mobilstation MS zu senden, er den Rahmen mit einer Rahmennummer X markiert. Wenn die Mobilstation den Rahmen empfängt, identifiziert sie den Rahmen als Rahmen X. Die tatsächliche Rahmennummer wird jedoch nicht auf dem Verkehrskanal übertragen, und somit muss während des Aufbauens einer Verbindung ein gemeinsames Rahmennummerierungsschema vereinbart werden. Mit anderen Worten, die MS und der SRNC müssen ihre Rahmennummerierungsschemata am Beginn der MS-Aktivität synchronisieren. Mit anderen Worten, die MS und der SRNC müssen sich während des Austauschs der ersten paar Nachrichten auf der Verbindung miteinander synchronisieren. Die MS/RNC-Synchronisation kann, wenn es gewünscht wird, auf eine getrennte Synchronisationsnachricht gegründet werden, aber eine getrennte Nachricht für diesen Zweck ist überflüssig, wenn der folgende Mechanismus verwendet wird: Die erste Nachricht, die die MS sendet, ist typischerweise eine CONNECTION REQUEST-Nachricht. Sie umfasst die Messung der Zellen, die die MS für einen Einschluss in ihren aktiven Satz, das ist ihr Satz von aktiven Zellen/Basisstationen, vorschlägt. Gemäß der Erfindung umfasst die Anfangsnachricht auch eine Information über die Differenz zwischen den Zeitvorgabe-Referenzen der verschiedenen Basisstationen. Die Differenz zwischen der Zeitvorgabe-Referenz der MS und der der Basisstation mit der Nummer n wird OFSn genannt. Sie wird für jede Basisstation, die durch die MS überwacht wird, gemessen.
Der SRNC bestimmt die gemeinsame Referenz vom Zeitpunkt, zu dem er die anfängliche CONNECTION REQUEST von der MS empfängt. Wenn der SRNC die Basisstation(en) anweist, zugewiesene Kanäle für die MS zu errichten, sendet der SRNC auch an die Basisstation den BS-spezifischen Versatz OFSn. Bei jedem Abwärtsverbindungsrahmen fügt der SRNC eine Rahmennummer gemäß dem gemeinsamen Rahmennummerierungsschema ein. Für jeden Rahmen ist diese Nummer dieselbe für alle Basisstationen. Für die Übertragung über die Funkschnittstelle verwendet jede Basisstation ihren Basisstations-spezifischen Versatz OFSn, um die gemeinsame Rahmennummer auf das eigene Nummerierungsschema der Basisstation abzubilden. Nach dieser Rahmennummerabbildung kann die BS den Rahmen zum korrekten Zeitpunkt senden. Die Basisstationen führen auch eine umgekehrte Abbildung in der Aufwärtsverbindungsrichtung durch, wodurch die Diversitätskombinationseinheit im SRNC auch fähig ist, Rahmen zu kombinieren, die eine gemeinsame Rahmennummer aufweisen.
Die gemeinsame Rahmennummer ist auch die Zeitvorgabe-Referenz, die für RRC-Nachrichten (Radio Resource Control protocol), beispielsweise Übergabebefehle vom SRNC an die MS, verwendet wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung muss eine Basisstation, vorzugsweise die erste, die an der Verbindung beteiligt ist, die Differenz zwischen den Zeitvorgabe-Referenzen nicht kompensieren. Mit anderen Worten, die Zeitvorgabe-Referenz der anderen Basisstationen wird versetzt, um zu der der ersten Basisstation zu passen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Rahmennummer FN zwei Teile. Ein Teil, der die niederwertigsten Bits der FN bildet, ist die bekannte Modulo-72-CFN. Der andere Teil, der die höchstwertigsten Bits der FN bildet, kann Hyperrahmennummer (Hyper Frame Number, HFN) genannt werden. Vorzugsweise beträgt die kombinierte Länge der FN (= CFN + HFN) mindestens 32 Bits. Diese Ausführungsform löst das dritte Problem, das sich auf die Verschlüsselung bezieht.
Wenn die MS ihre anfängliche CONNECTION REQUEST-Nachricht sendet, kann sie die CFN auf die BS1FN des RACH-Rahmens, in welchem die Nachricht erfolgreich gesendet wurde, setzen. (Ein bevorzugter Initialisierungswert für die HFN wird später präsentiert). Der SRNC empfängt die Nachricht in einem FCL-Rahmen (FRAME CONTROL LAYER, Rahmensteuerschicht), der auch die BS1FN (= CFN) enthält, und er kann die MSFN auf einen korrekten Wert initialisieren. Die MSFN (für diese spezifische MS), die im SRNC gespeichert ist, wird alle 10 ms inkrementiert, sogar dann wenn keine Aufwärtsverbindungsrahmen empfangen werden. In der Praxis ist es jedoch ausreichend, nur die HFN alle 720 ms zu inkrementieren, da die CFN in jedem Aufwärtsverbindungs-FCL-Rahmen enthalten ist. Es ist möglich, einen MS-spezifischen HFN-Zähler zu eliminieren durch: 1) ausschließliches Speichern eines Anfangswerts für jede MS, und 2) für jeden Rahmen Hinzufügen des Anfangswerts zur Anzahl der abgeschlossenen CFN-Perioden (jeweils bei 720 ms) vom Aufbau der Verbindung, das ist, von der Zeit ab, zu der die HFN initialisiert wurde.
Da die Zeitvorgabe-Referenz der MS die Bezugsgröße (Master) ist, kann die MS irgend einen Wert als Anfangswert der CFN und/oder der HFN wählen. Ein solcher Freiheitsgrad kann verwendet werden, um die Verschlüsselungssicherheit zu verbessern. Statt dem starren Festlegen der CFN und/oder der HFN auf der Basis der Zeit der CONNECTION REQUEST-Nachricht, könnte dieser Zeitpunkt als eine Ausgangszahl für einen Verschlüsselungsalgorithmus verwendet werden, um einen Anfangswert für die Verschlüsselung zu liefern, so dass der Anfangswert für einen Betrüger nicht erhältlich ist.
Für die Verschlüsselung sollten die Parteien: 1) die Ausgangszahl (die CFN und/oder die HFN) initialisieren, und 2) vermeiden, dieselbe Ausgangszahl zweimal oder öfter innerhalb kurzer Zeit zu verwenden. Die wiederholte Nutzung derselben Ausgangszahl könnte die Verschlüsselungssicherheit schwächen. Man nehme beispielsweise an, dass die Mobilstation denselben Chiffrierschlüssel Kc bei zwei aufeinanderfolgenden RRC-Verbindungen verwendet. Wenn in beiden Verbindungen die HFN auf null initialisiert wird, so wird dieselbe Eingabe für den Verschlüsselungsalgorithmus (FN und KC) zweimal verwendet, und dieselbe Verschlüsselungsmaske wird in einer relativ kurzen Zeitdauer verwendet. Dies kann auch bei einer zufälligen Initialisierung auftreten.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Verschlüsselungssicherheit folgendermaßen verbessert. Wenn die RRC-Verbindung ausgelöst wird, speichert die Mobilstation die letzte HFN, die verwendet wurde (oder irgend eine andere Information, aus der die zuletzt verwendete HFN bestimmt werden kann). Die MS kann die Wiederverwendung desselben Chiffrierschlüssels durch das Speichern der letzten verwendeten HFN, beispielsweise in ihrer SIM-Karte, verhindern. Im UMTS-System wird das SIM durch das USIM ersetzt. Bei einem neuen RRC-Verbindungsaufbau initialisiert die MS die HFN auf einen Wert, der höher ist als die zuletzt verwendete HFN, und überträgt diesen Wert an den SRNC, vorzugsweise in einer RRC CONNECTION SETUP REQUEST-Nachricht. Dieser HFN-Wert wird als Referenz für die Initialisierung der HFN am SRNC verwendet. Optimalerweise ist die nächste HFN die zuletzt verwendete HFN plus eins. Dies gewährleistet, dass eine maximale Zeitdauer vergeht, bis derselbe Chiffrierschlüssel erneut verwendet wird. Es sollte angemerkt werden, dass die RRC CONNECTION SETUP REQUEST nur eine mögliche Nachricht für das Senden des Initialisierungswertes für die HFN ist. Dieser Wert kann in jeder Nachricht zu jedem Zeitpunkt gesendet werden, bis die Verschlüsselung gestartet wird.
Um die Länge der RRC-Verbindungsaufbaunachricht zu minimieren, sollte es möglich sein, nur die höchstwertigsten Bits der HFN zu übertragen (die niederwertigsten Bits weisen einen Standardzustand, beispielsweise Nullen, auf). Die Anzahl der Bits, die für die Initialisierung der HFN verwendet wird, hängt von der Anzahl ab, zu der derselbe Chiffrierschlüssel erneut verwendet werden kann, wenn eine neue RRC-Verbindung aufgebaut wird. Acht Bits stellen wahrscheinlich eine ausreichende Anzahl für die übertragenen höchstwertigsten Bits der HFN dar.
Bevor die Verschlüsselung gestartet wird (beispielsweise wenn eine neue RRC-Verbindung aufgebaut wird), sollte die HFN auf einen Wert initialisiert werden, der höher ist als der zuletzt verwendete Wert HFN. Dies kann folgendermaßen sichergestellt werden. Wenn eine RRC-Verbindung ausgelöst wird, speichert die MS den Wert der zuletzt verwendeten HFN vorzugsweise in ihrer SIM-Karte. Wenn die nächste RRC-Verbindung aufgebaut wird, wird der Wert von der SIM-Karte gelesen und um eins erhöht. Das Erhöhen um eins gewährleistet, dass eine maximale Zeitdauer vergeht, bis derselbe Chiffrierschlüssel wieder verwendet wird. Natürlich kann der Inkrementierungsschritt vor dem Speichern ausgeführt werden.
Etwas Speicher kann gespart werden, indem nur die höchstwertigsten Bits der HFN gespeichert werden (die vor oder nach der Speicherung inkrementiert werden kann).
Die HFN zwischen der MS und dem UTRAN (UMTS-Funkzugangsnetzwerk) kann durch das Senden der HFN (oder ihrer höchstwertigsten Bits) von der MS an das Netzwerk auf einem RACH-Kanal in einer RRC CONNECTION SETUP REQUEST-Nachricht synchronisiert werden. Alternativ könnte die MS die HFN (oder ihre höchstwertigsten Bits) an das UTRAN senden: 1) unter Verwendung eines zugewiesenen Kanals; 2) während eines Authentifizierungsvorgangs; oder 3) in einer CIPHERING MODE COMPLETE-Nachricht. Wenn das Netzwerk Information über die zuletzt verwendet HFN besitzt (beispielsweise in einem RRC-Verbindungsaufbauvorgang) kann der RNC die HFN initialisieren.
Im Fall einer Übergabe von GSM an UMTS, ist eine geeignete Nachricht HANDOVER COMPLETE. Alternativ könnte die MS die HFN (oder ihrer höchstwertigsten Bits) an das GSM-Netzwerk senden, die diese an das UMTS-Netzwerk weitergibt.
Es existiert immer noch ein mögliches Sicherheitsrisiko. Das Risiko kann in einer Situation auftreten, bei der die Leistungsversorgung (Batterie) einer Mobilstation während eines Gesprächs versagt. Wenn die Batterie wieder aufgeladen oder ersetzt wird, und eine neue Verbindung aufgebaut wird, wird die HFN (oder ihr MSB-Teil) von der SIM-Karte gelesen und an das Netzwerk gesendet. Wenn jedoch die Batterie versagt, und die Mobilstation keine Zeit hat, die zuletzt verwendete HFN zu speichern, so wird die neue Verbindung (nach dem Wiederaufladen/Ersetzen der Batterie) die „alte" HFN verwenden. Somit wird die neue Verbindung dieselben Rahmennummern verwenden, die die vorherige Verbindung verwendet hat, was die Sicherheit schwächt.
Somit ist es vorteilhaft, das folgende Merkmal zu implementieren: wenn die zuletzt verwendete HFN-Nummer von der SIM-Karte gelesen wird, wird sie als „alt" (oder „verwendet") markiert. Am Ende der Verbindung, wenn die zuletzt verwendete HFN-Nummer auf die SIM-Karte geschrieben wird, wird sie als „neu" (oder „nicht verwendet") markiert. Wenn die zuletzt verwendet HFN auf der SIM-Karte nicht korrekt aktualisiert werden kann (beispielsweise durch einen Ausfall der Batterie), wird die Mobilstation eine „alte" HFN-Nummer (oder ihren MSB-Teil) wiedergewinnen. In diesem Fall hat die Mobilstation mindestens zwei Optionen.
Gemäß einer ersten Option kann die MS eine Zufallszahl für die HFN wählen. Diese Zufallszahl sollte signifikant höher als die letzte verwendete HFN sein, so dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass die Sequenz der Rahmennummern wiederholt wird. Dies könnte verstärkt werden, wenn die MS die HFN auf dem SIM alle L Hyperrahmen aktualisiert, und die kürzlich aktualisierte HFN als „alt" markiert. Wenn die Batterie ausfällt, wird die HFN für die nächste Verbindung auf die „alte" HFN (gespeichert in der SIM-Karte) + L + 1 gesetzt. Dieser Wert sollte sofort auf der SIM-Karte aktualisiert und als „alt" markiert werden. (Natürlich sollte, da die HFN eine endliche Länge aufweist, „höher" in einer Modulo-Weise interpretiert werden).
Gemäß einer zweiten Option kann die MS das Netzwerk darüber informieren, dass die MS eine schlechte HFN besitzt, und einen neuen Chiffrierschlüssel Kc anfordern. Wenn der Kc ausgetauscht wurde, ist es egal, welche HFN für die erste Verbindung mit dem neuen Kc verwendet wird.
Einige Verschlüsselungskonzepte können die CFN für den Verschlüsselungszähler nicht verwenden. Dies ist der Fall, wenn die Verschlüsselung auf der Protokollschicht durchgeführt werden muss, die keine direkte Kontrolle über die CFN hat, beispielsweise auf der RLC-Schicht (Radio Link Control, Funkverbindungssteuerung). In diesem Fall kann dieselbe HFN noch verwendet werden, um den Verschlüsselungszähler zu initialisieren, wobei aber nach der Initialisierung der Verschlüsselungszähler nicht zusammen mit der CFN sondern durch andere Mittel, beispielsweise durch das Folgen der RLC-PDU-Nummern inkrementiert wird. Die RLC-PDU-Nummer hat normalerweise – wie die CFN – eine endliche Länge, so dass die RLC-PDU-Nummer eine Periode aufweist, die wesentlich kürzer als die Dauer einer typischen Verbindung ist. Bei einigen Verschlüsselungskonzepten ist es sogar möglich, dass die Verschlüsselung auf mehr als einer Protokollschicht vorgenommen wird, beispielsweise auf der RLC-Schicht für alle nicht transparenten Dienste, und auf der MAC-Schicht für alle Dienste, die einen transparenten RLC verwenden. In diesem Fall kann die Verschlüsselung auf der MAC-Schicht die HFN + CFN als eine Verschlüsselungssequenznummer verwenden, wohingegen die Verschlüsselung auf der RLC-Schicht die HFN + RLC PDU-Nummer als Sequenznummer, die in den Verschlüsselungsalgorithmus eingegeben wird, verwenden sollte.
Wenn die Verschlüsselung die CFN nicht verwenden kann, beispielsweise auf der RLC-Schicht, ergeben sich weitere Probleme aus der Möglichkeit, mehrere parallele Dienste (Funkzugangsträger) zu haben, von denen jeder seine eigene RLC-Einheit verwendet, um somit eine unabhängige RCL-PDU-Nummernsequenz aufzuweisen. In der Praxis bedeutet dies, dass jeder Dienst (Funkzugangsträger) seine eigene Verschlüsselungssequenznummer hat. Zwei Probleme müssen gelöst werden: 1) Welcher HFN-Wert soll für Dienste (Funkzugangsträger) verwendet werden, die der Verbindung hinzugefügt werden, wenn die Verschlüsselung für einige anderer Träger schon aktiv ist?; und 2) welche HFN soll im SIM (oder irgend einem nicht flüchtigen Speicher) nach einer RRC-Verbindungsauslösung gespeichert werden, wenn jeder Dienst seine eigene Verschlüsselungsnummer aufweist?
Für das Problem 1) existieren zwei mögliche Lösungen. Gemäß der ersten Lösung wird die HFN für einen neuen Funkzugangsträger von der SIM-Karte gelesen (wie beim Aufbau der RRC-Verbindung). Gemäß der zweiten Lösung wird die HFN für einen neuen Funkzugangsträger auf der höchsten HFN, die während der Verbindung verwendet wurde, basieren. Sie kann entweder auf denselben Wert wie die höchste verwendete HFN oder die höchste verwendete HFN, die durch einen ganzzahligen Wert, vorzugsweise eins, erhöht wurde, gesetzt werden.
Für das Problem 2) besteht eine Lösung darin, eine Aufzeichnung der größten verwendeten HFN in jedem Zeitpunkt aufrecht zu halten. Wenn die RRC-Verbindung ausgelöst wird (oder nach jeweils L Hyperrahmen), wird die höchste verwendete HFN in der SIM-Karte gespeichert, wie das oben beschrieben ist. Das Halten einer Aufzeichnung kann beispielsweise in einer Protokollverwaltungseinheit, die alle parallelen Verschlüsselungsverfahren überwachen kann, implementiert werden.
Es sollte angemerkt werden, dass im Fall von parallelen Verschlüsselungszählern, die unabhängig voneinander laufen, das tatsächliche Sicherheitsproblem nicht gelöst wird, da derselbe Verschlüsselungszählerwert innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer (bei verschiedenen Diensten) auftauchen kann. Weiterhin muss im Fall einer auf der RLC-PDU-Nummer basierenden Verschlüsselung die PDU-Nummer in die Übertragung unverschlüsselt eingefügt werden, so dass es für einen Betrüger leicht ist, die Verschlüsselungszähler zu verfolgen. Das Sicherheitsproblem (das Vermeiden des Erzeugens derselben Verschlüsselungsmaske innerhalb einer zu kurzen Zeitdauer) kann gelöst werden durch a) Einschließen einer trägerspezifischen (oder für einen logischen Kanal spezifischen) Eingabe (beispielsweise einer Trägeridentifikationsnummer) in die Eingaben für den Verschlüsselungsalgorithmus (dies ist in der finnischen Patentanmeldung 990500 beschrieben) oder b) Verwenden eines anderen Kc oder eines anderen Verschlüsselungsalgorithmus für jeden parallelen Funkzugangsträger (dies ist in der finnischen Patentanmeldung 980209 beschrieben). Es sollte angemerkt werden, dass die Verwendung der SIM-Karte nur als ein Beispiel angegeben wurde. Jeder nicht flüchtige Speicher kann verwendet werden. Das Speichern der HFN im SIM kann jedoch vorteilhaft sein, wenn man einen Fall betrachtet, bei dem der MS-Nutzer die SIM-Karte in ein andere Endgerät überführt. Gemäß einer nochmals anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Rahmennummernversatzwerte OFSn keine ganzzahligen Werte, sondern weisen eine höhere Auflösung auf. Der fraktionale Teil der OFS wird Symbolversatz SOF genannt, und seine Auflösung entspricht vorzugsweise einem Symbol oder Chip, wenn dies durch eine Synchronisation der Schicht 1 bei einem weichen Übergabeverfahren gefordert wird. Alternativ können die OFS und der SOF als getrennte Parameter gespeichert werden.
Die Versatzwerte können in jedem Messbericht aktualisiert werden. Die Mobilstation kann zu jeder Zeit ihre eigene Zeitvorgabe-Referenz mit der der Basisstationen vergleichen.
Wenn die Erfindung in einem Telekommunikationssystem verwendet wird, bei dem die UMTS-Terminologie nicht anwendbar ist, können die Mobilstation MS und der Funknetzwerk-Kontroller RNC als ein erster Endknoten beziehungsweise zweiter Endknoten bezeichnet werden. Somit können die Basisstationen BS als Mittenknoten bezeichnet werden. Der erste Mittenknoten (BS), über den die Verbindung aufgebaut wird, wird als erster Mittenknoten bezeichnet. Die anderen Mittenknoten, die später hinzugefügt werden, werden zweite Mittenknoten genannt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird detaillierter mittels bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.
1A ist ein Blockdiagramm, das ein zellulares Telekommunikationsnetzwerk darstellt;
1B zeigt gewisse Probleme in Bezug auf die Erfindung;
2A zeigt das Konzept der Erfindung;
2B ist ein Signalisierungsdiagramm, das den Betrieb einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
3 zeigt einen Fall, bei dem ein Mittenknoten ein steuernder RNC ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
2A zeigt ein Konzept der Erfindung. Gemäß der Erfindung wird eine verbindungsspezifische Zeitvorgabe-Referenz definiert, die mit der Bezugszahl 20 markiert ist. Die verbindungsspezifische Zeitvorgabe-Referenz 20 umfasst eine verbindungsspezifische Rahmennummer CNF und vorzugsweise einen Erweiterungsteil, der Hyperrahmennummer HFN genannt wird, und einen fraktionalen Versatzteil SOF.
Im Grunde wird die verbindungsspezifische Rahmennummer CNF wie irgend eine andere Rahmennummer in 1B behandelt. Mit anderen Worten, sie wird von Null in einer Modulo-p-Art gestuft (inkrementiert), wobei p die Periode des Zählers darstellt, wie beispielsweise 72. Ein ähnlicher Rahmennummernzähler wird für alle Knoten, die an der Verbindung beteiligt sind, aufrecht gehalten. Die einzige Differenz zwischen den Zählern ist der Versatz zwischen ihnen. In 2A synchronisieren die MS und der RNC ihre Rahmennummern MSFN, RNCFN mit der verbindungsspezifischen Rahmennummer CFN. Im Hinblick auf die CFN weist die Basisstation BS1 einen BS-spezifischen Versatz BS1 von +2 auf, da 2 zur Rahmennummer BS1FN der BS1 addiert werden muss, um die verbindungsspezifische Rahmennummer CFN zu erhalten. (Ob so ein Versatz positiv oder negativ bezeichnet wird, hängt nur von der Namensgebung ab). Entsprechend weist die Basisstation BS2 einen BS-spezifischen Versatz BS2 = –3 auf. (In 2A wurden solch schmale Versatzwerte aus Gründen der Klarheit gewählt. In Wirklichkeit können die Versatzwerte irgendwelche Werte zwischen 0 und 71 sein). Gemäß der Erfindung müssen diese BS-spezifischen Versatzwerte bestimmt und an die in Frage kommende Basisstation befördert werden, wodurch jede Basisstation den Versatz verwenden kann, um die Differenz zwischen ihrer eigenen Zeitvorgabe-Referenz (das ist ihre Rahmennummerierung) und der verbindungsspezifischen Zeitvorgabe-Referenz 20 zu kompensieren.
Der vertikale Kasten, der mit CFN bezeichnet ist, zeigt die Rahmennummern an verschiedenen Punkten im Netzwerk an. Zur gezeigten Zeit weist die verbindungsspezifische Zeitvorgabe- Referenz 20 eine Rahmennummer CFN = 5 auf, die auch für die MS und den RNC gilt. Die BS-spezifische Rahmennummer der BS1 ist 3 und die der BS2 ist 8. Da die MS, die die Bezugsgröße ist, frei jede Zeitvorgabe-Referenz wählen kann, und da der RNC seine Rahmennummerierung mit der der MS synchronisieren muss, können die MS und der RNC auch ihre Rahmennummerierungsschemata mit der der BS1 synchronisieren, die die erste Basisstation ist, die an der Verbindung beteiligt ist. Dies bedeutet, dass der Versatz für BS1, das ist OFS1, null ist. (Der Vorteil eines Null-Versatzes ist jedoch gering, wenn man berücksichtigt, dass es wahrscheinlich einfacher ist für die BS1, den Versatz zu addieren, statt zuerst zu prüfen, ob ihr Versatz nicht null ist, und die Addition durchzuführen, wenn der Versatz nicht null ist).
Die verbindungsspezifische Zeitvorgabe-Referenz 20 sollte auch einen Erweiterungsteil umfassen, der als eine Hyperrahmennummer HFN bezeichnet wird. Sie wird jedes Mal dann, wenn die CFN eine Periode beendet, wie beispielsweise alle 720 ms, gestuft (inkrementiert). Die Bitlänge der HFN sollte aus zwei Gründen ziemlich hoch sein. Zuerst sollte die HFN/CFN-Kombination während einer Verbindung unzweideutig sein. Als zweites könnte die HFN/CFN-Kombination als ein Chiffrier/Dechiffrier-Schlüssel verwendet werden. Eine geeignete Länge für einen Chiffrier/Dechiffrier-Schlüssel beträgt ungefähr 32 Bits, wobei die HFN ungefähr 25 Bits aufweist. Mit einer solchen Bitlänge ist die HFN/CFN-Kombination unzweideutig während einer Verbindung, die bis zu einem Jahr dauert.
Vorzugsweise umfasst die verbindungsspezifische Zeitvorgabe-Referenz 20 auch einen fraktionalen Versatzteil SOF, der verwendet wird, um die Ausbreitungsverzögerung Tdiff, die in 1B gezeigt ist, zu kompensieren.
Es sei angemerkt, dass der Ausdruck „Rahmennummer" etwas irreführend sein kann. Die Rahmennummern werden nicht für das Zählen tatsächlicher Benutzerrahmen verwendet. Stattdessen verwenden die Basisstationen die Rahmennummern für das Nummerieren (Markieren) von Aufwärtsverbindungsrahmen, die an einem vorgegebenen Zeitpunkt gesendet werden. Sie verwenden die Rahmennummern auch für das Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem ein Abwärtsverbindungsrahmen mit einer gegebenen Rahmennummer gesendet werden sollte. Wenn man beispielsweise annimmt, dass die CFN alle 10 ms inkrementiert wird und eine Periode von 72 Schritten (720 ms) aufweist, so weist ein Aufwärtsverbindungsrahmen, der 1 Sekunde (1000 ms = 100·10 ms) nach dem Aufbau der Verbindung gesendet wird, eine HFN von 1 und eine CFN von 28 (= 100 mod 72) auf. Entsprechend muss ein Abwärtsverbindungsrahmen mit einer Rahmennummer 28 280 + n·720 ms nach dem Aufbau der Verbindung gesendet werden. Um die Synchronisation aufrecht zu halten, können Leerrahmen zwischen dem RNC und der BS gesendet werden, wenn es keine zu sendenden Benutzerdaten gibt.
Wie oben angegeben ist, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die zuletzt verwendete HFN in der SIM-Karte der Mobilstation nach dem Auslösen einer RRC-Verbindung gespeichert. Wenn die nächste neue RRC-Verbindung aufgebaut wird, so sendet die MS dem SRNC einen Initialisierungswert, auf dessen Basis der SRNC die HFN auf einen Wert initialisiert, der höher als die zuletzt verwendete HFN ist. Da die HFN eine endliche Länge aufweist, sollte „höher" in Modulo-Weise interpretiert werden. Es werden beispielsweise eine Länge von 25 Bits für die HFN angenommen. Etwas Speicher kann gespart werden, und die Verbindungsaufbaunachrichten können verkürzt werden, indem nur die höchstwertigsten Bits der HFN gespeichert und gesendet werden. Die MS könnte nur die acht höchstwertigsten Bits speichern. Diese 8 Bits sollen als MSB-Teil der HFN bezeichnet werden. Beim nächsten Verbindungsaufbau werden die 17 niederwertigsten Bits (der LSB-Teil) nicht bekannt sein. Wenn der MSB-Teil um eins inkrementiert wird (zwischen zwei aufeinanderfolgenden RRC-Verbindungen), wird die erste HFN der neuen Verbindung gewiss höher als die letzte HFN der vorherigen Verbindung sein. Ein identisches Ergebnis wird erzielt, wenn angenommen wird, dass der LSB-Teil aus lauter Einsen besteht, und die gesamte HFN (nicht nur der MSB-Teil) um eins inkrementiert wird.
2B ist ein Signalisierungsdiagramm, das den Betrieb der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Im Schritt 200 initiiert die MS eine Verbindung durch das Senden einer Nachricht, die RRC_CONNECTION_REQUEST (RRC = Radio Resource Control protocol) genannt wird. Diese Nachricht enthält die Messungen der Basisstationen, von denen die MS vorschlägt, sie in ihren aktiven Satz einzuschließen. Die Messungen umfassen die scheinbare Leistung und die Zeitvorgabe-Referenz (ein Rahmennummernversatz) jeder Basisstation. Im Schritt 202 wird die Verbindungsanforderung zum Serving Radio Network-Kontroller SRNC befördert. Im Schritt 204 sendet der SRNC einen CHANNEL ACTIVATION-Befehl an die BS1. Diese Nachricht umfasst den Rahmennummerierungsversatzwert für die BS1, das ist OFS1. Da die BS1 jedoch die erste Basisstation ist, die an der Verbindung beteiligt ist, kann ihr Versatzwert OFS1 auf null gesetzt werden, da es nicht notwendig ist, die Rahmennummern der Basisstationen auf eine absolute Zeitvorgabe-Referenz zu synchronisieren. Stattdessen ist es ausreichend, die Rahmennummern der verschiedenen Basisstationen miteinander zu synchronisieren. (Als nächstes sendet die BS1 eine Bestätigung an den SRNC, was aber für das Verständnis der Erfindung irrelevant ist). In den Schritten 206 bis 208 wird ein CONNECTION_REQUEST_ACK über die BS1 an die MS gesandt. Nun wurde eine Verbindung zwischen der MS und dem SRNC aufgebaut.
Im Schritt 210 sendet die MS ihren ersten Aufwärtsverbindungsrahmen. Im Schritt 211 berechnet die BS1 die Verbindungsrahmennummer CFN auf der Basis des Zeitpunkts, zu dem sie den Rahmen empfängt. Die BS1 addiert auch den Rahmennummerierungsversatz OFS1 zur CFN, aber der OFS1 wurde auf null gesetzt, und die CFN ändert sich nicht. Im Schritt 212 sendet die BS1 diesen Rahmen an den SRNC. Die Schritte 214 bis 216 zeigen die entsprechenden Schritte für das Senden der Abwärtsverbindungsdaten.
Die MS muss konstant ihre benachbarten Basisstationen überwachen. Im Schritt 220 sendet der SRNC ein MEASUREMENT REPORT, der (in diesem Beispiel) die Messdaten für die BS1 und die BS2 enthält. Die Messdaten umfassen die gemessene Leistung und den Rahmennummernversatz von BS1 und BS2. Im Schritt 222 entscheidet der SRNC, dass die MS die BS2 stark genug empfängt für das Hinzufügen der BS2 zum aktiven Satz der MS. Im Schritt 224 sendet der SRNC der BS2 einen CHANNEL ACTIVATION-Befehl, der den Rahmennummerierungsversatz OFS2 für die BS2 enthält. Im Schritt 226 sendet der SRNC an die MS eine ACTIVE SET UPDATE-Nachricht, die die MS anweist, die BS2 in ihren aktiven Satz einzuschließen. (Die ACTIVE SET UPDATE-Nachricht ist in etwa analog einer Übergabenachricht, wobei aber die aktuelle Basisstation(ein) nicht notwendigerweise verlassen wird/werden).
Im Schritt 230 sendet die MS einen anderen Aufwärtsverbindungsdatenrahmen. Zu dieser Zeit wird der Rahmen an die Basisstationen BS1 und BS2 weitergeben. Im Schritt 231 bestimmt jede Basisstation ihre Basisstations-spezifische Rahmennummer BS1FN, BS2FN auf der Basis des Zeitpunkts, zu dem sie den Rahmen empfängt, und addiert ihren eigenen Rahmennummerierungsversatz OFSn zur BSnFN (n = {0, 1}). Die Summe dieser OFSn und BSnFN ist die Verbindungsrahmennummer CFN. Die CFN hat keinen Basisstations-spezifischen Index, da sie dieselbe bei beiden/allen Basisstationen der Verbindung ist. Im Schritt 232 senden die BS1 und BS2 den Aufwärtsverbindungsrahmen an den SRNC, wobei dessen Kombinationseinheit die Rahmen korrekt kombinieren kann, da die CFN in beiden Rahmen dieselbe ist.
Der tatsächliche Kombinationsschritt kann auf bekannten Makrodiversitätstechniken basieren. Jeder Rahmen kann Messergebnisse enthalten, wie ein Bitfehlerverhältnis BER oder eine Empfangssignalstärkeanzeige RSSI, und aus ähnlich nummerierten Rahmen kann die Kombinationseinheit denjenigen heraussuchen, der das beste Messergebnis aufweist.
Die Schritte 234 bis 236 zeigen das Senden von Abwärtsverbindungsdaten an die Mobilstation MS. Im Schritt 234 sendet der SRNC einen Abwärtsverbindungsdatenrahmen, der eine Verbindungsrahmennummer CFN aufweist an beide/alle Basisstationen, die im aktiven Satz der Mobilstation enthalten sind. Am SRNC wird die CFN der Abwärtsverbindungsrahmen auf der Basis des Zeitpunkts bestimmt, zu dem die SRNC den Abwärtsverbindungsrahmen sendet. Im Schritt 235 verwenden die Basisstationen BS1 und BS2 die CFN für das Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem sie den Abwärtsverbindungsrahmen an die Mobilstation senden müssen. In 2B ist diese Berechnung der Zeit als ein Schritt der Subtraktion des Basisstations-spezifischen Versatzes OFSn von der Verbindungsrahmennummer CFN gezeigt, wobei das Ergebnis die Basisstations-spezifische Rahmennummer BSnFN ist, die eine wohl definierte Beziehung zum Zeitpunkt aufweist, zu dem der Rahmen an die MS gesendet werden muss. Wie beschrieben wurde, spezifiziert die BSFN die Zeit innerhalb eines Zyklus von 720 ms. Zusätzlich zum Wissen um die BSFN muss die Basisstation die Hyperrahmennummer HFN aufrecht halten, die die höchstwertigsten Bits der Zeit spezifiziert. Als nächstes senden im Schritt 236 die Basisstationen BS1 und BS2 den Abwärtsverbindungsdatenrahmen an die Mobilstation MS. Die verschiedenen Basisstations-spezifischen Versatzwerte OFSn kompensieren die Differenz zwischen den Zeitvorgabe-Referenzen der Basisstationen, und sie senden den Rahmen zum korrekten Zeitpunkt.
In 2B werden Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungsrahmen individuell gesendet. In der Praxis werden jedoch mehrere Rahmen (beispielsweise 4) in einem Transportblocksatz TBS für das Verbessern der Verschlüsselungssicherheit und der Unempfindlichkeit gegenüber Übertragungsfehlern kombiniert. Statt dem Einschließen der CFN und/oder der Zeitvorgabe- Einstellungsinformation in jedem Rahmen ist es ausreichend, eine solche Information in jeden TBS einzuschließen.
Symbolsynchronisation der Schicht 1
In der aktuellen Version von UMTS müssen zu kombinierende Abwärtsverbindungsdaten der Schicht 1 mit einer Zeitvorgabe-Differenz empfangen werden, die kleiner als eine Symbolzeitdauer ist. Um eine solche Subsymbol-Zeitdauer-Synchronisation zu erzielen, kann ein Verfahren analog zur Bestimmung der Rahmennummernversatzwerte angewandt werden. Die MS misst den Symbolversatz SOFn von Kandidatenzellen/Basisstationen. Der SOF wird als die Differenz zwischen der MS-spezifischen geforderten Rahmenzeitvorgabe und der Abwärtsverbindungs-Perch-(Rundsende)-Kanalrahmenzeitvorgabe der BS gemessen, und er wird in den Messbericht eingeschlossen. Nach dem Entschluss, eine neue Basisstation dem aktiven Satz der MS hinzu zu fügen, wird die SOFn dieser BS an die in Frage kommende BS in der Kanalaktivierungsnachricht befördert.
Durch Frequenzverschiebungen kann es notwendig sein, den SOF während einer Verbindung zu aktualisieren. In diesem Fall kann die MS den SOF messen/wieder berechnen und ihn im Messbericht angeben. Die erwartete Rate für die Wiederberechnung des SOF liegt in der Größenordnung von einem Mal pro 10 Minuten.
Statt der Verwendung einer getrennten Rahmennummer OFS und eines Symbolversatzes SOF können diese beiden Versatzwerte zu einer Gleitkommazahl (float number) kombiniert werden, bei der der ganzzahlige Teil die OFS spezifiziert und der dezimale Teil den SOF spezifiziert.
SRNC-Neuadressierung
Während einer Verbindung kann der RNC, der die MS bedient, sich ändern. In 1A zeigt der gestrichelte Pfeil die Bewegung der MS zu einer Zelle, die von der BS4 bedient wird, die sich unter der Steuerung des RNC2 befindet. Eine solche Situation erfordert eine SRNC-Neuadressierung. In einem SRNC-Neuadressierungsverfahren muss das Rahmennummerierungssystem (das ist die MSFN) bewahrt werden. Der CFN-Teil kann durch die Aufwärtsverbindungs-FCL-Rahmen im neuen SRNC beibehalten werden. Die HFN sollte jedoch zum neuen SRNC über die Iur-Schnittstelle übertragen werden. Die HFN kann in einem RNSAP SRNC-Neuadressierungsverfahren übertragen werden. Wenn die maximale Übertragungsverzögerung der zwei Nachrichten über das Kernnetzwerk die CFN-Periode von 720 ms übersteigt (dies kann insbesondere dann passieren, wenn MAP-E beteiligt ist), müssen einige zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden. Wenn man beispielsweise annimmt, dass der alte und der neue RNC auf eine gemeinsame Zeitreferenz synchronisiert sind, ist es ausreichend, den neuen RNC über den Zeitpunkt, zu dem die HFN initialisiert wurde, zu informieren.
Gleichkanalzustand (Common channel state)
Eine MS kann in den Gleichkanalzustand (Common Channel state, CCH) während einer Verbindung eintreten, wenn wenig Daten zwischen der MS und dem SRNC übertragen werden müssen. Im Gleichkanalzustand werden gewisse Zugangskanäle, wie der Zufallszugangskanal (Random Access Channel, RACH) und der Vorwärtszugangskanal (FOrward Access Channel, FACH), gemeinsam von mehreren Mobilstationen genutzt. Zu einem beliebigen Zeitpunkt können einige der Mobilstationen eine Verschlüsselung verwenden, während andere dies nicht tun. In diesem Fall ist die Verwendung der absoluten Rahmennummernreferenzen nur für die Verschlüsselungszwecke notwendig, da eine Makrodiversität nicht verwendet wird. Mit anderen Worten, Rahmen werden zwischen der MS und dem RNC nur über eine Basisstation gesendet, und es kann der MS gestattet sein, die Rahmennummerierung dieser Basisstation zu verwenden. Wenn die BS durch eine Übergabe gewechselt wird, sollte die CFN zu der der neuen BS geändert werden.
Auf dem RACH wird die MSFN für das Verschlüsseln von Daten verwendet, obwohl einige RACH-Signalisierungsnachrichten (oder zumindest Teile von diesem) unverschlüsselt gesendet werden. Auf dem FACH (oder irgend einem Abwärtsverbindungsgleichkanal, wie einem gemeinsamen Abwärtsverbindungskanal (Downlink Shared Channel, DSCH) wird die MSFN für die Steuerung und die Wiederholungssendung im SRNC verwendet. Die MAC-Schicht kennt die BSFN und/oder die CFN und verwendet die MSFN für das Verschlüsseln von Daten auf dem FACH. Vorzugsweise sollte auf allen gemeinsamen Kanälen eine Anzeige (beispielsweise auf einem MAC-Schicht-Kopfabschnitt) vorhanden sein, ob das in Frage stehende Paket verschlüsselt ist oder nicht.
Wenn der RNC eine Zeitvorgabe-Referenz verwendet, die errichtet wurde, bevor er in den CCH-Zustand eingetreten ist, kann es sein, dass er exakt die Rahmennummer kennt, die dem Zeitpunkt entspricht, zu dem die BS einen Abwärtsverbindungs-Rahmen an die MS sendet. Dies macht ein auf der Rahmennummer basierendes Verschlüsseln/Entschlüsseln nahezu unmöglich, da die MS den Rahmen an einem Zeitpunkt empfangen kann, der einer Rahmennummer entspricht, die sich von der Rahmennummer unterscheidet, die der RNC für die Verschlüsselung verwendet hat. Somit wird vorgeschlagen, dass zumindest in einem Fall, bei dem die BS einen Rahmen nicht zu einem Zeitpunkt senden kann, der einer Rahmennummer entspricht, die durch den RNC angezeigt wird, die BS den Rahmen an die MS sendet und ihn mit einem passenden Korrekturfeld versieht. Wenn beispielsweise die CFN, die durch den RNC angezeigt wird, 36 ist, und die BS den Rahmen zu einem Zeitpunkt sendet, der einer CFN von 38 entspricht, sollte die BS der MS anzeigen, dass der Rahmen um ein Maß an Zeit verzögert wurde, das zwei Rahmennummern entspricht.
Ein solches Korrekturfeld könnte auf nicht negative Werte begrenzt werden. Dies bedeutet, dass wenn die Rahmennummer nicht die ist, die durch den RNC angezeigt wird, der Rahmen verzögert wird. Wenn die Rahmennummer, die durch den RNC angezeigt wird, zu hoch ist, könnte die BS das Problem durch das Verzögern des Rahmens korrigieren.
Die Verwendung eines passenden Korrekturfeldes ist auch in einem Fall anwendbar, bei dem ein steuernder RNC (Controlling RNC, CRNC, der RNC, der eine BS steuert) entscheidet, welcher Funkrahmen für die Übertragung verwendet werden soll, aber die Verschlüsselung schon durch einen bedienenden RNC (Serving RNC, SRNC) durchgeführt wurde. Eine solche Situation ist in 3 gezeigt. In diesem Fall ist der CRNC der Mittenknoten gemäß der Erfindung.
Alternativ könnte das Senden des Korrekturfeldes vermieden werden, wenn der Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Algorithmus so ausgebildet ist, dass die MS herausfinden kann, ob ein Rahmen korrekt entschlüsselt werden kann oder nicht (beispielsweise durch das Liefern eines bedeutungslosen Ergebnisses, wenn nicht). In diesem Fall kann die MS, wenn sie auf ein nicht korrektes Entschlüsselungsergebnis stößt, den Rahmen unter Verwendung des Schlüssels entschlüsseln, der einigen vorherigen Rahmen entspricht.
Änderungen zu den UMTS-Vorschlägen
Wenn die Erfindung auf ein zellulares Telekommunikationsnetzwerk, wie UMTS, angewandt wird, werden einige Änderung zu den aktuellen Standardvorschlägen notwendig sein. Das RRC-Protokoll sollte erweitert werden, um die Basisstations-spezifischen Versatzwerte (OFS und vorzugsweise SOF für L1 Zeitvorgabe) im MEASUREMENT REPORT für die Kandidatenzellen zu befördern. Für einige Basisstationen ändern sich diese Messwerte sehr langsam oder für praktische Zwecke ändern sie sich überhaupt nicht, und somit kann ein gewisser Überhang vermieden werden, indem die Versatzwerte nur gesendet werden, wenn es notwendig ist.
Das FCL-Protokoll sollte die CFN in jedem Aufwärtsverbindungs- und Abwärtsverbindungsrahmen enthalten. Für das Aufrechthalten der Synchronisation sollten Aufwärtsverbindungsrahmen regelmäßig gesendet werden, auch wenn es keine zu sendenden Daten (DTX) gibt. Leerrahmen können für die Anfangssynchronisation verwendet werden. Ein oder mehrere Zeiteinstellbits können in den FCL-Kopfabschnitt eingefügt werden. Das Format des Kopfabschnitts kann trägerspezifisch sein.
Das BSAP-Protokoll sollte den OFS/SOF in der CHANNEL ACTIVATION-Nachricht und in der CHANNEL MODIFICATION-Nachricht, sofern verwendet, einschließen. Eine neue Nachricht/neues Verfahren, TRANSMISSION FAILURE/ERROR INDICATION, sollte definiert werden, um anzuzeigen, dass eine Basisstation einen Rahmen vollständig außerhalb des Zeitschlitzes, der dem Rahmen zugewiesen ist, empfangen hat.
Das RNSAP-Protokoll sollte den OFS/SOF in den BRANCH ADDITION- und BRANCH RECONFIGURATION-Nachrichten einschließen. In ähnlicher Weise wie beim BSAP-Protokoll sollte eine neue Nachricht/neues Verfahren, TRANSMISSION FAILURE/ERROR INDICATION, definiert werden.
Das RANAP-Protokoll sollte die HFN (oder den Zeitpunkt, zu dem die HFN initialisiert wurde) in den SRNC RELOCATION- und SRNC RELOCATION REQUEST-Nachrichten einschließen.
Der Funknetzwerkkontroller RNC sollte auf der MAC-Schicht einen Hyperrahmennummer-HFN-Zähler für jede Mobilstation einschließen. Tatsächlich wird ein MS-spezifischer Zähler nur als logisches Konzept benötigt. In der Praxis ist es nicht notwendig, einen getrennte Zähler für jede Mobilstation zu errichten. Alternativ könnte der RNC für jede Mobilstation den Zeitpunkt speichern, zu dem die Verbindung aufgebaut wurde, und wenn die HFN-Nummer benötigt wird, wird ihre Anfangswert wiedergewonnen und zur aktuellen Dauer der Verbindung addiert (in Einheiten von Zyklen von 720 ms). Die HFN kann als eine Eingabe in den Verschlüsselungs-/Entschlüsselungs-Algorithmus verwendet werden. Vorzugsweise sollte der RNC auch den SOF/die Tdiff (siehe 1B und 2A) für jede Mobilstation speichern und sie gemäß den Zeitvorgabevoreilungsbits in den FCL-Aufwärtsverbindungsrahmen modifizieren. Diese Information wird für das Festlegen der Übertragungszeit der FCL-Abwärtsverbindungsrahmen und für das Festlegen einer Schaltzeit für Operationen, die eine L1/L2-Rekonfiguration bedingen, verwendet.
Die Basisstationen BS sollten für jede Mobilstation den BS-spezifischen Rahmennummerierungsversatz OFS (und einen getrennten Symbolversatz SOF, wenn dieser nicht im OFS eingeschlossen ist) speichern. Die BS sollte die CFN = BSFN + OFS in jeden Aufwärtsverbindungsdatenrahmen einschließen und die Abwärtsverbindungsdatenrahmen zum Zeitpunkt übertragen, der BSFN = CFN – OFS entspricht. (Bei diesen Additionen und Subtraktionen wird angenommen, dass der SOF im OFS eingeschlossen ist). Darüber hinaus sollten die Basisstationen die Zeitvorgabeeinstellbit(s) in Aufwärtsverbindungs-FCL-Rahmen setzen.
Die Mobilstation MS sollte eine MS-spezifische Rahmennummer MSFN initialisieren und sie alle 10 ms inkrementieren. Sie sollte auch den OFS und den SOF der Basisstationen innerhalb des Bereichs messen (zusätzlich zu den Messungen des Stands der Technik), und diese Versatzparameter in ihren Messberichten angeben.
Glossar (einige Akronyme sind nicht offiziell)

BSn:

Basisstation Nummer n

BSAP:

BS-Anwendungsteil-Protokoll

BSnFN:

Rahmennummer, die von der Basisstation Nummer n verwendet wird

CCH:

Gleichkanal(zustand)

CFN:

Verbindungsrahmennummer

DTX:

Diskontinuierliche Übertragung

FACH:

Vorwärtszugangskanal

FCL:

Rahmensteuerschicht (ein Rahmenübertragungsprotokoll)

HFN:

Hyperrahmennummer, Erweiterung der CFN

MAC:

Mediumszugangssteuerung, Anschlusssteuerung

MS:

Mobilstation, auch Benutzerausrüstung (UE) genannt

OFSn:

Rahmennummerversatz der BS Nummer n

RACH:

Zufallszugangskanal

RANAP:

RAN (Funkzugangsnetzwerk)-Anwendungsteil

RNC:

Funknetzwerkkontroller

RNSAP:

Funknetzwerksystemanwendungsteil (Signalisierungsprotokoll zwischen zwei RNCs)

SOFn:

Symbolversatz, kann als fraktionaler Teil der OFSn dargestellt werden

SRNC:

Bedienende RNC

TBS:

Transportblocksatz

UMTS:

Universelles Mobiltelekommunikationssystem

Claims

Verfahren für ein Synchronisieren einer Übertragung von Rahmen in einem zellularen Telekommunikationsnetzwerk, umfassend eine Mobilstation (MS), einen Funknetzwerkkontroller (SRNC), mindestens eine Basisstation (BS1, BS2), über welche eine Verbindung zwischen der Mobilstation (MS) und dem Funknetzwerkkontroller (SRNC) aufgebaut wird, wobei die Mobilstation (MS) und die mindestens eine Basisstation (BS1, BS2) eine entsprechende Zeitvorgabe-Referenz (MSFN, BS1FN, BS2FN) aufweisen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Aufbauen einer verbindungsspezifischen Zeitvorgabe-Referenz, die allen Knoten (MS, BS1, BS2, RNC), die an der Verbindung beteiligt sind, gemein ist und die ein gemeinsames Rahmennummerierungsschema aufweist, auf das sich zwischen der Mobilstation (MS) und dem Funknetzwerkkontroller (SRNC) beim Aufbauen der Verbindung geeinigt worden ist, wobei die verbindungsspezifische Zeitvorgabe-Referenz eine verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) und eine Rahmennummererweiterung (HFN) umfasst; – Empfangen einer vorbestimmten Nachricht (200, 202) von der Mobilstation (MS) an dem Funknetzwerkkontroller (SRNC), wobei die vorbestimmte Nachricht (200, 202) Information über eine Differenz (OFS) zwischen einer Zeitvorgabe-Referenz der Mobilstation (MS) und einer Zeitvorgabe-Referenz der Basisstationen einschließt, die von der Mobilstation (MS) überwacht werden; – Bestimmen eines Versatzes (OFS, SOF) für mindestens eine Basisstation (BS1, BS2), der sich auf die Differenz zwischen der Zeitvorgabe-Referenz der betreffenden Basisstation und der verbindungsspezifischen Zeitvorgabe-Referenz bezieht; – Übertragen des entsprechenden Basisstations-spezifischen Versatzes (OFS) von dem Funknetzwerkkontroller (RNC) an die Basisstation (BS1, BS2), wenn eine oder mehrere Basisstationen (BS1, BS2) von dem Funknetzwerkkontroller (RNC) angewiesen werden, dedizierte Kanäle für die Mobilstation (MS) aufzubauen; – Einschließen der verbindungsspezifischen Rahmennummer (CFN) in jedem Downlink-Rahmen gemäß dem gemeinsamen Rahmennummerierungsschema, wobei die Rahmennummer (CFN) für alle die Basisstationen (BS1, BS2), die an der Verbindung beteiligt sind, die gleiche ist; – Verwenden, an jeder Basisstation (BS1, BS2), gemäß ihrem eigenen Rahmennummerierungsschema, der verbindungsspezifischen Rahmennummer (CFN) und ihres eigenen Basisstations-spezifischen Versatzes, um den Rahmen zu dem korrekten Zeitpunkt zu senden; und – Kombinieren der Uplink-Rahmen, die eine gemeinsame Rahmennummer aufweisen, an dem Funknetzwerkkontroller (RNC); wobei die Mobilstation (MS) und der Funknetzwerkkontroller (SRNC) die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) und die Rahmennummererweiterung (HFN) zum Verschlüsseln und Entschlüsseln der Rahmen verwenden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz von der mindestens einen Basisstation (BS1) verwendet wird, um ihre Zeitvorgabe-Referenz mit der des Funknetzwerkkontrollers (RNC) zu synchronisieren.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk eine erste Basisstation (BS1), über welche die Verbindung aufgebaut wird, und mindestens eine zweite Basisstation (BS2, BS3) umfasst; und dass der Versatz von mindestens jeder zweiten Basisstation (BS2, BS3) verwendet wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) und der Funknetzwerkkontroller (SRNC) ihre Zeitvorgabe-Referenzen auf der Zeit basierend synchronisieren, wenn die vorbestimmte Nachricht (200, 202) zwischen ihnen gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) und der Funknetzwerkkontroller (SRNC) ihre Zeitvorgabe-Referenzen auf der Zeit basierend synchronisieren, wenn die Verbindung zwischen ihnen aufgebaut wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) bei vorbestimmten Zeitintervallen abgestuft wird, und die eine finite Länge aufweist, so dass die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) eine Periode aufweist, die wesentlich kürzer ist als die Dauer einer typischen Verbindung; und – die Rahmennummererweiterung (HFN) abgestuft wird wenn die verbindungsspezifische Rahmennummer eine Periode abschließt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) und der Funknetzwerkkontroller (SRNC) eine andere Sequenznummer verwenden, so wie eine Protokolldateneinheits-Nummer, um die Rahmen zu verschlüsseln und zu entschlüsseln.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) und der Funknetzwerkkontroller (SRNC) ein Verschlüsseln in mehr als einer Protokollschicht verwenden, und dass die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) und die Rahmennummererweiterung (HFN) zum Verschlüsseln und Entschlüsseln der Rahmen in der ersten der Schichten verwendet werden, und dass die Rahmennummererweiterung (HFN) und eine andere Sequenznummer, so wie eine Protokolldateneinheits-Nummer, verwendet werden, um die Rahmen in einer zweiten der Schichten zu verschlüsseln und zu entschlüsseln.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) und der Funknetzwerkkontroller (SRNC) ein Verschlüsseln in mehr als einer Protokollschicht oder für zwei oder mehrere parallele Träger verwenden, so dass es parallele Verschlüsselungszähler gibt, die unabhängig laufen, und dass die Rahmennummererweiterung (HFN) als ein Initialisierungsparameter der Verschlüsselungszähler verwendet wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Basisstation (BS) die verbindungsspezifische Zeitvorgabe-Referenz verwendet, um die Zeit einer Übertragung in Richtung der Mobilstation (MS) zu bestimmen und/oder eine Rahmennummer für Rahmen in Richtung des Funknetzwerkkontrollers (SRNC) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem eine Basisstation (BS) einen Rahmen nur zu einem Zeitpunkt senden kann, der später liegt als die Zeit, welche der verbindungsspezifischen Zeitvorgabe-Referenz entspricht, die betreffende Basisstation den Rahmen mit einem Korrekturindikator versieht, der direkt oder indirekt das Maß an Zeit angibt, um welchen der Rahmen verzögert wurde.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz für die betreffende Basisstation auch einen fraktionalen Versatzteil (SOF) umfasst, welcher annähernd der Ausbreitungsverzögerung eines Rahmens zwischen der Mobilstation (MS) und dem Funknetzwerkkontroller (SRNC) entspricht.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) Messergebnisse von den Basisstationen (BS) erhält, und die Messergebnisse an den Funknetzwerkkontroller (SRNC) sendet; und der Funknetzwerkkontroller (SRNC) die Messergebnisse verwendet, um den Versatz für die betreffende Basisstation zu bestimmen.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) und der Funknetzwerkkontroller (SRNC) ihre Zeitvorgabe-Referenzen mit der Zeitvorgabe-Referenz von einer der mindestens einen Basisstation (BS1, BS2) synchronisieren, die an der Verbindung beteiligt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) und der Funknetzwerkkontroller (SRNC) ihre Zeitvorgabe-Referenzen mit der Zeitvorgabe-Referenz der ersten Basisstation (BS1) synchronisieren, die an der Verbindung beteiligt ist.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Funknetzwerkkontroller (SRNC) ein Serving Radio Network Controller (SRNC) ist.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige Rahmen eine Angabe darüber umfassen, ob der betreffende Rahmen verschlüsselte Daten enthält oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) an den Funknetzwerkkontroller (RNC) einen Initialisierungsparameter für die Rahmennummernerweiterung (HFN) sendet, und auf der Basis des Initialisierungsparameters der Funknetzwerkkontroller (RNC) die Rahmennummernerweiterung (HFN) auf einen Wert initialisiert, welcher den letzten Wert der Rahmennummernerweiterung (HFN) während einer vorhergehenden Verbindung übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Initialisierungsparameter aus dem letzten Wert der Rahmennummernerweiterung (HFN) oder aus einer Zahl n höchstwertiger Bits in dem letzten Wert der Rahmennummernerweiterung (HFN) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) die Initialisierungsparameter in Reaktion of einen erfassten Bedarf nach einem Aufbauen, Wieder-Aufbauen oder Übergeben einer Verbindung sendet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation (MS) die Initialisierungsparameter an den Funknetzwerkkontroller (RNC) auf eine oder mehrere der folgenden Arten sendet: – auf einem RACH-Kanal, bevorzugt in einer RRC CONNECTION SETUP REQUEST-Nachricht; – auf einem dedizierten Kanal; – in einer Nachricht, die sich auf einen Authentifizierungsvorgang bezieht; oder – in einer CIPHERING MODE COMPLETE-Nachricht.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Falle einer Übergabe von einem Mobilnetzwerk der zweiten Generation an ein Mobilnetzwerk der dritten Generation die Mobilstation (MS) den Initialisierungsparameter an den Funknetzwerkkontroller (RNC) in einer HANDOVER COMPLETE-Nachricht sendet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Falle einer Übergabe von einem Mobilnetzwerk der zweiten Generation an ein Mobilnetzwerk der dritten Generation die Mobilstation (MS) den Initialisierungsparameter an das Mobilnetzwerk der zweiten Generation sendet, welches ihn an den Funknetzwerkkontroller (RNC) weiterleitet.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass – am Ende einer Verbindung die Mobilstation (MS) einen Wert in einen Speicher speichert, welcher Informationen über die letzte oder die größte Rahmennummernerweiterung (HFN) umfasst, die während der betreffenden Verbindung verwendet worden ist; und – beim Beginn der nächsten Verbindung die Mobilstation (MS) aus dem Speicher den Wert ausliest, der in dem vorhergehenden Schritt gespeichert worden ist, und den Wert verwendet, um den Initialisierungsparameter zu bilden.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 9 oder 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass – es eine separate Verschlüsselung für mindestens zwei parallele Träger gibt; – während der Verbindung die Mobilstation (MS) aus dem Speicher den letzten oder höchsten Wert der Rahmennummernerweiterung (HFN) ausliest, der während der vorhergehenden Verbindung verwendet worden ist, und den Wert verwendet, um den Initialisierungsparameter zu bilden, wenn ein neuer Träger zu der Verbindung hinzugefügt wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 9 oder 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass – es eine separate Verschlüsselung für mindestens zwei parallel Träger gibt; – die Mobilstation (MS) den höchsten Wert der Rahmennummernerweiterung (HFN) aufzeichnet, der während der Verbindung verwendet worden ist, und den Wert verwendet, um den Initialisierungsparameter zu bilden, wenn ein neuer Träger zu der Verbindung hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherschritt ein Markieren des gespeicherten Werts mit einem nicht-verwendet-Status umfasst, und der Leseschritt ein Markieren des gespeicherten Werts mit einem verwendet-Status umfasst.
Mobilstation (MS) zum Bilden einer Verbindung mit einem Funknetzwerkkontroller (SRNC) über mindestens eine Basisstation (BS1, BS2, ...) in einem zellularen Telekommunikationsnetzwerk, wobei die Mobilstation (MS) und jede Basisstation (BS1, BS2) eine entsprechenden Zeitvorgabe-Referenz (MSFN, BS1FN, BS2FN) aufweisen, wobei die Mobilstation (MS) angepasst ist, mit dem Funknetzwerkkontroller (SRNC) zusammenzuarbeiten, zum: – Aufbauen einer verbindungsspezifischen Zeitvorgabe-Referenz, die allen Knoten, die an der Verbindung beteiligt sind, gemein ist und die ein gemeinsames Rahmennummerierungs-Schema aufweist, auf das sich zwischen der Mobilstation (MS) und dem Funknetzwerkkontroller (SRNC) während dem Verbindungsaufbau geeinigt worden ist, wobei die verbindungsspezifische Zeitvorgabe-Referenz eine verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) und eine Rahmennummererweiterung (HFN) umfasst; – Senden einer vorbestimmten Nachricht (200, 202) an den Funknetzwerkkontroller (SRNC), wobei die vorbestimmte Nachricht (200, 202) Informationen über eine Differenz (OFS) zwischen einer Zeitvorgabe-Referenz der Mobilstation (MS) und einer Zeitvorgabe-Referenz der Basisstationen einschließt, die von der Mobilstation (MS) überwacht werden; und – Bestimmen, zumindest für eine Basisstation (BS1, BS2), eines Versatzes (OFS, SOF), der sich auf die Differenz zwischen der Zeitvorgabe-Referenz der betreffenden Basisstation und der verbindungsspezifischen Zeitvorgabe-Referenz bezieht; wobei die Mobilstation (MS) angepasst ist, die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) und die Rahmennummererweiterung (HFN) zu verwenden, um die Rahmen zu verschlüsseln und zu entschlüsseln.
Mobilstation (MS) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass – die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) in vorbestimmten Intervallen abgestuft wird und eine finite Länge aufweist, so dass die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) eine Periode aufweist, die wesentlich kürzer ist als die Dauer einer typischen Verbindung; und – die Rahmennummererweiterung (HFN) abgestuft wird, wenn die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) eine Periode abschließt; und dass, wenn eine Verbindung aufgebaut, wieder aufgebaut oder übergeben wird, die Mobilstation (MS) angepasst ist, dem Funknetzwerkkontroller (RNC) einen Initialisierungsparameter für die Rahmennummererweiterung (HFN) zu senden, um die die Rahmennummererweiterung (HFN) auf einen Wert zu initialisieren, welcher den letzten Wert der Rahmennummererweiterung (HFN) während einer vorhergehenden Verbindung übersteigt.
Funknetzwerkkontroller (SRNC) zum Bilden einer Verbindung mit einer Mobilstation (MS) über mindestens eine Basisstation (BS1, BS2, ...) in einem zellularen Telekommunikationsnetzwerk, wobei die Mobilstation (MS) und jede Basisstation (BS1, BS2) eine entsprechende Zeitvorgabe-Referenz (MSFN, BS1FN, BS2FN) aufweisen, wobei der Funknetzwerkkontroller (SRNC) angepasst ist, um – mit der Mobilstation (MS) zusammenzuarbeiten, um eine verbindungsspezifische Zeitvorgabe-Referenz aufzubauen, die allen Knoten, die an der Verbindung beteiligt sind, gemein ist und die ein gemeinsames Rahmennummerierungs-Schema aufweist, auf das sich zwischen der Mobilstation (MS) und dem Funknetzwerkkontroller (SRNC) während dem Verbindungsaufbau geeinigt worden ist, wobei die verbindungsspezifische Zeitvorgabe-Referenz eine verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) und eine Rahmennummererweiterung (HFN) umfasst; – eine vorbestimmte Nachricht (200, 202) von der Mobilstation (MS) zu empfangen, wobei die vorbestimmte Nachricht (200, 202) Informationen über eine Differenz (OFS) zwischen einer Zeitvorgabe-Referenz der Mobilstation (MS) und einer Zeitvorgabe-Referenz der Basisstationen einschließt, die von der Mobilstation (MS) überwacht werden; – zumindest für eine Basisstation (BS1, BS2) einen Versatz (OFS, SOF) zu bestimmen, der sich auf die Differenz zwischen der Zeitvorgabe-Referenz der betreffenden Basisstation und der verbindungsspezifischen Zeitvorgabe-Referenz bezieht; – den entsprechenden Basisstations-spezifischen Versatz (OFS) an die Basisstationen (BS1, BS2) zu senden, wenn eine oder mehrere Basisstationen (BS1, BS2) angewiesen werden, dedizierte Kanäle für die Mobilstation (MS) aufzubauen; – die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) in jedem Downlink-Rahmen gemäß dem gemeinsamen Rahmennummerierungsschema einzuschließen, wobei die Rahmennummer (CFN) für alle Basisstationen (BS1, BS2), die an der Verbindung beteiligt sind, die gleiche ist; – die Informationen über den Versatz zu verwenden, um Differenzen zwischen den Zeitvorgabe-Referenzen zu kompensieren; und – die Uplink-Rahmen zu kombinieren, die eine gemeinsame Rahmennummer aufweisen; wobei der Funknetzwerkkontroller angepasst ist, die verbindungsspezifische Rahmennummer (CFN) und die Rahmennummererweiterung (HFN) zu verwenden, um die Rahmen zu verschlüsseln und zu entschlüsseln.
Funknetzwerkkontroller nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Funknetzwerkkontroller (SRNC) angepasst ist, um die Informationen über den Versatz an die betreffende Basisstation zu übertragen.