JP2002502205A - データ伝送を暗号処理する方法とその方法を利用するセルラ無線システム - Google Patents
データ伝送を暗号処理する方法とその方法を利用するセルラ無線システムInfo
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- H04W12/037—Protecting confidentiality, e.g. by encryption of the control plane, e.g. signalling traffic
Abstract
(57)【要約】
本発明は、１つかそれ以上の並列無線ベアラまたは論理チャネルを含む無線接続（１１６）上で他の送受信機（１０８）と通信する少なくとも１つの送受信機（１０２）を備える無線システムにおいてデータ伝送を暗号処理するセルラ無線システムと方法に関するが、この暗号処理は選択された暗号処理方法パラメータを使用して前記ベアラまたは論理チャネル上で行われる。暗号処理は選択された暗号処理パラメータを使用して前記ベアラ上で行われる。多様で効率的な暗号処理を保証するため、各並列無線ベアラ（１１６）上で異なった暗号処理方法パラメータが使用される。
Description
【０００１】 発明の分野 本発明は、１つかそれ以上の並列無線ベアラまたは論理チャネルを含む無線接
続上で他の送受信機と通信する少なくとも１つの送受信機を備える無線システム
においてデータ伝送を暗号処理する方法に関する。
続上で他の送受信機と通信する少なくとも１つの送受信機を備える無線システム
においてデータ伝送を暗号処理する方法に関する。
【０００２】 発明の背景 暗号処理は今日、多くのデータ伝送システムで使用され、伝送されるデータが
権限のないユーザの手に落ちるのを防止している。暗号処理は、特に無線電気通
信がさらに一般的になるに連れて、過去数年間大きく成長している。 暗号処理は、例えば送信機で伝送される情報を暗号化し、受信機でその情報を
解読することで行うことができる。暗号化とは、伝送される情報、例えばビット
・ストリームをある数の暗号化ビット・パターンで乗算することを意味し、それ
によって暗号化ビット・パターンが未知である場合元のビット・ストリームが何
だったかを発見することは困難になる。
権限のないユーザの手に落ちるのを防止している。暗号処理は、特に無線電気通
信がさらに一般的になるに連れて、過去数年間大きく成長している。 暗号処理は、例えば送信機で伝送される情報を暗号化し、受信機でその情報を
解読することで行うことができる。暗号化とは、伝送される情報、例えばビット
・ストリームをある数の暗号化ビット・パターンで乗算することを意味し、それ
によって暗号化ビット・パターンが未知である場合元のビット・ストリームが何
だったかを発見することは困難になる。
【０００３】 先行技術は多くの異なった暗号処理方法を教示している。こうした方法は、例
えば、ＦＩ ９６２ ３５２及びＷＯ ９５／０１６８４で説明されている。 例えばデジタルＧＳＭシステムでは、暗号処理は無線経路上で行われる。すな
わち、無線経路上で伝送される暗号化ビット・ストリームが、データ・ビットを
暗号化ビットで排他的論理和演算することで形成されるが、この暗号化ビットは
、暗号処理鍵Ｋｃを使用する、それ自体周知のアルゴリズム（Ａ５アルゴリズム
）によって形成される。Ａ５アルゴリズムはトラフィック・チャネル及びＤＣＣ
Ｈ制御チャネル上を伝送される情報を暗号化する。
えば、ＦＩ ９６２ ３５２及びＷＯ ９５／０１６８４で説明されている。 例えばデジタルＧＳＭシステムでは、暗号処理は無線経路上で行われる。すな
わち、無線経路上で伝送される暗号化ビット・ストリームが、データ・ビットを
暗号化ビットで排他的論理和演算することで形成されるが、この暗号化ビットは
、暗号処理鍵Ｋｃを使用する、それ自体周知のアルゴリズム（Ａ５アルゴリズム
）によって形成される。Ａ５アルゴリズムはトラフィック・チャネル及びＤＣＣ
Ｈ制御チャネル上を伝送される情報を暗号化する。
【０００４】 暗号処理鍵Ｋｃはネットワークが端末を認証済であるがチャネル上のトラフィ
ックがまだ暗号処理されていない時設定される。ＧＳＭシステムでは、端末は、
端末に保存された国際移動加入者識別子ＩＭＳＩ、または加入者識別子に基づい
て形成された暫定移動加入者識別子ＴＭＳＩに基づいて識別される。加入者識別
鍵Ｋｉも端末に保存される。端末識別鍵もシステムにとって既知である。
ックがまだ暗号処理されていない時設定される。ＧＳＭシステムでは、端末は、
端末に保存された国際移動加入者識別子ＩＭＳＩ、または加入者識別子に基づい
て形成された暫定移動加入者識別子ＴＭＳＩに基づいて識別される。加入者識別
鍵Ｋｉも端末に保存される。端末識別鍵もシステムにとって既知である。
【０００５】 暗号処理を信頼性の高いものにするために、暗号処理鍵Ｋｃに関する情報は秘
密にしておかなければならない。従って、暗号処理鍵はネットワークから端末に
間接的に伝送される。ランダムアクセス番号ＲＡＮＤがネットワーク内で形成さ
れ、その番号が基地局システムを介して端末に伝送される。暗号処理鍵Ｋｃは、
周知のアルゴリズム（Ａ５アルゴリズム）により、ランダムアクセス番号ＲＡＮ
Ｄと加入者識別鍵Ｋｉから形成される。暗号処理鍵Ｋｃはシステムの端末及びネ
ットワーク部の双方で同じ方法で計算される。
密にしておかなければならない。従って、暗号処理鍵はネットワークから端末に
間接的に伝送される。ランダムアクセス番号ＲＡＮＤがネットワーク内で形成さ
れ、その番号が基地局システムを介して端末に伝送される。暗号処理鍵Ｋｃは、
周知のアルゴリズム（Ａ５アルゴリズム）により、ランダムアクセス番号ＲＡＮ
Ｄと加入者識別鍵Ｋｉから形成される。暗号処理鍵Ｋｃはシステムの端末及びネ
ットワーク部の双方で同じ方法で計算される。
【０００６】 従って、当初は、端末と基地局の間の接続上のデータ伝送は暗号処理されない
。基地局システムが端末に暗号処理モード指令を送信するまでは暗号処理は開始
されない。端末が指令を受信すると、暗号化データの送信と受信データの解読が
開始される。それに対応して、基地局システムは、暗号処理モード指令送信後受
信データの解読を開始し、端末からの最初の暗号化メッセージの受信及びそれに
続く復号後送信データの暗号処理を開始する。ＧＳＭシステムでは、暗号処理モ
ード指令は、暗号処理開始指令と、使用されるアルゴリズムに関する情報を含ん
でいる。
。基地局システムが端末に暗号処理モード指令を送信するまでは暗号処理は開始
されない。端末が指令を受信すると、暗号化データの送信と受信データの解読が
開始される。それに対応して、基地局システムは、暗号処理モード指令送信後受
信データの解読を開始し、端末からの最初の暗号化メッセージの受信及びそれに
続く復号後送信データの暗号処理を開始する。ＧＳＭシステムでは、暗号処理モ
ード指令は、暗号処理開始指令と、使用されるアルゴリズムに関する情報を含ん
でいる。
【０００７】 既知の方法の問題は、それらが現在のシステムのために設計されているため、
柔軟性がなく、１つの移動局に対するいくつかの並列サービスが可能な新しいシ
ステムでのデータ伝送の暗号処理に適していないということである。例えばＧＳ
Ｍでは、信号と実際のトラフィック・チャネルの両方の暗号処理が相互に結合さ
れ、暗号処理特性を別個に調整することができない。
柔軟性がなく、１つの移動局に対するいくつかの並列サービスが可能な新しいシ
ステムでのデータ伝送の暗号処理に適していないということである。例えばＧＳ
Ｍでは、信号と実際のトラフィック・チャネルの両方の暗号処理が相互に結合さ
れ、暗号処理特性を別個に調整することができない。
【０００８】 発明の簡単な説明 上記の問題を解決する方法を実現する方法とシステムを提供することが本発明
の目的である。これは、１つかそれ以上の並列無線ベアラを含む無線接続上の他
の送受信機と通信する少なくとも１つの送受信機を備える無線システムにおいて
データ伝送を暗号処理する方法によって達成されるが、この暗号処理は選択され
た暗号処理方法パラメータを使用して前記ベアラ上で行われる。本発明の方法に
よれば、各並列無線ベアラ上で、異なった暗号処理方法パラメータが使用される
。
の目的である。これは、１つかそれ以上の並列無線ベアラを含む無線接続上の他
の送受信機と通信する少なくとも１つの送受信機を備える無線システムにおいて
データ伝送を暗号処理する方法によって達成されるが、この暗号処理は選択され
た暗号処理方法パラメータを使用して前記ベアラ上で行われる。本発明の方法に
よれば、各並列無線ベアラ上で、異なった暗号処理方法パラメータが使用される
。
【０００９】 本発明はまた、各セル内に、カバレージ範囲に配置された端末と通信する少な
くとも１つの基地局を備えるセルラ無線システムに関するが、このシステムは１
つかそれ以上の基地局の動作を制御する基地局制御装置を備えており、前記基地
局制御装置とそれによって制御される基地局が基地局システムを形成し、システ
ム中の端末の少なくとも一部が１つかそれ以上の無線ベアラと同時に通信するよ
う配置され、前記端末が無線ベアラ上で暗号処理を使用するよう配置されている
。本発明のシステムでは、基地局システムと端末は、同時に使用される各無線ベ
アラ上で異なった暗号処理方法パラメータを使用するよう配置されている。
くとも１つの基地局を備えるセルラ無線システムに関するが、このシステムは１
つかそれ以上の基地局の動作を制御する基地局制御装置を備えており、前記基地
局制御装置とそれによって制御される基地局が基地局システムを形成し、システ
ム中の端末の少なくとも一部が１つかそれ以上の無線ベアラと同時に通信するよ
う配置され、前記端末が無線ベアラ上で暗号処理を使用するよう配置されている
。本発明のシステムでは、基地局システムと端末は、同時に使用される各無線ベ
アラ上で異なった暗号処理方法パラメータを使用するよう配置されている。
【００１０】 本発明の好適実施形態は従属請求項で請求される。 いくつかの利点が本発明の方法及びシステムによって達成される。本発明のソ
リューションでは、同時（１つのＬ１フレームに多重化される）または時分割原
理によっていくつかの並列ベアラが使用されるが、暗号処理とその特性は柔軟に
制御できる。（ＧＭＳ／ＧＰＲＳの場合のように）排他的論理和演算法によって
いくつかのデータ・ブロックが並行して暗号処理される場合、別のデータ・ブロ
ック（例えば別のベアラからのデータ）が暗号処理アルゴリズムに関する別の入
力パラメータを使用して暗号処理されることが重要である。これが行われないと
、ハッカーが伝送を傍受して送信データ（例えば信号データ）の構造を知り、元
のデータから排他的論理和を入手し、暗号処理されたデータ・ブロックを同じ暗
号処理パラメータで排他的論理和演算することで、データ、特に元のデータ自体
の情報を判定することができるようになる。本発明のもう１つの利点は、本発明
がＧＳＭ／ＧＰＲＳコア・ネットワークを使用する無線システムに柔軟に応用で
きることである。ＧＳＭ Ａインターフェースには変更は必要なく、変更が必要
なのは端末及び基地局システムのソフトウェアだけである。本発明は新しい無線
システムにおけるユーザのセキュリティを向上させる。
リューションでは、同時（１つのＬ１フレームに多重化される）または時分割原
理によっていくつかの並列ベアラが使用されるが、暗号処理とその特性は柔軟に
制御できる。（ＧＭＳ／ＧＰＲＳの場合のように）排他的論理和演算法によって
いくつかのデータ・ブロックが並行して暗号処理される場合、別のデータ・ブロ
ック（例えば別のベアラからのデータ）が暗号処理アルゴリズムに関する別の入
力パラメータを使用して暗号処理されることが重要である。これが行われないと
、ハッカーが伝送を傍受して送信データ（例えば信号データ）の構造を知り、元
のデータから排他的論理和を入手し、暗号処理されたデータ・ブロックを同じ暗
号処理パラメータで排他的論理和演算することで、データ、特に元のデータ自体
の情報を判定することができるようになる。本発明のもう１つの利点は、本発明
がＧＳＭ／ＧＰＲＳコア・ネットワークを使用する無線システムに柔軟に応用で
きることである。ＧＳＭ Ａインターフェースには変更は必要なく、変更が必要
なのは端末及び基地局システムのソフトウェアだけである。本発明は新しい無線
システムにおけるユーザのセキュリティを向上させる。
【００１１】 発明の詳細な説明 まず図１を参照して本発明の通常のセルラ無線ネットワークの構成を検討しよ
う。図１は本発明に不可欠なブロックだけを示しているが、従来のセルラ無線ネ
ットワークがここでさらに詳細に説明されない他の機能及び構造をも備えている
ことは当業者に明らかである。この例の一部はＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）
を使用するセルラ無線ネットワークを説明したものであるが、本発明がそれに制
限されると考えるべきではない。本発明は、少なくとも部分的にＧＳＭ仕様に基
づくＧＳＭによるセルラ無線ネットワークでも使用できる。本発明はまた、使用
される無線伝送技術と無関係にＵＭＴＳ（汎用移動電話システム）でも使用でき
る。
う。図１は本発明に不可欠なブロックだけを示しているが、従来のセルラ無線ネ
ットワークがここでさらに詳細に説明されない他の機能及び構造をも備えている
ことは当業者に明らかである。この例の一部はＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）
を使用するセルラ無線ネットワークを説明したものであるが、本発明がそれに制
限されると考えるべきではない。本発明は、少なくとも部分的にＧＳＭ仕様に基
づくＧＳＭによるセルラ無線ネットワークでも使用できる。本発明はまた、使用
される無線伝送技術と無関係にＵＭＴＳ（汎用移動電話システム）でも使用でき
る。
【００１２】 セルラ無線ネットワークは通常、固定ネットワークのインフラストラクチャ、
すなわち、ネットワーク部分１００と、固定または車両設置、または携帯端末で
ある端末１０２を備えている。ネットワーク部分１００は基地局１０４を備えて
いる。複数の基地局１０４が、それらに接続された基地局制御装置１０６によっ
て集中化された形で制御されている。基地局１０４は送受信機１０８を備えてい
る。例えば、ＴＤＭＡ無線システムでは、１つの送受信機１０８が１つのＴＤＭ
Ａフレームのための無線能力を提供するが、これは例えばＧＳＭシステムでは、
８のタイムスロットを備えている。
すなわち、ネットワーク部分１００と、固定または車両設置、または携帯端末で
ある端末１０２を備えている。ネットワーク部分１００は基地局１０４を備えて
いる。複数の基地局１０４が、それらに接続された基地局制御装置１０６によっ
て集中化された形で制御されている。基地局１０４は送受信機１０８を備えてい
る。例えば、ＴＤＭＡ無線システムでは、１つの送受信機１０８が１つのＴＤＭ
Ａフレームのための無線能力を提供するが、これは例えばＧＳＭシステムでは、
８のタイムスロットを備えている。
【００１３】 基地局１０４は、送受信機１０８と多重装置１１２の動作を制御する制御ユニ
ット１１０を備えている。多重装置１１２は、送受信機１０８によって使用され
るトラフィック及び制御チャネルを１つのベアラ１１４用に結合するために使用
される。 基地局１０４の送受信機１０８はアンテナ・ユニット１１８に接続され、それ
によって端末１０２への双方向無線接続１１６が設定される。双方向無線接続１
１６上で伝送されるフレームの構造は特定システム用に定義され、この接続はエ
ア・インターフェースと呼ばれる。
ット１１０を備えている。多重装置１１２は、送受信機１０８によって使用され
るトラフィック及び制御チャネルを１つのベアラ１１４用に結合するために使用
される。 基地局１０４の送受信機１０８はアンテナ・ユニット１１８に接続され、それ
によって端末１０２への双方向無線接続１１６が設定される。双方向無線接続１
１６上で伝送されるフレームの構造は特定システム用に定義され、この接続はエ
ア・インターフェースと呼ばれる。
【００１４】 図２は、基地局の送受信機１０８の構成の例をさらに詳細に示す。受信方向で
は、送受信機は受信機２００を備えており、そこでアンテナ・ユニット１１８か
ら受信された信号は中間周波数または直接ベースバンド周波数に変換され、その
後変換された信号はＡ／Ｄ変換器２０２でサンプリング及び量子化される。信号
は変換器から等化器２０４に供給され、そこで干渉、例えばマルチパス伝播によ
って発生する干渉が補償される。復調器２０６は等化された信号からビット・ス
トリームを取り出し、その後ストリームは多重分離装置２０８に転送される。多
重分離装置２０８はビット・ストリームを異なったタイムスロットから個々の論
理チャネルに分離する。信号は多重分離装置からデインタリーブ及び解読２０９
に供給される。次にチャネル・コーデック２１６が異なった論理チャネルのビッ
ト・ストリームを復号する、すなわち、ビット・ストリームが制御ユニット２１
４に転送される信号情報からなるのか、それともビット・ストリームが基地局制
御装置１０６のトランスコーダ１２４に転送される（２４０）音声からなるのか
を決定する。チャネル・コーデック２１６は誤り訂正も行う。制御ユニット２１
４は異なったユニットを制御することで内部制御機能を行う。
は、送受信機は受信機２００を備えており、そこでアンテナ・ユニット１１８か
ら受信された信号は中間周波数または直接ベースバンド周波数に変換され、その
後変換された信号はＡ／Ｄ変換器２０２でサンプリング及び量子化される。信号
は変換器から等化器２０４に供給され、そこで干渉、例えばマルチパス伝播によ
って発生する干渉が補償される。復調器２０６は等化された信号からビット・ス
トリームを取り出し、その後ストリームは多重分離装置２０８に転送される。多
重分離装置２０８はビット・ストリームを異なったタイムスロットから個々の論
理チャネルに分離する。信号は多重分離装置からデインタリーブ及び解読２０９
に供給される。次にチャネル・コーデック２１６が異なった論理チャネルのビッ
ト・ストリームを復号する、すなわち、ビット・ストリームが制御ユニット２１
４に転送される信号情報からなるのか、それともビット・ストリームが基地局制
御装置１０６のトランスコーダ１２４に転送される（２４０）音声からなるのか
を決定する。チャネル・コーデック２１６は誤り訂正も行う。制御ユニット２１
４は異なったユニットを制御することで内部制御機能を行う。
【００１５】 送信方向では、チャネル・コーデック２１６から来るデータはインタリーブ及
び暗号処理２２７の対象になる。暗号処理は（本発明で説明されるように）高次
プロトコル層に配置されることもあるが、その場合ブロック２２７はインタリー
ブ機能だけを含む。次に信号はバースト形成器２２８に供給されるが、これは、
例えばトレーニング・シーケンスとテールを追加することで送信されるバースト
を組み立てる。変調器２２４はデジタル信号を無線周波数搬送波に変調する。変
調された信号は送信機ユニット２２０に供給され、そこで信号は送信前にフィル
タリングされる、すなわち、信号の帯域幅は望ましい範囲に制限され、フィルタ
リングの後、信号はアンテナ・ユニット１１８から送信される。さらに、送信機
２２０は送信出力電力を制御する。シンセサイザ２１２は異なったユニットのた
めに必要な周波数を準備する。シンセサイザ２１２に収容されるクロックは、局
所的に制御されるか、または何らかの他の位置、例えば基地局制御装置１０６か
ら集中的に制御される。シンセサイザは、例えば電圧制御発振器によって必要な
周波数を発生する。
び暗号処理２２７の対象になる。暗号処理は（本発明で説明されるように）高次
プロトコル層に配置されることもあるが、その場合ブロック２２７はインタリー
ブ機能だけを含む。次に信号はバースト形成器２２８に供給されるが、これは、
例えばトレーニング・シーケンスとテールを追加することで送信されるバースト
を組み立てる。変調器２２４はデジタル信号を無線周波数搬送波に変調する。変
調された信号は送信機ユニット２２０に供給され、そこで信号は送信前にフィル
タリングされる、すなわち、信号の帯域幅は望ましい範囲に制限され、フィルタ
リングの後、信号はアンテナ・ユニット１１８から送信される。さらに、送信機
２２０は送信出力電力を制御する。シンセサイザ２１２は異なったユニットのた
めに必要な周波数を準備する。シンセサイザ２１２に収容されるクロックは、局
所的に制御されるか、または何らかの他の位置、例えば基地局制御装置１０６か
ら集中的に制御される。シンセサイザは、例えば電圧制御発振器によって必要な
周波数を発生する。
【００１６】 ここで図１を参照して基地局システムと基地局制御装置の構成を検討しよう。
基地局制御装置１０６はスイッチング・マトリックス１２０と制御ユニット１２
２を備えている。スイッチング・マトリックス１２０は音声とデータを切り換え
、信号回路を接続するために使用される。１つかそれ以上の基地局１０４と基地
局制御装置１０６によって形成される基地局システムＢＳＳ１３２は、さらにト
ランスコーダ１２４を備えている。トランスコーダ１２４は普通移動交換局１２
８のできる限り近くに配置されるが、これは、トランスコーダ１２４と基地局制
御装置１０６の間で音声がセルラ無線ネットワークの形態で転送でき、伝送容量
が同時に節約されるからである。ＵＭＴＳでは、基地局制御装置１０６は無線ネ
ットワーク制御装置ＲＮＣと呼ばれ、基地局１０４は「ノードＢ」と呼ばれる。
基地局制御装置１０６はスイッチング・マトリックス１２０と制御ユニット１２
２を備えている。スイッチング・マトリックス１２０は音声とデータを切り換え
、信号回路を接続するために使用される。１つかそれ以上の基地局１０４と基地
局制御装置１０６によって形成される基地局システムＢＳＳ１３２は、さらにト
ランスコーダ１２４を備えている。トランスコーダ１２４は普通移動交換局１２
８のできる限り近くに配置されるが、これは、トランスコーダ１２４と基地局制
御装置１０６の間で音声がセルラ無線ネットワークの形態で転送でき、伝送容量
が同時に節約されるからである。ＵＭＴＳでは、基地局制御装置１０６は無線ネ
ットワーク制御装置ＲＮＣと呼ばれ、基地局１０４は「ノードＢ」と呼ばれる。
【００１７】 トランスコーダ１２４は、公衆交換電話ネットワークと移動ネットワークの間
で使用される異なったデジタル符号化方法を変換するので、それらは互換性を有
し、例えば、６４ｋビット／秒の固定ネットワークから何らかの他の形式（例え
ば、１３ｋビット／秒）のセルラ無線ネットワークに、またはその逆の変換を行
う。制御ユニット１２２の機能は、呼制御、モビリティ管理、統計情報の収集、
及び信号である。
で使用される異なったデジタル符号化方法を変換するので、それらは互換性を有
し、例えば、６４ｋビット／秒の固定ネットワークから何らかの他の形式（例え
ば、１３ｋビット／秒）のセルラ無線ネットワークに、またはその逆の変換を行
う。制御ユニット１２２の機能は、呼制御、モビリティ管理、統計情報の収集、
及び信号である。
【００１８】 ＵＭＴＳでは、インターワーキング・ユニットＩＷＵ１３０が使用され、基地
局システム１３２を第２世代ＧＳＭ移動交換局１２８または第２世代パケット・
ネットワークのサポート・ノード１３４に適合させる。図１では、端末１０２か
ら公衆電話網１３６に、移動交換局１２８経由で回線交換接続が確立される。セ
ルラ無線ネットワークでは、汎用パケット無線システムＧＰＲＳのようなパケッ
ト交換接続を使用することも可能である。パケット・ネットワーク１３８とＩＷ
Ｕ１３０の接続は、サービングＧＰＲＳサポート・ノードＳＧＳＮ１３４によっ
て確立される。サポート・ノード１３４の機能は、基地局システムからパケット
・ネットワーク１３８にパケットを転送し、ノードの領域で加入者端末１０２の
ロケーションの記録を保持することである。
局システム１３２を第２世代ＧＳＭ移動交換局１２８または第２世代パケット・
ネットワークのサポート・ノード１３４に適合させる。図１では、端末１０２か
ら公衆電話網１３６に、移動交換局１２８経由で回線交換接続が確立される。セ
ルラ無線ネットワークでは、汎用パケット無線システムＧＰＲＳのようなパケッ
ト交換接続を使用することも可能である。パケット・ネットワーク１３８とＩＷ
Ｕ１３０の接続は、サービングＧＰＲＳサポート・ノードＳＧＳＮ１３４によっ
て確立される。サポート・ノード１３４の機能は、基地局システムからパケット
・ネットワーク１３８にパケットを転送し、ノードの領域で加入者端末１０２の
ロケーションの記録を保持することである。
【００１９】 インターワーキング・ユニットＩＷＵ１３０は、図１の場合のように物理的に
分離されたユニットとして実現されることも、基地局制御装置１０６または移動
交換局１２８に統合されることもある。図１に示されるように、パケット伝送が
使用される場合、転送されるデータがトランスコードの対象とならない時、デー
タは必ずしもＩＷＵ１３０とスイッチング・マトリックス１２０の間でトランス
コーダ１２４を通じて転送されない。
分離されたユニットとして実現されることも、基地局制御装置１０６または移動
交換局１２８に統合されることもある。図１に示されるように、パケット伝送が
使用される場合、転送されるデータがトランスコードの対象とならない時、デー
タは必ずしもＩＷＵ１３０とスイッチング・マトリックス１２０の間でトランス
コーダ１２４を通じて転送されない。
【００２０】 ここで図３を参照して加入者端末１０２の構成の例を検討しよう。端末の構成
は本質的に図２の送受信機１０８の構成と同様である。受信方向では、アンテナ
３００から受信された信号が二重フィルタ３０２に供給され、そこで送信の際使
用される周波数と受信の際使用される周波数が互いに分離される。信号は二重フ
ィルタ３０２から無線周波数部３０４に供給され、そこで信号は中間周波数また
は直接ベースバンド周波数に変換され、その後変換された信号はＡ／Ｄ変換器３
０６でサンプリング及び量子化される。信号は変換器から等化器３０８に供給さ
れ、そこで干渉、例えばマルチパス伝播によって発生する干渉が補償される。復
調器３１０は等化された信号からビット・ストリームを取り出し、その後ストリ
ームは多重分離装置３１２に転送される。多重分離装置３１２はビット・ストリ
ームを異なったタイムスロットから個々の論理チャネルに分離する。信号は多重
分離装置からデインタリーブ及び解読３１３に供給される。暗号処理は上位プロ
トコル層に配置されることもあるが、その場合ブロック３１３はインタリーブ機
能だけを含む。次にチャネル・コーデック３１４が異なった論理チャネルのビッ
ト・ストリームを復号する、すなわち、ビット・ストリームが制御ユニット３１
６に転送される信号情報からなるのか、それともビット・ストリームが音声を復
号する音声コーデック３１８に転送される音声からなるのかを決定する。信号は
音声コーデックからスピーカ３２０に供給される。チャネル・コーデック３１４
は誤り訂正も行う。制御ユニット３１６は異なったユニットを制御することで内
部制御機能を行う。上記で使用される「論理チャネル」という術語はＴＤＭＡ（
ＧＳＭ）システムに関するものであり、ＵＭＴＳシステムでは異なった意味を有
する。
は本質的に図２の送受信機１０８の構成と同様である。受信方向では、アンテナ
３００から受信された信号が二重フィルタ３０２に供給され、そこで送信の際使
用される周波数と受信の際使用される周波数が互いに分離される。信号は二重フ
ィルタ３０２から無線周波数部３０４に供給され、そこで信号は中間周波数また
は直接ベースバンド周波数に変換され、その後変換された信号はＡ／Ｄ変換器３
０６でサンプリング及び量子化される。信号は変換器から等化器３０８に供給さ
れ、そこで干渉、例えばマルチパス伝播によって発生する干渉が補償される。復
調器３１０は等化された信号からビット・ストリームを取り出し、その後ストリ
ームは多重分離装置３１２に転送される。多重分離装置３１２はビット・ストリ
ームを異なったタイムスロットから個々の論理チャネルに分離する。信号は多重
分離装置からデインタリーブ及び解読３１３に供給される。暗号処理は上位プロ
トコル層に配置されることもあるが、その場合ブロック３１３はインタリーブ機
能だけを含む。次にチャネル・コーデック３１４が異なった論理チャネルのビッ
ト・ストリームを復号する、すなわち、ビット・ストリームが制御ユニット３１
６に転送される信号情報からなるのか、それともビット・ストリームが音声を復
号する音声コーデック３１８に転送される音声からなるのかを決定する。信号は
音声コーデックからスピーカ３２０に供給される。チャネル・コーデック３１４
は誤り訂正も行う。制御ユニット３１６は異なったユニットを制御することで内
部制御機能を行う。上記で使用される「論理チャネル」という術語はＴＤＭＡ（
ＧＳＭ）システムに関するものであり、ＵＭＴＳシステムでは異なった意味を有
する。
【００２１】 送信方向では、信号はマイクロホン３２２から、音声を符号化する音声コーデ
ック３１８に供給される。信号は音声コーデックからチャネル・コーデック３１
４に供給され、そこでチャネル符号化が行われる。チャネル・コーデック３１４
から得られたデータはインタリーブ及び暗号処理３１９（暗号処理が層１に対し
て行われる場合）の対象になる。次に信号はバースト形成器３２４に供給される
が、これは、例えば、トレーニング・シーケンスとテールをチャネル・コーデッ
ク３１８から得られたデータに追加することで送信されるバーストを組み立てる
。多重装置３２６は各バーストについてタイムスロットを割り当てる。変調器３
２８はデジタル信号を無線周波数搬送波に変調する。変調された信号は無線周波
数送信機ユニット３３０に供給され、そこで信号は送信前にフィルタリングされ
る、すなわち、信号の帯域幅は望ましい範囲に制限され、フィルタリングの後、
信号は二重フィルタ３０２を経てアンテナ３００から送信される。送信機３３０
はまた送信出力電力を制御する。シンセサイザ３３２は異なったユニットのため
に必要な周波数を準備する。
ック３１８に供給される。信号は音声コーデックからチャネル・コーデック３１
４に供給され、そこでチャネル符号化が行われる。チャネル・コーデック３１４
から得られたデータはインタリーブ及び暗号処理３１９（暗号処理が層１に対し
て行われる場合）の対象になる。次に信号はバースト形成器３２４に供給される
が、これは、例えば、トレーニング・シーケンスとテールをチャネル・コーデッ
ク３１８から得られたデータに追加することで送信されるバーストを組み立てる
。多重装置３２６は各バーストについてタイムスロットを割り当てる。変調器３
２８はデジタル信号を無線周波数搬送波に変調する。変調された信号は無線周波
数送信機ユニット３３０に供給され、そこで信号は送信前にフィルタリングされ
る、すなわち、信号の帯域幅は望ましい範囲に制限され、フィルタリングの後、
信号は二重フィルタ３０２を経てアンテナ３００から送信される。送信機３３０
はまた送信出力電力を制御する。シンセサイザ３３２は異なったユニットのため
に必要な周波数を準備する。
【００２２】 本発明の移動システム、例えばＵＭＴＳシステムでは、端末は１つかそれ以上
の並列無線ベアラを使用して基地局と通信することができる。ここで「ベアラ」
という術語をさらに詳細に検討しよう。「ベアラ」という術語はネットワーク・
サービスに関連して使用される情報の伝送に関する高レベルの名称である。サー
ビスに応じて、ＵＭＴＳ中の情報は普通１つかそれ以上のベアラを使用して伝送
される。サービスには、例えば、音声伝送、データ・サービス及びビデオ・サー
ビスが含まれる。他方、無線ベアラは、エア・インターフェースに拡がるベアラ
の部分を表す。１つの論理チャネルは普通１つの無線ベアラを担う。論理チャネ
ルはＭＡＣ層によって提供されるサービスを定める。論理チャネルは、既存のサ
ービス・モードに応じて異なった種類のトランスポート・チャネルに（専用トラ
ンスポート・チャネルＤＣＨまたは共通トランスポート・チャネルＲＡＣＨ／Ｆ
ＡＣＨに）マッピングされる。トランスポート・チャネルは物理層によって提供
されるサービスを定める。いくつかの論理チャネルをＭＡＣ層上の１つのトラン
スポート・チャネルに多重化することも可能である。トランスポート・チャネル
はさらに、物理層上の物理チャネルにマッピングされる。いくつかのトランスポ
ート・チャネルをレイヤ１による１つの物理チャネルに多重化することもできる
。トランスポート・チャネル多重化の後、データ・ストリームをいくつかの物理
チャネルで中継することも可能である。
の並列無線ベアラを使用して基地局と通信することができる。ここで「ベアラ」
という術語をさらに詳細に検討しよう。「ベアラ」という術語はネットワーク・
サービスに関連して使用される情報の伝送に関する高レベルの名称である。サー
ビスに応じて、ＵＭＴＳ中の情報は普通１つかそれ以上のベアラを使用して伝送
される。サービスには、例えば、音声伝送、データ・サービス及びビデオ・サー
ビスが含まれる。他方、無線ベアラは、エア・インターフェースに拡がるベアラ
の部分を表す。１つの論理チャネルは普通１つの無線ベアラを担う。論理チャネ
ルはＭＡＣ層によって提供されるサービスを定める。論理チャネルは、既存のサ
ービス・モードに応じて異なった種類のトランスポート・チャネルに（専用トラ
ンスポート・チャネルＤＣＨまたは共通トランスポート・チャネルＲＡＣＨ／Ｆ
ＡＣＨに）マッピングされる。トランスポート・チャネルは物理層によって提供
されるサービスを定める。いくつかの論理チャネルをＭＡＣ層上の１つのトラン
スポート・チャネルに多重化することも可能である。トランスポート・チャネル
はさらに、物理層上の物理チャネルにマッピングされる。いくつかのトランスポ
ート・チャネルをレイヤ１による１つの物理チャネルに多重化することもできる
。トランスポート・チャネル多重化の後、データ・ストリームをいくつかの物理
チャネルで中継することも可能である。
【００２３】 本発明の実現はセルラ無線ネットワークで使用されるプロトコルの機能と処理
に関するものなので、ここで図４を参照して、必要なプロトコル・スタックを実
現する方法の例を検討したい。図４では、一番左側のプロトコル・スタック４０
０は端末１０２に配置されている。次のプロトコル・スタックは基地局システム
１３２に配置されている。第３プロトコル・スタックはＩＷＵ１３０に配置され
ている。一番右のプロトコル・スタック４０６は移動サービス・スイッチング・
センタ１２８に配置されている。加入者端末１０２と基地局システムの間の無線
ベアラ上で実現されるエア・インターフェース１１６はＵｍインターフェースと
も呼ばれる。基地局システム１３２と移動サービス・スイッチング・センタ１２
８の間のインターフェース１４０はＡインターフェースと呼ばれる。基地局シス
テム１３２とＩＷＵの間のインターフェース４０８はＩｕインターフェース４０
８である。
に関するものなので、ここで図４を参照して、必要なプロトコル・スタックを実
現する方法の例を検討したい。図４では、一番左側のプロトコル・スタック４０
０は端末１０２に配置されている。次のプロトコル・スタックは基地局システム
１３２に配置されている。第３プロトコル・スタックはＩＷＵ１３０に配置され
ている。一番右のプロトコル・スタック４０６は移動サービス・スイッチング・
センタ１２８に配置されている。加入者端末１０２と基地局システムの間の無線
ベアラ上で実現されるエア・インターフェース１１６はＵｍインターフェースと
も呼ばれる。基地局システム１３２と移動サービス・スイッチング・センタ１２
８の間のインターフェース１４０はＡインターフェースと呼ばれる。基地局シス
テム１３２とＩＷＵの間のインターフェース４０８はＩｕインターフェース４０
８である。
【００２４】 プロトコル・スタックは、ＩＳＯ（国際標準化機構）のＯＳＩモデル（開放型
システム間相互接続）に従って設けられる。ＯＳＩモデルでは、プロトコル・ス
タックは層に分割される。全部で７つの層がありうる。各ユニット１０２、１３
２、１３０、１２８は、別のユニットの層と論理的に接続する層を有する。一番
下の物理層だけが互いに直接通信する。他の層は常に、１つ下の層によって提供
されるサービスを使用する。従ってメッセージは層の間で垂直方向に物理的に伝
えられなければならず、最下層でのみ、メッセージは層の間で水平に伝えられる
。
システム間相互接続）に従って設けられる。ＯＳＩモデルでは、プロトコル・ス
タックは層に分割される。全部で７つの層がありうる。各ユニット１０２、１３
２、１３０、１２８は、別のユニットの層と論理的に接続する層を有する。一番
下の物理層だけが互いに直接通信する。他の層は常に、１つ下の層によって提供
されるサービスを使用する。従ってメッセージは層の間で垂直方向に物理的に伝
えられなければならず、最下層でのみ、メッセージは層の間で水平に伝えられる
。
【００２５】 図４の第１及び第２の層は部分的にレベル４１０に結合される。図３の第３の
層はレベル４１２である。異なった層の機能は異なった副層の間で分割される。
ユニットによって、副層の数と名称は変化する。 実際のビット・レベル・データ伝送は一番低い（第１の）物理層である層１で
行われる。物理層では、機械的、電気的及び機能的特性が定義され、物理トレー
ルへの接続を可能にする。エア・インターフェース１１６では、物理層は、例え
ばＧＳＭの場合ＴＤＭＡ技術、またはＵＭＴＳの場合ＷＣＤＭＡ技術を使用して
実現される。
層はレベル４１２である。異なった層の機能は異なった副層の間で分割される。
ユニットによって、副層の数と名称は変化する。 実際のビット・レベル・データ伝送は一番低い（第１の）物理層である層１で
行われる。物理層では、機械的、電気的及び機能的特性が定義され、物理トレー
ルへの接続を可能にする。エア・インターフェース１１６では、物理層は、例え
ばＧＳＭの場合ＴＤＭＡ技術、またはＵＭＴＳの場合ＷＣＤＭＡ技術を使用して
実現される。
【００２６】 次の（第２の）層、すなわち無線リンク層は物理層のサービスを使用して確実
なデータ伝送を行い、例えば適当なＡＲＱ機構による伝送誤り訂正を処理する。 エア・インターフェース１１６では、無線リンク層はＲＬＣ／ＭＡＣ副層とＬ
ＡＣ副層に分割される。ＲＬＣ／ＭＡＣ副層（無線リンク制御／媒体アクセス制
御）では、ＲＬＣ部分の機能は伝送されるデータをセグメント化すること及び組
み立てることである。さらにＲＬＣ部分は物理層の無線ベアラ１１６の品質の何
らかの変化を上位層から隠す。ＬＡＣ副層（リンク・アクセス制御）は第２及び
第３層の間のインターフェース中のデータ流れを制御する。ＬＡＣ層は、提供さ
れるサービスの品質レベルによって要求される誤り検出及び訂正レベルを使用し
、無線ベアラ１１６に沿って受信データ流を転送する。もう１つの可能な実施形
態は、以下紹介される無線ネットワーク副層がＲＬＣ／ＭＡＣ副層と直接通信す
るものである。後者の実施形態では、ＬＡＣ副層はやはり移動局とコア・ネット
ワークの間に存在し、無線アクセス・ネットワークに対して透過的である。
なデータ伝送を行い、例えば適当なＡＲＱ機構による伝送誤り訂正を処理する。 エア・インターフェース１１６では、無線リンク層はＲＬＣ／ＭＡＣ副層とＬ
ＡＣ副層に分割される。ＲＬＣ／ＭＡＣ副層（無線リンク制御／媒体アクセス制
御）では、ＲＬＣ部分の機能は伝送されるデータをセグメント化すること及び組
み立てることである。さらにＲＬＣ部分は物理層の無線ベアラ１１６の品質の何
らかの変化を上位層から隠す。ＬＡＣ副層（リンク・アクセス制御）は第２及び
第３層の間のインターフェース中のデータ流れを制御する。ＬＡＣ層は、提供さ
れるサービスの品質レベルによって要求される誤り検出及び訂正レベルを使用し
、無線ベアラ１１６に沿って受信データ流を転送する。もう１つの可能な実施形
態は、以下紹介される無線ネットワーク副層がＲＬＣ／ＭＡＣ副層と直接通信す
るものである。後者の実施形態では、ＬＡＣ副層はやはり移動局とコア・ネット
ワークの間に存在し、無線アクセス・ネットワークに対して透過的である。
【００２７】 第３層、すなわちネットワーク層は、上位層をデータ伝送及び、端末間の接続
の処理をするスイッチング技術と無関係なものにする。例えばネットワーク層は
、接続を確立、維持及び解除する。ＧＳＭではネットワーク層は信号層とも呼ば
れる。これは、メッセージをルーティングすること、２つのエンティティ間のい
くつかの同時接続を可能にすること、という２つの主要な機能を有する。
の処理をするスイッチング技術と無関係なものにする。例えばネットワーク層は
、接続を確立、維持及び解除する。ＧＳＭではネットワーク層は信号層とも呼ば
れる。これは、メッセージをルーティングすること、２つのエンティティ間のい
くつかの同時接続を可能にすること、という２つの主要な機能を有する。
【００２８】 まずＧＳＭのネットワーク層を検討しよう。一般的なＧＳＭシステムでは、ネ
ットワーク層は、接続管理副層ＣＭ、モビリティ管理副層ＭＭ、及び無線リソー
ス管理副層を備えている。 無線リソース管理副層はＧＳＭで使用される無線技術に依存し、周波数スペク
トルと、無線条件の変化に対するシステムの反応を管理する。さらに、無線リソ
ース管理副層は、例えばチャネル選択、チャネル解除、周波数ホッピング・シー
ケンス、電力制御、時間チューニング、加入者端末からの測定報告の受信、タイ
ミング・アドバンスの調整、暗号処理モードの設定、及びセル間のハンドオーバ
を処理することで高品質チャネルを維持する。メッセージは加入者端末１０２と
基地局制御装置１０６の間でこの副層中を転送される。ダウンリンク方向では、
無線リソース管理メッセージの一部は基地局から加入者端末１０２に転送される
。
ットワーク層は、接続管理副層ＣＭ、モビリティ管理副層ＭＭ、及び無線リソー
ス管理副層を備えている。 無線リソース管理副層はＧＳＭで使用される無線技術に依存し、周波数スペク
トルと、無線条件の変化に対するシステムの反応を管理する。さらに、無線リソ
ース管理副層は、例えばチャネル選択、チャネル解除、周波数ホッピング・シー
ケンス、電力制御、時間チューニング、加入者端末からの測定報告の受信、タイ
ミング・アドバンスの調整、暗号処理モードの設定、及びセル間のハンドオーバ
を処理することで高品質チャネルを維持する。メッセージは加入者端末１０２と
基地局制御装置１０６の間でこの副層中を転送される。ダウンリンク方向では、
無線リソース管理メッセージの一部は基地局から加入者端末１０２に転送される
。
【００２９】 モビリティ管理副層ＭＭは、端末ユーザのモビリティから生じる、無線リソー
ス管理副層の動作に直接関連しない結果を処理する。固定ネットワークでは、こ
の副層はユーザの認証を検査し、ネットワークへのログインを制御する。セルラ
無線ネットワークでは、この副層はユーザのモビリティ、登録、及びモビリティ
の結果生じるデータの管理をサポートする。さらに、この副層は加入者端末のア
イデンティティと、端末が使用を許可されたサービスのアイデンティティを検査
する。この副層では、メッセージは加入者端末１０２と移動交換局１２８の間で
転送される。
ス管理副層の動作に直接関連しない結果を処理する。固定ネットワークでは、こ
の副層はユーザの認証を検査し、ネットワークへのログインを制御する。セルラ
無線ネットワークでは、この副層はユーザのモビリティ、登録、及びモビリティ
の結果生じるデータの管理をサポートする。さらに、この副層は加入者端末のア
イデンティティと、端末が使用を許可されたサービスのアイデンティティを検査
する。この副層では、メッセージは加入者端末１０２と移動交換局１２８の間で
転送される。
【００３０】 接続管理副層ＣＭは回線交換呼の管理に関する全ての機能を管理する。この機
能は呼管理エンティティによって処理される。ＳＭＳ（ショート・メッセージ・
サービス）のような他のサービスは固有のエンティティを有する。接続管理副層
はユーザのモビリティを検出しない。ＧＳＭでは、接続管理副層の機能は固定ネ
ットワークのＩＳＤＮ（統合サービス・デジタル・ネットワーク）からほぼ直接
導出される。呼管理エンティティは呼を確立、維持及び解除する。加入者端末１
０２によって開始される呼と、そこで終了する呼では異なった手順を有する。ま
たメッセージは、加入者端末１０２と移動交換局１２８の間でこの副層中を転送
される。
能は呼管理エンティティによって処理される。ＳＭＳ（ショート・メッセージ・
サービス）のような他のサービスは固有のエンティティを有する。接続管理副層
はユーザのモビリティを検出しない。ＧＳＭでは、接続管理副層の機能は固定ネ
ットワークのＩＳＤＮ（統合サービス・デジタル・ネットワーク）からほぼ直接
導出される。呼管理エンティティは呼を確立、維持及び解除する。加入者端末１
０２によって開始される呼と、そこで終了する呼では異なった手順を有する。ま
たメッセージは、加入者端末１０２と移動交換局１２８の間でこの副層中を転送
される。
【００３１】 図４はＵＭＴＳシステムのプロトコル・スタックを例示する。ＧＳＭの普通の
物理層では、ＴＤＭＡ技術が使用される。ＵＭＴＳでは、これは広帯域ＣＤＭＡ
技術（符号分割多重アクセス）または広帯域ＣＤＭＡとＴＤＭＡ技術の組合せに
よって置換される。ＵＭＴＳでは上記のＧＳＭ無線リソース管理副層は再使用で
きない。その代わり、それは上向きに同じサービスを提供する無線ネットワーク
副層ＲＮＬによって置換される。無線ネットワーク副層はＲＢＣ（無線ベアラ制
御）及びＲＲＣ（無線リソース制御）副層に分割されるが、これは分割されない
こともある。分割されない場合、これはＲＲＣ副層と呼ばれる。副層に分割され
る場合、ＲＲＣ層は、例えば、セル情報同報通信、ページング、加入者端末１０
２の測定結果の処理、及びハンドオーバを処理する。他方、ＲＢＣ副層は論理接
続の確立を処理し、それによって、例えば、ビット・レートと無線ベアラのため
に必要な他の物理層パラメータ、ビット誤り率、及びパケット交換型と回線交換
型どちらの物理リソース確保が関連するかを定義する。
物理層では、ＴＤＭＡ技術が使用される。ＵＭＴＳでは、これは広帯域ＣＤＭＡ
技術（符号分割多重アクセス）または広帯域ＣＤＭＡとＴＤＭＡ技術の組合せに
よって置換される。ＵＭＴＳでは上記のＧＳＭ無線リソース管理副層は再使用で
きない。その代わり、それは上向きに同じサービスを提供する無線ネットワーク
副層ＲＮＬによって置換される。無線ネットワーク副層はＲＢＣ（無線ベアラ制
御）及びＲＲＣ（無線リソース制御）副層に分割されるが、これは分割されない
こともある。分割されない場合、これはＲＲＣ副層と呼ばれる。副層に分割され
る場合、ＲＲＣ層は、例えば、セル情報同報通信、ページング、加入者端末１０
２の測定結果の処理、及びハンドオーバを処理する。他方、ＲＢＣ副層は論理接
続の確立を処理し、それによって、例えば、ビット・レートと無線ベアラのため
に必要な他の物理層パラメータ、ビット誤り率、及びパケット交換型と回線交換
型どちらの物理リソース確保が関連するかを定義する。
【００３２】 デュアル・モード端末（ＵＭＴＳ＋ＧＳＭ）の場合、加入者端末１０２のモビ
リティ管理と無線ネットワーク副層の間にＵＡＬ副層（ＵＭＴＳアダプテーショ
ン層）が必要である。ＵＡＬ副層では、上位のモビリティ管理副層のプリミティ
ブが下位の無線ネットワーク副層のプリミティブに変換される。ＵＡＬ層はいく
つかの第２世代モビリティ管理副層（例えば、ＧＰＲＳ及びＧＳＭモビリティ管
理副層）を１つの無線ネットワーク副層に適合させる。
リティ管理と無線ネットワーク副層の間にＵＡＬ副層（ＵＭＴＳアダプテーショ
ン層）が必要である。ＵＡＬ副層では、上位のモビリティ管理副層のプリミティ
ブが下位の無線ネットワーク副層のプリミティブに変換される。ＵＡＬ層はいく
つかの第２世代モビリティ管理副層（例えば、ＧＰＲＳ及びＧＳＭモビリティ管
理副層）を１つの無線ネットワーク副層に適合させる。
【００３３】 基地局システム１３２で処理されるネットワーク層の唯一の副層は無線ネット
ワーク副層である。接続管理及びモビリティ管理副層のメッセージは透過的に処
理される。例えば、それらはＲＲＣメッセージ中のペイロードとして伝えられる
。ＲＡＮＡＰ副層（無線アクセス・ネットワーク・アプリケーション部分）は回
線交換及びパケット交換接続の両方のネゴシエーションと管理のための手順を提
供する。これはＧＳＭのＢＳＳＡＰ（基地局システム・アプリケーション部分）
に対応し、ＢＳＳＡＰはＢＳＳＭＡＰ（基地局システム管理部分）とＤＴＡＰ（
直接転送アプリケーション部分）からなる。
ワーク副層である。接続管理及びモビリティ管理副層のメッセージは透過的に処
理される。例えば、それらはＲＲＣメッセージ中のペイロードとして伝えられる
。ＲＡＮＡＰ副層（無線アクセス・ネットワーク・アプリケーション部分）は回
線交換及びパケット交換接続の両方のネゴシエーションと管理のための手順を提
供する。これはＧＳＭのＢＳＳＡＰ（基地局システム・アプリケーション部分）
に対応し、ＢＳＳＡＰはＢＳＳＭＡＰ（基地局システム管理部分）とＤＴＡＰ（
直接転送アプリケーション部分）からなる。
【００３４】 Ｉｕインターフェース４０８の下位層は、例えばＡＴＭプロトコル（非同期転
送モード）ＳＡＡＬ／ＳＳ７（信号ＡＴＭアダプテーション層／信号システム・
ナンバー７）及びＡＡＬ（ＡＴＭアダプテーション層）を使用して実現できる。 ＩＷＵ１３０は基地局システム１３２と同様対応するＲＡＮＡＰ、ＳＡＡＬ／
ＳＳ７及びＡＡＬ副層及び物理層を有する。ＩＷＵとＢＳＳの間の下位層は別の
プロトコルによって実現されることもある。 さらに、ＩＷＵ１３０と移動交換局１２８はＢＳＳＭＡＰ層を備えているが、
これはＩＷＵ１３０と移動交換局１２８の間で特定の加入者端末に関する情報を
転送し、基地局システム１３２に関する情報を制御するために使用される。
送モード）ＳＡＡＬ／ＳＳ７（信号ＡＴＭアダプテーション層／信号システム・
ナンバー７）及びＡＡＬ（ＡＴＭアダプテーション層）を使用して実現できる。 ＩＷＵ１３０は基地局システム１３２と同様対応するＲＡＮＡＰ、ＳＡＡＬ／
ＳＳ７及びＡＡＬ副層及び物理層を有する。ＩＷＵとＢＳＳの間の下位層は別の
プロトコルによって実現されることもある。 さらに、ＩＷＵ１３０と移動交換局１２８はＢＳＳＭＡＰ層を備えているが、
これはＩＷＵ１３０と移動交換局１２８の間で特定の加入者端末に関する情報を
転送し、基地局システム１３２に関する情報を制御するために使用される。
【００３５】 Ａインターフェースでは、第１及び第２層はＭＴＰ及びＳＣＣＰ副層（メッセ
ージ転送部分、信号接続制御部分）を使用して実現される。こうした構造はエア
・インターフェース１１６より簡単であるが、それは例えばモビリティ管理が必
要ないからである。 本発明は、端末が１つかそれ以上の並列無線ベアラを使用して他の送受信機と
通信できる無線システムに適用できる。通常、端末とネットワークの間で呼が確
立される場合、端末と基地局サブシステムの間で信号無線ベアラＳＲＢのための
物理チャネルがまず確立され、このチャネルが確立された後、実際のトラフィッ
ク・ベアラが確立できる。ＳＲＢは信号リンクとも呼ばれる。
ージ転送部分、信号接続制御部分）を使用して実現される。こうした構造はエア
・インターフェース１１６より簡単であるが、それは例えばモビリティ管理が必
要ないからである。 本発明は、端末が１つかそれ以上の並列無線ベアラを使用して他の送受信機と
通信できる無線システムに適用できる。通常、端末とネットワークの間で呼が確
立される場合、端末と基地局サブシステムの間で信号無線ベアラＳＲＢのための
物理チャネルがまず確立され、このチャネルが確立された後、実際のトラフィッ
ク・ベアラが確立できる。ＳＲＢは信号リンクとも呼ばれる。
【００３６】 ここで、図５に示されるメッセージ・シーケンス・スキームによる、信号無線
ベアラに対する暗号処理モード設定手順の例を検討しよう。この図は端末の無線
ネットワーク層（ＲＮＬ）と論理リンク・アクセス制御層（ＬＡＣ）、基地局シ
ステムの対応する層、及びインターワーキング・ユニットＩＷＵを示している。
しかし、図５は可能な信号方式の一例を示しているにすぎないことが理解される
だろう。本発明のソリューションでは、暗号処理に関連する判定は、図５に関連
して説明されるもの以外のプロトコル層でなされることもある。
ベアラに対する暗号処理モード設定手順の例を検討しよう。この図は端末の無線
ネットワーク層（ＲＮＬ）と論理リンク・アクセス制御層（ＬＡＣ）、基地局シ
ステムの対応する層、及びインターワーキング・ユニットＩＷＵを示している。
しかし、図５は可能な信号方式の一例を示しているにすぎないことが理解される
だろう。本発明のソリューションでは、暗号処理に関連する判定は、図５に関連
して説明されるもの以外のプロトコル層でなされることもある。
【００３７】 信号無線ベアラＳＲＢが設定され、コア・ネットワークによるユーザの認証が
行われた後設定手順が実行される。 ステップ５００では、ＢＳＳ−ＲＮＬは、ＩＷＵまたはＣＮノードによって送
信されたメッセージ（ＣＩＰＨＥＲ＿ＭＯＤＥ＿ＣＯＭＭＡＮＤ）から暗号処理
鍵Ｋｃを受信する。このメッセージは暗号処理鍵と、許可される暗号処理アルゴ
リズムに関する情報を含んでいる。ＢＳＳはその後使用するためにこの移動局に
ついて許可された暗号処理アルゴリズムを保存できる。ＢＳＳはまた、信号無線
ベアラ用にどのアルゴリズム（単数または複数）が使用されるかを決定する。こ
の決定は端末の特性に基づいてなされる。この特性は、例えば、ＧＳＭ中のいわ
ゆる階級値データによって記述される。ＵＭＴＳでは、このデータは「ユーザ機
器能力」と呼ばれることもある。このデータは、端末の送信電力及び暗号処理能
力、及び端末によってサポートされる周波数といった端末の技術的特性を記述す
る。端末は新しい接続が開始される都度その階級値データをネットワークに送信
する。
行われた後設定手順が実行される。 ステップ５００では、ＢＳＳ−ＲＮＬは、ＩＷＵまたはＣＮノードによって送
信されたメッセージ（ＣＩＰＨＥＲ＿ＭＯＤＥ＿ＣＯＭＭＡＮＤ）から暗号処理
鍵Ｋｃを受信する。このメッセージは暗号処理鍵と、許可される暗号処理アルゴ
リズムに関する情報を含んでいる。ＢＳＳはその後使用するためにこの移動局に
ついて許可された暗号処理アルゴリズムを保存できる。ＢＳＳはまた、信号無線
ベアラ用にどのアルゴリズム（単数または複数）が使用されるかを決定する。こ
の決定は端末の特性に基づいてなされる。この特性は、例えば、ＧＳＭ中のいわ
ゆる階級値データによって記述される。ＵＭＴＳでは、このデータは「ユーザ機
器能力」と呼ばれることもある。このデータは、端末の送信電力及び暗号処理能
力、及び端末によってサポートされる周波数といった端末の技術的特性を記述す
る。端末は新しい接続が開始される都度その階級値データをネットワークに送信
する。
【００３８】 特にこの図では、一例として、トラフィック・チャネルの暗号処理がＬＡＣ層
で行われるよう想定されている。しかし、どのプロトコル・レベルで暗号処理が
行われるかは本発明にとって重要ではない（使用されるプロトコル層は主として
、暗号処理アルゴリズムへの入力パラメータとして使用されるフレーム番号に影
響する、図８を参照されたい）。ＢＳＳ−ＲＮＬが使用される暗号処理パラメー
タに関する決定を行った場合、それはステップ５０２で受信された情報の解読を
開始すべきであるという趣旨の要求をＢＳＳ−ＬＡＣ層に送信する。このメッセ
ージは、使用される鍵Ｋｃと、アップリンク方向で使用されるアルゴリズムに関
する情報を備えている。
で行われるよう想定されている。しかし、どのプロトコル・レベルで暗号処理が
行われるかは本発明にとって重要ではない（使用されるプロトコル層は主として
、暗号処理アルゴリズムへの入力パラメータとして使用されるフレーム番号に影
響する、図８を参照されたい）。ＢＳＳ−ＲＮＬが使用される暗号処理パラメー
タに関する決定を行った場合、それはステップ５０２で受信された情報の解読を
開始すべきであるという趣旨の要求をＢＳＳ−ＬＡＣ層に送信する。このメッセ
ージは、使用される鍵Ｋｃと、アップリンク方向で使用されるアルゴリズムに関
する情報を備えている。
【００３９】 ステップ５０４では、ＢＳＳ−ＲＮＬはＢＳＳ−ＬＡＣ層から肯定応答を受信
する。 ステップ５０６では、ＢＳＳ−ＲＮＬは暗号処理モード・メッセージ（ＣＩＰ
ＨＥＲＩＮＧ＿ＭＯＤＥ＿ＣＯＭＭＡＮＤ）を端末のＲＮＬ層に送信する。メッ
セージは暗号化されていない形式で伝送される。本発明のソリューションでは、
異なった方向の伝送で使用されるアルゴリズムがメッセージのパラメータに含ま
れる。両伝送方向で同じアルゴリズムが使用される場合、メッセージが含むアル
ゴリズムは１つだけである。
する。 ステップ５０６では、ＢＳＳ−ＲＮＬは暗号処理モード・メッセージ（ＣＩＰ
ＨＥＲＩＮＧ＿ＭＯＤＥ＿ＣＯＭＭＡＮＤ）を端末のＲＮＬ層に送信する。メッ
セージは暗号化されていない形式で伝送される。本発明のソリューションでは、
異なった方向の伝送で使用されるアルゴリズムがメッセージのパラメータに含ま
れる。両伝送方向で同じアルゴリズムが使用される場合、メッセージが含むアル
ゴリズムは１つだけである。
【００４０】 ステップ５０８では、ＭＳ−ＲＮＬは、暗号処理モード指令を受信すると、要
求されたアルゴリズムを使用して送信信号の暗号処理と受信信号の解読を開始す
るようＭＳ−ＬＡＣ層に要求する。 ステップ５１０では、ＭＳ−ＬＡＣは肯定応答をＭＳ−ＲＮＬ層に送信する。 ステップ５１２では、ＭＳ−ＲＮＬは暗号処理モード指令の肯定応答（ＣＩＰ
ＨＥＲＩＮＧ＿ＭＯＤＥ＿ＣＯＭＰＬＥＴＥ）をＢＳＳ−ＲＮＬに送信する。メ
ッセージは暗号化された形式で伝送される。
求されたアルゴリズムを使用して送信信号の暗号処理と受信信号の解読を開始す
るようＭＳ−ＬＡＣ層に要求する。 ステップ５１０では、ＭＳ−ＬＡＣは肯定応答をＭＳ−ＲＮＬ層に送信する。 ステップ５１２では、ＭＳ−ＲＮＬは暗号処理モード指令の肯定応答（ＣＩＰ
ＨＥＲＩＮＧ＿ＭＯＤＥ＿ＣＯＭＰＬＥＴＥ）をＢＳＳ−ＲＮＬに送信する。メ
ッセージは暗号化された形式で伝送される。
【００４１】 ステップ５１４では、ＢＳＳ−ＲＮＬはＢＳＳ−ＬＡＣ層に、ダウンリンク方
向の暗号処理を開始するよう要求する。このメッセージまたはプリミティブは、
使用されるアルゴリズムがアップリンクで使用されるアルゴリズムと異なってい
る場合、それに関する情報を含んでいる。 ステップ５１６では、ＢＳＳ−ＬＡＣは肯定応答をＢＳＳ−ＲＮＬに送信する
。
向の暗号処理を開始するよう要求する。このメッセージまたはプリミティブは、
使用されるアルゴリズムがアップリンクで使用されるアルゴリズムと異なってい
る場合、それに関する情報を含んでいる。 ステップ５１６では、ＢＳＳ−ＬＡＣは肯定応答をＢＳＳ−ＲＮＬに送信する
。
【００４２】 ステップ５１８では、ＢＳＳ−ＲＮＬは、暗号処理が開始されたことを示す通
知をネットワークに送信する。 上記の方法により、端末と基地局はどちらも、受信側が復号できるようになる
までは符号化信号を送信しない。 図５で説明される手順は、１つかそれ以上の無線ベアラの暗号処理モード・パ
ラメータを変更する接続の際にも使用される。
知をネットワークに送信する。 上記の方法により、端末と基地局はどちらも、受信側が復号できるようになる
までは符号化信号を送信しない。 図５で説明される手順は、１つかそれ以上の無線ベアラの暗号処理モード・パ
ラメータを変更する接続の際にも使用される。
【００４３】 本発明のシステムは、トラフィック・ベアラが設定または再設定される際にも
暗号処理パラメータが変更できるようにする。暗号処理鍵Ｋｃまたは暗号処理ア
ルゴリズムといった暗号処理パラメータは、例えばトラフィック・ベアラ上と信
号無線ベアラ上、または２つのトラフィック・ベアラ間といった異なった無線ベ
アラでは異なったものになりうる。
暗号処理パラメータが変更できるようにする。暗号処理鍵Ｋｃまたは暗号処理ア
ルゴリズムといった暗号処理パラメータは、例えばトラフィック・ベアラ上と信
号無線ベアラ上、または２つのトラフィック・ベアラ間といった異なった無線ベ
アラでは異なったものになりうる。
【００４４】 ここで、図６に示されるメッセージ・シーケンス・スキームによって実際のト
ラフィック・ベアラ上の暗号処理モード設定手順の例を検討しよう。この図は端
末の無線ネットワーク層（ＲＮＬ）と基地局システムの無線ネットワーク層を示
す。図６は、図５と同様可能な信号方式の一例を示しているにすぎないことが理
解されるだろう。図６は通信、すなわち、メッセージがどのように下位ベアラ層
と物理層を伝わるかの全ての細部を例示するものではない。通信はいわゆるピア
・トゥ・ピア通信、すなわち対応する層の間の通信として説明される。
ラフィック・ベアラ上の暗号処理モード設定手順の例を検討しよう。この図は端
末の無線ネットワーク層（ＲＮＬ）と基地局システムの無線ネットワーク層を示
す。図６は、図５と同様可能な信号方式の一例を示しているにすぎないことが理
解されるだろう。図６は通信、すなわち、メッセージがどのように下位ベアラ層
と物理層を伝わるかの全ての細部を例示するものではない。通信はいわゆるピア
・トゥ・ピア通信、すなわち対応する層の間の通信として説明される。
【００４５】 実際のトラフィック・ベアラ上の暗号処理モード設定手順は、無線ベアラの設
定に関連して行われる。ネットワークは接続の暗号処理パラメータに関する決定
を行う。ステップ６００では、新しいトラフィック・ベアラがネットワークから
要求される。 ステップ６０２では、ＢＳＳ−ＲＮＬはベアラ・メッセージをＭＳ−ＲＮＬ層
に送信する。このメッセージは、ベアラ識別子ＢＩＤと、当該ベアラのサービス
品質ＢＥＡＲＥＲ ＱＯＳを含んでいる。このメッセージはさらに、パラメータ
として両伝送方向の暗号処理アルゴリズムを含んでいる。すなわち、異なった伝
送方向で異なったアルゴリズムが使用されることを１つのメッセージによって定
義することが可能である。両伝送方向で同じアルゴリズムが使用される場合、メ
ッセージが含むアルゴリズムは１つだけである。このメッセージはさらに、信号
無線ベアラＳＲＢで使用される暗号処理鍵を変更すべきか否かを示す通知（ＣＩ
ＰＨＥＲＫＥＹＣＨＡＮＧＥ，ＩＴＥＲＡＴＩＯＮＣＯＵＮＴ）を含んでいる。
暗号処理鍵が変更される場合、鍵の好適な計算方法は、例えば、元の鍵Ｋｃが計
算された時と同じアルゴリズムを使用し、アルゴリズムのパラメータとして元の
ランダムアクセス番号ＲＡＮＤと前の暗号処理鍵Ｋｉを使用することである。ア
ルゴリズムは数回連続して反復されることが多く、反復の数はパラメータＩＴＥ
ＲＡＴＩＯＮＣＯＵＮＴによって決定される。
定に関連して行われる。ネットワークは接続の暗号処理パラメータに関する決定
を行う。ステップ６００では、新しいトラフィック・ベアラがネットワークから
要求される。 ステップ６０２では、ＢＳＳ−ＲＮＬはベアラ・メッセージをＭＳ−ＲＮＬ層
に送信する。このメッセージは、ベアラ識別子ＢＩＤと、当該ベアラのサービス
品質ＢＥＡＲＥＲ ＱＯＳを含んでいる。このメッセージはさらに、パラメータ
として両伝送方向の暗号処理アルゴリズムを含んでいる。すなわち、異なった伝
送方向で異なったアルゴリズムが使用されることを１つのメッセージによって定
義することが可能である。両伝送方向で同じアルゴリズムが使用される場合、メ
ッセージが含むアルゴリズムは１つだけである。このメッセージはさらに、信号
無線ベアラＳＲＢで使用される暗号処理鍵を変更すべきか否かを示す通知（ＣＩ
ＰＨＥＲＫＥＹＣＨＡＮＧＥ，ＩＴＥＲＡＴＩＯＮＣＯＵＮＴ）を含んでいる。
暗号処理鍵が変更される場合、鍵の好適な計算方法は、例えば、元の鍵Ｋｃが計
算された時と同じアルゴリズムを使用し、アルゴリズムのパラメータとして元の
ランダムアクセス番号ＲＡＮＤと前の暗号処理鍵Ｋｉを使用することである。ア
ルゴリズムは数回連続して反復されることが多く、反復の数はパラメータＩＴＥ
ＲＡＴＩＯＮＣＯＵＮＴによって決定される。
【００４６】 ステップ６０４では、ＭＳ−ＲＮＬは肯定応答をＢＳＳ−ＲＮＬ層に送信する
。ステップ６０６では、第２層（層２）のエンティティが新しい無線ベアラのた
めに提供され、ステップ６０８では、新しいベアラの確認がネットワークに送信
される。接続のパラメータが（メッセージ６０２及び６０４によって）決定され
るまで第２層は新しいベアラのために提供されないので、暗号処理モード設定は
別個の信号方式を要求しない。
。ステップ６０６では、第２層（層２）のエンティティが新しい無線ベアラのた
めに提供され、ステップ６０８では、新しいベアラの確認がネットワークに送信
される。接続のパラメータが（メッセージ６０２及び６０４によって）決定され
るまで第２層は新しいベアラのために提供されないので、暗号処理モード設定は
別個の信号方式を要求しない。
【００４７】 本発明によるシステムはまた、接続の際無線ベアラ上で使用される暗号処理方
法パラメータの変更を可能にする。 ここで、図７に示されるメッセージ・シーケンス・スキームによって実際のト
ラフィック・ベアラ上の暗号処理モード設定手順の例を検討しよう。この図は端
末の無線ネットワーク層（ＲＮＬ）と基地局システムの無線ネットワーク層を示
す。図７は、図６と同様可能な信号方式の一例を示しているにすぎないことが理
解されるだろう。さらに、図７は通信、すなわち、メッセージがどのように下位
ベアラ層と物理層を伝わるかの全ての細部を示すものではない。
法パラメータの変更を可能にする。 ここで、図７に示されるメッセージ・シーケンス・スキームによって実際のト
ラフィック・ベアラ上の暗号処理モード設定手順の例を検討しよう。この図は端
末の無線ネットワーク層（ＲＮＬ）と基地局システムの無線ネットワーク層を示
す。図７は、図６と同様可能な信号方式の一例を示しているにすぎないことが理
解されるだろう。さらに、図７は通信、すなわち、メッセージがどのように下位
ベアラ層と物理層を伝わるかの全ての細部を示すものではない。
【００４８】 ステップ７００では、ネットワークはＢＳＳ−ＲＮＬ層にベアラ再設定要求を
送信する。 ステップ７０２では、ＢＳＳ−ＲＮＬは、ベアラ再設定要求Ｂ＿ＲＥＣＮＦを
、加入者端末に配置された対応する層ＭＳ−ＲＮＬに送信する。再設定要求Ｂ＿
ＲＥＣＮＦは、ベアラ識別子ＢＩＤと、端末のＲＮＬ層に関する対応するサービ
ス品質ＢＥＡＲＥＲ ＱＯＳを含んでいる。このメッセージはさらに、パラメー
タとして両伝送方向の暗号処理アルゴリズムを含んでいる。すなわち、異なった
伝送方向で異なったアルゴリズムが使用されることを１つのメッセージによって
定義することが可能である。両伝送方向で同じアルゴリズムが使用される場合、
メッセージが含むアルゴリズムは１つだけである。このメッセージのもう１つの
パラメータは暗号処理鍵を変更すべきか否かの通知（ＣＩＰＨＥＲＫＥＹＣＨＡ
ＮＧＥ，ＩＴＥＲＡＴＩＯＮＣＯＵＮＴ）である。暗号処理鍵の変更は好適には
図６に関連して説明された方法で実行される。
送信する。 ステップ７０２では、ＢＳＳ−ＲＮＬは、ベアラ再設定要求Ｂ＿ＲＥＣＮＦを
、加入者端末に配置された対応する層ＭＳ−ＲＮＬに送信する。再設定要求Ｂ＿
ＲＥＣＮＦは、ベアラ識別子ＢＩＤと、端末のＲＮＬ層に関する対応するサービ
ス品質ＢＥＡＲＥＲ ＱＯＳを含んでいる。このメッセージはさらに、パラメー
タとして両伝送方向の暗号処理アルゴリズムを含んでいる。すなわち、異なった
伝送方向で異なったアルゴリズムが使用されることを１つのメッセージによって
定義することが可能である。両伝送方向で同じアルゴリズムが使用される場合、
メッセージが含むアルゴリズムは１つだけである。このメッセージのもう１つの
パラメータは暗号処理鍵を変更すべきか否かの通知（ＣＩＰＨＥＲＫＥＹＣＨＡ
ＮＧＥ，ＩＴＥＲＡＴＩＯＮＣＯＵＮＴ）である。暗号処理鍵の変更は好適には
図６に関連して説明された方法で実行される。
【００４９】 ステップ７０４では、加入者端末の無線ネットワーク副層ＭＳ−ＲＮＬが再設
定をトリガする。再設定の成功後、加入者端末は、１つのパラメータ、すなわち
ベアラ識別子ＢＩＤを含む肯定応答Ｂ＿ＣＯＭＰを送信する。暗号処理の変更が
メッセージＢ＿ＲＥＣＮＦ及びＢ＿ＣＯＭＰの転送に使用されるベアラに関連す
る場合、メッセージＢ＿ＣＯＭＰは新しい暗号処理を使用して伝送される。
定をトリガする。再設定の成功後、加入者端末は、１つのパラメータ、すなわち
ベアラ識別子ＢＩＤを含む肯定応答Ｂ＿ＣＯＭＰを送信する。暗号処理の変更が
メッセージＢ＿ＲＥＣＮＦ及びＢ＿ＣＯＭＰの転送に使用されるベアラに関連す
る場合、メッセージＢ＿ＣＯＭＰは新しい暗号処理を使用して伝送される。
【００５０】 ステップ７０８では、ＢＳＳ−ＲＮＬは再設定を行い、ステップ７１０では、
ＢＳＳ−ＲＮＬは設定の確認をネットワークに送信する。 図７による再設定は信号無線ベアラ及びトラフィック・ベアラの両方で行われ
る。 図８は、本発明で定義される基本暗号処理環境を定義する構成図を記述する。
各並列無線ベアラのための既存システム（ＧＳＭ−ＧＰＲＳ）と対照的に、特定
ベアラ用Ｋｃ（ｉ）が使用されるので、アルゴリズムによって生じる暗号処理マ
スク（ビット・ストリング）はベアラ専用である。この手順は各ベアラについて
別個に計算ユニット８００で行われる。計算ユニット８００からの暗号処理マス
ク８０２〜８０６はベアラからのデータ・ブロック８０８〜８１２と排他的論理
和演算され、暗号処理データを得る。計算ユニットの入力パラメータとして使用
されるフレーム番号は、暗号処理機能が実現されるプロトコル層に依存する。暗
号処理機能が（ＧＰＲＳの場合のように）ＬＬＣ層で実現される場合、ＬＬＣフ
レーム番号を使用しなければならず、使用されるフレーム番号を受信エンティテ
ィに伝える何らかの機構を定義しなければならない。暗号処理機能がＭＡＣ層ま
たは層１に位置する場合、少なくとも部分的に（層１上でデータ・ブロックを伝
送するために使用される）物理フレーム番号からなるフレーム番号が使用される
。
ＢＳＳ−ＲＮＬは設定の確認をネットワークに送信する。 図７による再設定は信号無線ベアラ及びトラフィック・ベアラの両方で行われ
る。 図８は、本発明で定義される基本暗号処理環境を定義する構成図を記述する。
各並列無線ベアラのための既存システム（ＧＳＭ−ＧＰＲＳ）と対照的に、特定
ベアラ用Ｋｃ（ｉ）が使用されるので、アルゴリズムによって生じる暗号処理マ
スク（ビット・ストリング）はベアラ専用である。この手順は各ベアラについて
別個に計算ユニット８００で行われる。計算ユニット８００からの暗号処理マス
ク８０２〜８０６はベアラからのデータ・ブロック８０８〜８１２と排他的論理
和演算され、暗号処理データを得る。計算ユニットの入力パラメータとして使用
されるフレーム番号は、暗号処理機能が実現されるプロトコル層に依存する。暗
号処理機能が（ＧＰＲＳの場合のように）ＬＬＣ層で実現される場合、ＬＬＣフ
レーム番号を使用しなければならず、使用されるフレーム番号を受信エンティテ
ィに伝える何らかの機構を定義しなければならない。暗号処理機能がＭＡＣ層ま
たは層１に位置する場合、少なくとも部分的に（層１上でデータ・ブロックを伝
送するために使用される）物理フレーム番号からなるフレーム番号が使用される
。
【００５１】 暗号処理データは無線経路上を伝送され、受信機で解読が行われる。 図９は、暗号処理アルゴリズムと、起点としての信号無線ベアラ（この例では
ベアラ０）のＫｃを使用して特定ベアラ用暗号処理鍵Ｋｃ（ｉ）を計算する方法
の例を示す。ここで使用されるＫｃとアルゴリズムは信号ベアラ以外のベアラの
ものでもよい。暗号処理アルゴリズムのために必要な他の入力パラメータ９００
、９０２は、定義済の規則によって計算されるか、または新しいＫｃ（Ｉ）の計
算が必要になる毎にＢＳＳから端末に送信される信号メッセージに含まれる（ベ
アラの設定または再設定のためのパラメータまたは暗号処理モード指令メッセー
ジ）。
ベアラ０）のＫｃを使用して特定ベアラ用暗号処理鍵Ｋｃ（ｉ）を計算する方法
の例を示す。ここで使用されるＫｃとアルゴリズムは信号ベアラ以外のベアラの
ものでもよい。暗号処理アルゴリズムのために必要な他の入力パラメータ９００
、９０２は、定義済の規則によって計算されるか、または新しいＫｃ（Ｉ）の計
算が必要になる毎にＢＳＳから端末に送信される信号メッセージに含まれる（ベ
アラの設定または再設定のためのパラメータまたは暗号処理モード指令メッセー
ジ）。
【００５２】 ＧＳＭでは、ネットワークは無線ベアラが存在する間いつでもユーザ認証を要
求することができる。ここで暗号処理パラメータが変更されることがある。この
種のオプションは、ＵＭＴＳシステムのような今後の移動システムでも考えられ
る。本発明のシステムでは、端末はいくつかの並列無線ベアラを有することがで
き、各無線ベアラ上で、異なった暗号処理パラメータが使用されることがある。
実際の暗号処理は好適には端末と基地局システムの間の接続上で行われるので、
ＢＳＳ−ＲＮＬ層は、ネットワークによって要求される認証と暗号処理モード設
定の実行方法を決定する。その選択肢には以下のものが含まれる。
求することができる。ここで暗号処理パラメータが変更されることがある。この
種のオプションは、ＵＭＴＳシステムのような今後の移動システムでも考えられ
る。本発明のシステムでは、端末はいくつかの並列無線ベアラを有することがで
き、各無線ベアラ上で、異なった暗号処理パラメータが使用されることがある。
実際の暗号処理は好適には端末と基地局システムの間の接続上で行われるので、
ＢＳＳ−ＲＮＬ層は、ネットワークによって要求される認証と暗号処理モード設
定の実行方法を決定する。その選択肢には以下のものが含まれる。
【００５３】 −新しいＲＡＮＤ番号はその後使用するために保存されるが、暗号処理モード
設定は無視される。 −暗号処理鍵が信号無線ベアラで変更される。 −暗号処理鍵が全てのアクティブ・ベアラで変更される。 本発明のソリューションでは、基地局制御装置は使用される暗号処理鍵に関す
る情報を有しうる。このことは、端末がハンドオーバ、すなわち以前の基地局の
基地局制御装置と異なった基地局制御装置によって制御される基地局へのスイッ
チングを行う時考慮されなければならない。本発明では、必要な情報はハンドオ
ーバに関連して以前の基地局制御装置から新しい基地局制御装置に転送される。
設定は無視される。 −暗号処理鍵が信号無線ベアラで変更される。 −暗号処理鍵が全てのアクティブ・ベアラで変更される。 本発明のソリューションでは、基地局制御装置は使用される暗号処理鍵に関す
る情報を有しうる。このことは、端末がハンドオーバ、すなわち以前の基地局の
基地局制御装置と異なった基地局制御装置によって制御される基地局へのスイッ
チングを行う時考慮されなければならない。本発明では、必要な情報はハンドオ
ーバに関連して以前の基地局制御装置から新しい基地局制御装置に転送される。
【００５４】 本発明のソリューションは好適にはソフトウェアによって実現されるので、本
発明は、基地局制御装置１０６の制御ユニット１２２に配置されたプロトコル処
理ソフトウェアと、加入者端末１０２の送受信機のプロセッサ３１６に配置され
たある機能を必要とする。いくつかの並列ベアラからのデータが１つの無線フレ
ームに多重化されるよう同時に暗号処理される必要がある場合、本ソリューショ
ンの一部は時間の要求を満たすため、部分的にハードウェアによって（例えばＡ
ＳＩＣ、ディスクリート構成要素の使用、またはＤＳＰによって）実現されるこ
とがある。これは主として図９で示された暗号処理ユニットに関する。
発明は、基地局制御装置１０６の制御ユニット１２２に配置されたプロトコル処
理ソフトウェアと、加入者端末１０２の送受信機のプロセッサ３１６に配置され
たある機能を必要とする。いくつかの並列ベアラからのデータが１つの無線フレ
ームに多重化されるよう同時に暗号処理される必要がある場合、本ソリューショ
ンの一部は時間の要求を満たすため、部分的にハードウェアによって（例えばＡ
ＳＩＣ、ディスクリート構成要素の使用、またはＤＳＰによって）実現されるこ
とがある。これは主として図９で示された暗号処理ユニットに関する。
【００５５】 本発明は上記で添付の図面で示された例に関連して説明されたが、本発明はそ
れらに制限されるものではなく、添付の請求項に開示された発明概念の範囲内で
様々に変化しうるものであることが理解されるだろう。
れらに制限されるものではなく、添付の請求項に開示された発明概念の範囲内で
様々に変化しうるものであることが理解されるだろう。
【図１】 本発明によるセルラ無線ネットワークの構成の例を示す。
【図２】 基地局の送受信機の構成の例を示す。
【図３】 加入者端末の構成の例を示す。
【図４】 セルラ無線ネットワークのプロトコル・スタックを例示する。
【図５】 本発明による暗号処理モード設定を説明するメッセージ・シーケンス・スキー
ムの例を示す。
ムの例を示す。
【図６】 本発明による暗号処理モード設定を説明するメッセージ・シーケンス・スキー
ムの別の例を示す。
ムの別の例を示す。
【図７】 本発明による暗号処理モード設定を説明するメッセージ・シーケンス・スキー
の第３の例を示す。
の第３の例を示す。
【図８】 本発明による暗号処理環境の構成図を示す。
【図９】 特定ベアラ用暗号処理鍵（Ｋｃ（ｉ））の計算の例を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 9/14 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5J104 AA01 AA16 BA06 EA16 NA02 PA02 5K067 AA30 BB21 CC04 EE02 EE10 EE16 HH05 HH36
Claims (21)
- 【請求項１】 １つかそれ以上の並列無線ベアラ（１１６）を含む無線接続
（１１６）上で他の送受信機（１０８）と通信する少なくとも１つの送受信機（
１０２）を備える無線システムにおいてデータ伝送を暗号処理する方法であって
、暗号処理が選択された暗号処理方法パラメータを使用して前記ベアラ上で行わ
れる方法において、各並列無線ベアラ（１１６）上で、異なった暗号処理方法パ
ラメータが使用されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記無線システムが、基地局（１０４）と基地局制御装置（
１０６）を備えるセルラ無線システムであって、各基地局が１つかそれ以上のセ
ルの無線送信及び受信を制御し、各セルが１つの物理チャネル上で同報通信され
るセル・アイデンティティによって識別され、各基地局制御装置がセル内の無線
リソースの使用と保全性を制御し、少なくとも１つのセルがそのカバレージ範囲
に配置された端末（１０２）と通信し、前記基地局制御装置とそれによって制御
される前記基地局が基地局サブシステム（１３２）を形成することと、前記端末
が１つかそれ以上の無線ベアラを使用して少なくとも１つのセルと通信すること
とを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 少なくとも１つの無線ベアラが双方向であることと、異なっ
た暗号処理方法パラメータが異なった伝送方向で使用されることとを特徴とする
、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 少なくとも１つの無線ベアラが双方向であることと、同様の
暗号処理方法パラメータが両伝送方向で使用されることとを特徴とする、請求項
２に記載の方法。 - 【請求項５】 無線ベアラ上で使用される前記暗号処理方法パラメータが前
記接続中に変更されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。 - 【請求項６】 使用される前記暗号処理方法が、少なくとも暗号処理鍵、暗
号処理アルゴリズムによって定義されることを特徴とする、請求項１または請求
項２に記載の方法。 - 【請求項７】 使用される前記暗号処理方法がさらに、前記アルゴリズムの
反復の数によって定義されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記端末と前記基地局の間の接続が確立される時、接続がま
ず信号リンクについて確立され、その後接続が実際の１つまたは複数のトラフィ
ック・ベアラについて確立されることと、前記１つまたは複数のトラフィック・
ベアラが設定される時、使用される前記暗号処理方法パラメータが変更されるこ
とを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。 - 【請求項９】 前記基地局システムが、前記トラフィック・ベアラ上で使用
される前記暗号処理方法パラメータに関する情報を含むトラフィック・ベアラ・
セットアップ・メッセージ（Ｂ＿ＲＱＳＴ、６０２）を前記端末に送信すること
を特徴とする、請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記基地局システムが、前記無線ベアラ上で使用される前
記暗号処理方法パラメータに関する情報を含む無線ベアラ再設定メッセージ（Ｂ
−ＲＥＣＮＦ、７０２）を前記端末に送信することを特徴とする、請求項４に記
載の方法。 - 【請求項１１】 前記基地局システムが、前記無線ベアラ上で使用される前
記暗号処理方法パラメータに関する情報を含む暗号処理モード指令メッセージ（
５０６）を前記端末に送信することを特徴とする、請求項４に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記トラフィック・ベアラ・セットアップ・メッセージ（
Ｂ＿ＲＱＳＴ、６０２）が、 −無線ベアラ識別子と、 −前記暗号処理鍵の変更に関する情報と、 −１つかそれ以上の暗号処理アルゴリズムと、 −前記暗号処理アルゴリズムの反復の数と、 の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記無線ベアラ再設定メッセージ（Ｂ−ＲＥＣＮＦ）が、 −無線ベアラ識別子と、 −前記暗号処理鍵の変更に関する情報と、 −前記暗号処理アルゴリズムの反復の数と、 の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
- 【請求項１４】 前記暗号処理モード指令メッセージ（５０６）が、 −無線ベアラ識別子と、 −前記暗号処理鍵の変更に関する情報と、 の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
- 【請求項１５】 前記暗号処理鍵の変更に関する前記情報が特定ベアラ用Ｋ
ｃ（ｉ）を計算するためのパラメータと規則を定義することを特徴とする、請求
項１２に記載の方法。 - 【請求項１６】 特定ベアラ用Ｋｃ（ｉ）を計算するための前記規則が事前
定義されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１７】 特定ベアラ用Ｋｃ（ｉ）を計算するための前記規則が、前
記暗号処理アルゴリズムと、前記信号ベアラまたは一部の前記トラフィック・ベ
アラについてすでに使用されているＫｃとを使用することを特徴とする、請求項
１２に記載の方法。 - 【請求項１８】 カバレージ範囲内に配置された端末（１０２）と通信する
少なくとも１つの基地局（１０４）を各セル内に備えるセルラ無線システムであ
って、前記システムが１つかそれ以上の基地局の動作を制御する基地局制御装置
（１０６）を備え、前記基地局制御装置とそれによって制御される基地局が基地
局システム（１３２）を形成し、前記システム中の前記端末の少なくとも一部が
１つかそれ以上の無線ベアラ（１１６）上で同時に通信するよう配置され、前記
端末が前記無線ベアラ上で暗号処理を行うよう配置されるシステムにおいて、前
記基地局システムと前記端末が、同時に使用される各無線ベアラ上で異なった暗
号処理方法パラメータを使用するよう配置されることを特徴とするセルラ無線シ
ステム。 - 【請求項１９】 前記基地局システムと前記端末が、双方向データ伝送接続
を有し、異なった伝送方向で異なった暗号処理方法パラメータを使用するよう配
置されることを特徴とする、請求項１８に記載のセルラ無線システム。 - 【請求項２０】 呼が確立される時、前記端末と前記基地局システムがまず
信号無線ベアラについて接続を確立し、この接続が完了した時、実際のトラフィ
ック・ベアラについて接続を確立するよう配置されることと、前記端末と前記基
地局システムが、前記トラフィック・ベアラ接続が確立される際前記暗号処理方
法パラメータを変更するよう配置され、それによって、前記基地局システムが、
前記トラフィック・ベアラ接続上で使用される前記暗号処理方法パラメータに関
する情報を含むトラフィック・ベアラ要求（Ｂ−ＲＱＳＴ）を送信することとを
特徴とする、請求項１８に記載のセルラ無線システム。 - 【請求項２１】 前記端末と前記基地局システムが、前記接続中前記無線ベ
アラ上で使用される前記暗号処理方法パラメータを変更するよう配置され、それ
によって、前記基地局システムが、前記無線ベアラ接続上で使用される前記暗号
処理方法パラメータに関する情報を含む無線ベアラ再設定メッセージ（Ｂ＿ＲＥ
ＣＮＦ）を前記端末に送信することを特徴とする、請求項１８に記載のセルラ無
線システム。
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