JP2007184938A - 無線通信システムにおけるユーザー端の完全性保護設定方法及び装置 - Google Patents

無線通信システムにおけるユーザー端の完全性保護設定方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】無線通信システムにおけるユーザー端の完全性保護設定方法及び装置を提供する。
【解決手段】方法は、第一ＳＲＢのダウンリンクを介して、完全性保護設定に供する第一ＲＲＣメッセージを受信し、第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、第二ＳＲＢアップリンクで最後に伝送されるＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号に２またはそれ以上の値を加算した結果に設定し、第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、完全性保護設定の完成を示す第二ＲＲＣメッセージに添付し、第一ＳＲＢアップリンクを介して第二ＲＲＣメッセージを無線通信システムのネットワーク端に出力し、第二ＲＲＣメッセージがネットワーク端に正常に受信されたとの確認メッセージを受けると、第二ＳＲＢアップリンクを介して、起動時間と一致するシーケンス番号を有する第三ＲＲＣメッセージを出力するステップからなる。
【選択図】図３

Description

この発明は無線通信システムにおけるユーザー端の完全性保護設定方法及び装置に関し、特に、ユーザー端が第一信号無線ベアラ（ＳＲＢ）を介して出力した完全性保護完成メッセージが、ネットワーク端に正常に受信されたとの確認メッセージを受信した後、ユーザー端が第二ＳＲＢを介して伝送した１個目の無線資源制御（ＲＲＣ）メッセージのＲＲＣシーケンス番号を、第二ＳＲＢの起動時間と一致するように設定することを内容とする方法及び装置に関する。
第三世代の移動通信技術は、ＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多元接続）を用いて高いスペクトル利用効率、カバー率、通話品質及び高速伝送を実現させ、ＱｏＳ（サービス品質）の確保、柔軟性のある双方向通信の実現、通話中断率の低減を可能にする。
ＵＭＴＳ（ユニバーサル移動通信システム）規格では、第三世代移動通信システムは、ユーザー装置（ＵＥ）、地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）、及びコアネットワーク（ＣＮ）からなり、所用のプロトコルはＡＳ（アクセスストラタム）とＮＡＳ（非アクセスストラタム）に分けられる。ＡＳにはＲＲＣ（無線資源制御）、ＲＬＣ（無線リンク制御）、ＭＡＣ（媒体アクセス制御）、ＰＤＣＰ（パケットデータ収斂プロトコル）、ＢＭＣ（放送／マルチキャスト制御）など機能の異なるレイヤーが含まれる。これらのレイヤーの動作については当業者に周知されているため、ここで説明を省略とする。そのうち、レイヤー３に属するＲＲＣレイヤーは、ＡＳプロトコルの核心をなす。無線資源メッセージ交換、無線資源設定制御、ＱｏＳ制御、チャンネル伝送形式設定制御、パケット割当再配置処理制御、ないしＮＡＳプロトコル伝送処理は、いずれもＲＲＣレイヤーで行われる。
ＲＲＣレイヤーはＵＴＲＡＮの無線ネットワークコントローラー（ＲＮＣ）とＵＥの両方に設けられ、Ｕｕインターフェイスのパケット交換及び送信管理を担当する。ＲＲＣレイヤーの動作については下記に詳述する。まず、ＵＥのＲＲＣはＭＡＣレイヤーと物理（ＰＨＹ）レイヤーから得た計測結果を計測レポートとしてまとめ、ＲＬＣ、ＭＡＣ及びＰＨＹの各レイヤーに送信してこれを処理させ、更にネットワーク端（ＵＴＲＡＮ）のＲＮＣに送信してメッセージ交換に供する。その後、ネットワーク端のＲＲＣから無線資源割当メッセージを受けると、ユーザー端のＲＲＣはメッセージの分析結果に基づき下位層の制御及び設定を行う。この設定は、ＲＬＣレイヤーの動作モード、パケット長、暗号化方式、ＭＡＣレイヤーのチャンネルマッピング多重化方式、チャンネル伝送形式、ＰＨＹレイヤーの動作周波数、スペクトラム拡散コード、送信電力、同期方式及び計測項目などに対する諸設定を含む。
ユーザー端とネットワーク端のＲＲＣレイヤーは、主としてＲＲＣメッセージ（信号とも称する）で情報を交換する。複数の情報要素（ＩＥ）からなるこのＲＲＣメッセージは、レイヤー２プロトコル（ＲＬＣ、ＭＡＣ）及びレイヤー１プロトコル（ＰＨＹレイヤー）のプロトコルエンティティー設定・変更・解放に必要なデータを運び、これに基づいてデータ交換チャンネルを確立・調整・消去し、データパケットの交換を可能にする。言い換えれば、ＲＲＣレイヤーは、上位層に必要な制御信号をＲＲＣメッセージに入れ、これを無線インターフェイスを介してコアネットワーク端とユーザー端のＮＡＳの間に伝送する素子である。
ＲＲＣレイヤーでは、ユーザーのデータ交換に用いられるか、またはＲＲＣレイヤー間の制御信号交換に用いられるかを問わず、すべて「論理的」なデータ伝送・交換チャネルは、無線ベアラ（ＲＢ）として定義される。無線ベアラは、ユーザー端では単方向または双方向の論理データ伝送・交換チャンネルをなし、ネットワーク端でも単方向または双方向の論理データ伝送・交換チャンネルをなす。
ＲＢは使用の目的によって数種類に分けられる。そのうちＲＲＣメッセージに用いられるＲＢは一般的に信号無線ベアラ（ＳＲＢ）と呼ばれ、詳しくは下記に説明する。
１．ＳＲＢ０：アップリンクではＴＭ（トランスペアレント）モードで伝送され、ダウンリンクではＵＭ（非アクノレッジ）モードで伝送される。データは共通制御チャンネルを通して交換される。
２．ＳＲＢ１：ＵＬ、ＤＬともＵＭモードで伝送される。データは専用制御チャンネルで交換される。
３．ＳＲＢ２：ＵＬ、ＤＬともＡＭ（アクノレッジ）モードで伝送される。データは専用制御チャンネルで交換される。
４．ＳＲＢ３：ＳＲＢ２と同様の機能を有する。これに載せられるデータはＲＲＣの上位層に必要で、優先順位の高い信号である。
５．ＳＲＢ４：ＳＲＢ３と同様の機能を有する。これに載せられるデータは優先順位の低い信号である。
ユーザー端とネットワーク端のＲＲＣレイヤーは、上記ＳＲＢを用いてＲＲＣメッセージを交換し、これに基づいて無線資源設定を行い、無線資源制御を実現させる。従来の技術によるＲＲＣプロセスは、ＲＲＣ接続管理プロセス、ＲＢ制御プロセス、ＲＲＣ接続移動性プロセス、計測プロセスを含む。そのうちＲＲＣ接続管理プロセスは、ユーザー端からネットワーク端への信号接続の確立・保持・管理を目的とするものである。データ伝送の安全性を確保するため、ＲＲＣ接続管理プロセスには、暗号化・完全性保護を行うセキュリティーモード制御プロセスが含まれる。
セキュリティー制御プロセスは、ＲＢの暗号化起動と暗号化設定、及びＲＢの完全性保護起動と完全性保護設定を目的とする、電子署名に類似したものである。つまり、ユーザー端とネットワーク端は、信号を送るたびに内容の異なる電子署名を添付し、それにより合法的なユーザー端やネットワーク端は、完全性キー（電子署名）の正確性に関する判断結果に基づいて信号の受信を決める。
上記完全性保護プロセスは、信号の違法的変造を防止し、安全性を向上させる効果がある。詳しく言えば、完全性保護プロセスは、ＵＭＴＳ完全性アルゴリズム（ＵＩＡ）で計算を行い、安全性保護に必要な情報要素（ＩＥ、すなわち上記電子署名）を取得することを内容とする。そのうちＵＩＡは、下記のパラメーターに基づいてｆ９アルゴリズムでＭＡＣ−Ｉ（データ完全性確認用メッセージ認証コード）を算出する。下記に各パラメーターの定義と説明を略述し、詳しくは３ＧＰＰ（第三世代パートナーシッププロジェクト）が制定したＲＲＣ通信プロトコル3GPP TS 25.331 V6.7.0を参照する。
１．完全性キー（ＩＫ）：ユーザー端またはネットワーク端で生成される長さ１２８ビットのものである。
２．完全性シーケンス番号（ＣＯＵＮＴ−Ｉ）：ＳＲＢごとにアップリンク完全性シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｉとダウンリンク完全性シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｉが含まれる。ＣＯＵＮＴ−Ｉは２８ビットのＲＲＣ−ＨＦＮ（無線資源制御ハイパーフレーム番号）と、４ビットのＲＲＣ−ＳＮ（無線資源制御シーケンス番号）からなり、計３２ビットである。
３．ネットワーク側ノンスＦＲＥＳＨ：ネットワーク端で生成される長さ３２ビットのものである。
４．方向指示子ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ：アップリンクとダウンリンク伝送を示す長さ１ビットのものである。
５．信号メッセージＭＥＳＳＡＧＥ。
ＵＩＡとは下記の式である。
MAC-I=f9(IK, COUNT-I, FRESH, DIRECTION, MESSAGE)
次に完全性保護の手順を説明する。まず、ユーザー端とネットワーク端は同じＲＲＣ−ＨＦＮとＦＲＥＳＨ値を保存する。次に、ネットワーク端は、完全性保護パラメーターを含むセキュリティーモード指令ＲＲＣメッセージ及びそのＲＲＣシーケンス番号（ＲＲＣ−ＳＮ）に基づき、上記ＵＩＡでＭＡＣ−Ｉを算出する。その後、ネットワーク端のＲＲＣはＳＲＢを介して、上記セキュリティーモード指令ＲＲＣメッセージとＭＡＣ−Ｉを合わせて（以下、完全性保護指令メッセージと称する）ユーザー端に送信する。この完全性保護指令を受けると、ユーザー端は上記ＵＩＡで別のＭＡＣ−Ｉを算出し、これを受信したＭＡＣ−Ｉと比較する。両者が一致すれば、ダウンリンク完全性保護を起動し、セキュリティーモード完成ＲＲＣメッセージと、アップリンクＲＲＣシーケンス番号に基づいてその他のＭＡＣ−Ｉを算出し、更にこれをセキュリティーモード完成ＲＲＣメッセージと合わせて（以下、完全性保護完成メッセージと称する）ネットワーク端に返送する。完全性保護完成メッセージを受けると、ネットワーク端は受信されたアップリンクＲＲＣシーケンス番号に基づいて別のＭＡＣ−Ｉを算出し、これを先に受信したＭＡＣ−Ｉと比較する。両者が一致すれば、アップリンクの完全性保護を起動する。
簡単に言えば、完全性保護プロセスでは、ユーザー端はネットワーク端から出力された完全性保護指令に基づいてＭＡＣ−Ｉを算出し、これを（完全性保護指令の中の）ネットワーク端から出力されたＭＡＣ−Ｉと比較する。両者が一致すれば、ダウンリンクの完全性保護を起動し、同時に完全性保護完成メッセージをネットワーク端に返送する。次に、ネットワーク端は、ユーザー端から返送された完全性保護完成メッセージに基づいて別のＭＡＣ−Ｉを算出し、これを（完全性保護完成メッセージの中の）ネットワーク端から出力されたＭＡＣ−Ｉと比較する。両者が一致すれば、アップリンクの完全性保護を起動する。
完全性保護指令は、完全性保護開始と、完全性保護設定という動作モードを有する。完全性保護開始とは、ＳＲＢを介して完全性保護を起動していないとき、完全性保護指令メッセージで完全性保護を起動することをいい、完全性保護設定とは、ＳＲＢを介して完全性保護を起動した後、完全性保護の設定パラメーターを変更することをいう。
前記プロトコル規格3GPP TS 25.331 V6.7.0によれば、完全性保護指令を受けると、ユーザー端はアップリンクのＳＲＢ２に対して新たな完全性保護設定を適用する。このとき、完全性保護指令メッセージが完全性保護開始モードであれば、ユーザー端はアップリンクのＳＲＢ２の完全性保護を起動し、完全性保護完成メッセージを返送すると同時に、ＳＲＢ２以外のＳＲＢ伝送を禁止しない。完全性保護指令メッセージが完全性保護設定モードであれば、前記プロトコル規格２７７頁３８〜４１行に示すように、ＳＲＢ０アップリンクで新たな完全性保護を起動する起動時間は、(VT(RRC SN)+N302+2)に等しいかこれより大きくなければならない。そのうち、変数VT(RRC SN)はＳＲＢ０のアップリンクで最後に送信されるＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号を示し、パラメーターＮ３０２はネットワーク端からユーザー端へ放送されるメッセージCELL UPDATE及びURA UPDATEの最大再送回数を示す（その値は０〜７とされ、デフォルトは３である）。メッセージCELL UPDATEとURA UPDATEは、基地局信号範囲更新とＵＴＲＡＮ登録領域更新をそれぞれ意味し、その定義については前記プロトコル規格の８．３．１〜８．３．２を参照する。一方、前記プロトコル規格２７７頁４２行〜２７８頁２行によれば、完全性保護指令を受けた後、ユーザー端はＳＲＢ２以外、起動時間より大きいＲＲＣシーケンス番号を有するＲＲＣメッセージを運ぶＳＲＢの伝送を禁止する。また、前記プロトコル規格１０５頁８行〜１０６頁７行によれば、完全性保護完成メッセージがネットワーク端に受信されたことがユーザー端で確認されると、ユーザー端は上記伝送禁止を解除し、すべてのＳＲＢ伝送を許容する。前記プロトコル規格１０６頁８行〜１０行によれば、ＳＲＢ０アップリンクにおいてVT(RRC SN)の値は、ＳＲＢ０アップリンクで次に送信されるＲＲＣメッセージに、新たな完全性保護設定を適用するように設定される。同時に、ユーザー端はＳＲＢ２以外のすべてのＳＲＢに対して新たな完全性保護設定を適用する。
したがって、ネットワーク端に完全性保護完成メッセージが受信されたことがユーザー端で確認されれば、従来のユーザー端はＳＲＢ０を介して、起動時間より大きいかこれに等しいＲＲＣシーケンス番号を有するすべてのＲＲＣメッセージを送信し、ユーザー端に新たな完全性保護設定を適用する。
上記完全性保護プロセスにおいて、ＣＯＵＮＴ−Ｉはｆ９アルゴリズムの重要な入力パラメーターである。前記のとおり、ＣＯＵＮＴ−Ｉは２８ビットのＲＲＣ−ＨＦＮと４ビットのＲＲＣシーケンス番号からなり、計３２ビットである。そのうちＲＲＣシーケンス番号はＲＲＣ ＰＤＵ（無線資源制御プロトコルデータユニット）に対応し、０〜１５を一回りとして順次加算されるものである。ＲＲＣシーケンス番号が１５から０になると、ＲＲＣ−ＨＦＮは＋１とされる。これに関する説明は前記プロトコル規格２４８〜２４９頁を参照する。完全性保護が起動されると、ユーザー端は、ＳＲＢを介して初期送信や再送されるすべてのアップリンクＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号に１を足し、このアップリンクＲＲＣシーケンス番号が０になるときは更にＲＲＣ−ＨＦＮに１を足す。一方、完全性保護指令が完全性保護設定モードである場合、すなわちＳＲＢ０のアップリンクＲＲＣシーケンス番号に（Ｎ３０２＋２）を加算する場合においても、上記計算方法は成立する。つまり、ＳＲＢ０のアップリンクＲＲＣシーケンス番号に（Ｎ３０２＋２）を加算した結果が０になるときは、ＲＲＣ−ＨＦＮに１を足す。
したがって、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間を０に設定した後、ＳＲＢ０で運ばれる１個目のＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号が０になるたび、ＲＲＣ−ＨＦＮは＋１となる。ＳＲＢ０が運ぶ１個目のＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号が０ではないとき、ＲＲＣ−ＨＦＮは本来の値を維持する。
前記のもとで、完全性保護設定が完成した後、ＳＲＢ０で運ばれる１個目のＲＲＣメッセージが紛失した（例えば地形・地物に送信を妨害され紛失する）とすれば、従来の技術を利用すれば伝送効率が低下し、ＲＲＣメッセージが不必要に削除されるおそれがある。詳しくは下記を参照する。
例１：ネットワーク端でパラメーターＮ３０２が３と設定され、完全性保護設定の完成前、ＳＲＢ０アップリンクに対応する変数VT(RRC SN)が１１である場合、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間はVT(RRC SN)+N302+2=11+3+2=16である。４ビットのＲＲＣシーケンス番号に鑑みてモジュラ演算を行えば、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間は(16 mod 24)=0となる。この場合、ユーザー端はＳＲＢ０アップリンクの起動時間＝０という情報を完全性保護完成メッセージに添付して、ネットワーク端に送信する。これは、ユーザー端がＳＲＢ０アップリンクの起動時間０以降に新たな完全性保護設定を適用することを意味する。完全性保護完成メッセージがネットワーク端に受信されたことがユーザー端で確認されると、従来の技術によれば、ユーザー端はＳＲＢ０を介して、起動時間より大きいかこれに等しいＲＲＣシーケンス番号（例えばＲＲＣシーケンス番号＝１０）を有するＲＲＣメッセージを送信する。このＲＲＣシーケンス番号＝１０のＲＲＣメッセージが送信過程において紛失すれば、ユーザー端はＲＲＣシーケンス番号を１１にして再送する。ＲＲＣシーケンス番号＝１１のＲＲＣメッセージが送信過程において再び紛失すれば、ユーザー端はＲＲＣシーケンス番号を１２にして再送する。ＲＲＣシーケンス番号＝１２のＲＲＣメッセージがネットワーク端に正常に受信されれば、当該ＲＲＣメッセージは、完全性保護完成メッセージに次いでネットワーク端がＳＲＢ０を介して受信した１個目のＲＲＣメッセージとなる。そのＲＲＣシーケンス番号＝１２＝１１＋１であるため（ネットワーク端では、１１は完全性保護設定が完成する前のＳＲＢ０アップリンクの変数VT(RRC SN)とみなされる）、従来の技術は、当該ＲＲＣシーケンス番号＝１２のＲＲＣメッセージを起動時間０前のもの（タイミングからみれば）と判断し、それに対して本来の設定で（すなわち完全性保護設定が完成する前の完全性保護パラメーターに基づいて）完全性保護プロセスを行う。当然ながら、当該ＲＲＣメッセージは完全性認証に通れず、ネットワーク端で削除される。それと同じ、ＳＲＢ０を介してネットワーク端に送信されるＲＲＣシーケンス番号＝１３〜１５のＲＲＣメッセージも削除される。そうなると、ネットワーク端とユーザー端の完全性保護設定は同期できなくなり、ＲＲＣシーケンス番号＝１２〜１５のＲＲＣメッセージに対応する制御プロセスが遅れ、システム効率が大きく低下する。
例２：ネットワーク端でパラメーターＮ３０２が３と設定され、完全性保護設定の完成前、ＳＲＢ０アップリンクに対応する変数VT(RRC SN)が１１である場合、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間はVT(RRC SN)+N302+2=11+3+2=16である。４ビットのＲＲＣシーケンス番号に鑑みてモジュラ演算を行えば、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間は(16 mod 24)=0となる。この場合、ユーザー端はＳＲＢ０アップリンクの起動時間＝０という情報を完全性保護完成メッセージに添付して、ネットワーク端に送信する。これは、ユーザー端がＳＲＢ０アップリンクの起動時間０を境に新たな完全性保護設定を適用することを意味する。完全性保護完成メッセージがネットワーク端に受信されたことがユーザー端で確認されると、従来の技術によれば、ユーザー端はＳＲＢ０を介して、起動時間より大きいかこれに等しいＲＲＣシーケンス番号（例えばＲＲＣシーケンス番号＝１０）を有するＲＲＣメッセージを送信し、新たな完全性保護設定を適用する。この場合、ユーザー端は下記の方法を利用し、新たな完全性保護設定を適用する旨のＲＲＣメッセージをＳＲＢ０を介して送信する。
方法１：ユーザー端はＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号を０にし、ＲＲＣ−ＨＦＮをｘから（ｘ＋１）に変える。送信が失敗すれば、ユーザー端はＲＲＣシーケンス番号を１にし、ＲＲＣ−ＨＦＮを（ｘ＋１）にして当該ＲＲＣメッセージを再送する。
方法２：ユーザー端はＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号を１にし、ＲＲＣ−ＨＦＮをｘに保持する。
言い換えれば、方法１でＲＲＣメッセージを送信する場合、ＲＲＣ−ＳＮ＝１、ＲＲＣ−ＨＦＮ＝（ｘ＋１）であり、方法２でＲＲＣメッセージを送信する場合、ＲＲＣ−ＳＮ＝１、ＲＲＣ−ＨＦＮ＝ｘである。したがって、ＲＲＣメッセージの完全性認証を行う前、ネットワーク端はＲＲＣメッセージが上記方法１または方法２のいずれで送信されたかを判断してから、これに基づきＲＲＣ−ＨＦＮの値を定めなければならない。しかし、従来のネットワーク端では、ユーザー端のＲＲＣメッセージ送信方法を判断できないため、完全性認証は順調に実行できない。その結果、ネットワーク端とユーザー端のＲＲＣ−ＨＦＮは同期できず、システム効率は大きく低下する。
この発明は前述の問題を解決するため、無線通信システムにおけるユーザー端の完全性保護設定方法及び装置を提供することを課題とする。
この発明は、無線通信システムのユーザー端に用いられる完全性保護設定の方法を提供する。該方法は、第一信号無線ベアラ（ＳＲＢ）のダウンリンクを介して、完全性保護設定に供する第一無線資源制御（ＲＲＣ）メッセージを受信し、変更された完全性保護パラメーターの第二ＳＲＢアップリンクへの適用を始めさせるための第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、第二ＳＲＢアップリンクで最後に伝送されるＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号（ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ））に２またはそれ以上の値を加算した結果に設定し、上記第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、完全性保護設定の完成を示す第二ＲＲＣメッセージに添付し、上記第一ＳＲＢアップリンクを介して第二ＲＲＣメッセージを無線通信システムのネットワーク端に出力し、第二ＲＲＣメッセージがネットワーク端に正常に受信されたとの確認メッセージを受けると、第二ＳＲＢアップリンクを介して、起動時間と一致するシーケンス番号を有する第三ＲＲＣメッセージを出力するステップからなる。
この発明は更に、無線通信システムに用いられ、完全性保護設定時、ＲＲＣメッセージが不必要に削除されることを防止するための通信装置を提供する。該通信装置は、通信装置の機能を実現させる制御回路と、プログラムコードを実行して制御回路を制御するプロセッサーと、プログラムコードを保存する保存装置とを含む。該プログラムコードは、第一ＳＲＢのダウンリンクを介して、完全性保護設定に供する第一ＲＲＣメッセージを受信し、変更された完全性保護パラメーターの第二ＳＲＢアップリンクへの適用を始めさせるための第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、第二ＳＲＢアップリンクで最後に伝送されるＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号（ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ））に２またはそれ以上の値を加算した結果に設定し、上記第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、完全性保護設定の完成を示す第二ＲＲＣメッセージに添付し、上記第一ＳＲＢアップリンクを介して第二ＲＲＣメッセージを無線通信システムのネットワーク端に出力し、第二ＲＲＣメッセージがネットワーク端に正常に受信されたとの確認メッセージを受けると、第二ＳＲＢアップリンクを介して、起動時間と一致するシーケンス番号を有する第三ＲＲＣメッセージを出力するステップを含む。
従来の技術（前記3GPP TS 25.331 V6.7.0）では、完全性保護設定が完了した後、ＳＲＢ０のアップリンクで伝送される１個目のＲＲＣメッセージが紛失した場合では（例えば送信過程において地形・地物に妨害され紛失する）、伝送効率が著しく低下し、ＲＲＣメッセージが不必要に削除されるおそれがある。それと比べて、本発明では、完全性保護完成メッセージがネットワーク端に受信されたとの確認メッセージを受けると、ユーザー端がＳＲＢ０のアップリンクを介して伝送する１個目のＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号を、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間と一致するように設定する。そうすると、ネットワーク端はＲＲＣ−ＨＦＮの値を正確に判断し、ＲＲＣメッセージの誤削除を防止するとともに、システム資源の浪費を減少させ、伝送効率を向上させることができる。
かかる方法及び装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照して以下に説明する。
図１を参照する。図１は無線通信システムの無線通信装置１００のブロック図であり、当該無線通信システムは例えば第三世代移動通信システムである。説明を簡素化するため、図１は無線通信装置１００の入力装置１０２、出力装置１０４、制御回路１０６、ＣＰＵ（中央処理装置）１０８、保存装置１１０、プログラムコード１１２及びトランシーバー１１４のみ描いている。無線通信装置１００において、制御回路１０６はＣＰＵ１０８を用いて保存装置１１０に保存されたプログラムコード１１２を実行し、無線通信装置１００の動作を制御する。入力装置１０２（例えばキーボード）はユーザーが入力した信号を受信し、出力装置１０４（スクリーン、スピーカーなど）は映像、音声などの信号を出力する。無線信号を受発信するトランシーバー１１４は受信した信号を制御回路１０６に送信し、または制御回路１０６による信号を無線で出力する。言い換えれば、通信プロトコルの構造から見れば、トランシーバー１１４はレイヤー１の一部とみなされ、制御回路１０６はレイヤー２とレイヤー３の機能を実行する。
図２を参照する。図２は図１に示すプログラムコード１１２を表す説明図である。アプリケーションレイヤー２００と、レイヤー３インターフェイス２０２と、レイヤー２インターフェイス２０６からなるプログラムコード１１２は、レイヤー１インターフェイス２１８と接続されている。レイヤー３インターフェイス２０２は、ＲＲＣメッセージ２０８を保存し、これに基づきＲＲＣ ＰＤＵ２１４を生成するバッファー２１２を含む。アプリケーションレイヤー２００は所要の制御信号をＲＲＣ ＰＤＵにはめ込んで出力し、これも基づいてレイヤー２インターフェイス２０６とレイヤー１インターフェイス２１８のプロトコルエンティティーを設定・変更・解放し、データ交換チャンネルを確立・調整・消去する。
信号の違法的変造を防止し、ＳＲＢを介して行われるメッセージの伝送を確保して安全性を向上させるため、レイヤー３インターフェイス２０は前記完全性保護開始と完全性保護設定プロセスを実行する。本発明はそれに応じて完全性保護設定プログラムコード２２０を提供する。
図３を参照する。図３はこの発明による方法のフローチャート３０である。下記に示す方法３０は無線通信システムのユーザー端で行われる完全性保護設定に用いられ、完全性保護設定プログラムコード２２０としてコンパイルされることが可能である。
ステップ３００：開始。
ステップ３０２：第一ＳＲＢのダウンリックを介して、完全性保護設定に供する第一ＲＲＣメッセージ（すなわち完全性保護指令）を受信する。
ステップ３０４：第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、第二ＳＲＢのアップリンクで最後に送信されたＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ）に２またはそれ以上の値を加算した値に設定する。起動時間は、変更された完全性保護パラメーターの第二ＳＲＢのアップリンクへの適用を始めさせる点を示す。
ステップ３０６：第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、完全性保護設定の完成を示す第二ＲＲＣメッセージ（すなわち完全性保護完成メッセージ）に添付する。
ステップ３０８：第一ＳＲＢのアップリンクを介して、第二ＲＲＣメッセージ（すなわち完全性保護完成メッセージ）を無線通信システムのネットワーク端に出力する。
ステップ３１０：第二ＲＲＣメッセージ（すなわち完全性保護完成メッセージ）が上記ネットワーク端に正常に受信されたとの確認メッセージを受けた後、第二ＳＲＢのアップリンクを介して、上記第二ＳＲＢアップリンクの起動時間に等しいシーケンス番号を有する第三ＲＲＣメッセージを出力する。
ステップ３１２：終了。
以上に示すように、ネットワーク端から出力された完全性保護指令がユーザー端に受信されるとき、当該完全性保護指令が完全性保護設定モードであれば、ユーザー端は完全性保護パラメーターの設定を変更し、ＳＲＢ２（すなわち上記第一ＳＲＢ）を介して完全性保護完成メッセージ（すなわち上記第二ＲＲＣメッセージ）をネットワーク端に送信する。該完全性保護完成メッセージにはＳＲＢ０（すなわち上記第二ＳＲＢ）アップリンクの起動時間が含まれ、該起動時間は、ＳＲＢ０のアップリンクで最後に送信されたＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ）に２またはそれ以上の値を足した結果であり、望ましくは（ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ）＋Ｎ３０２＋２）である。その後、完全性保護完成メッセージがネットワーク端に正常に受信されたとの確認メッセージを受けた後、ユーザー端がＳＲＢ０（すなわち上記第二ＳＲＢ）のアップリンクを介して送信する１個目のＲＲＣメッセージ（すなわち上記第三ＲＲＣメッセージ）のＲＲＣシーケンス番号を、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間に一致するように、望ましくは（ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ）＋Ｎ３０２＋２）に設定する。言い換えれば、完全性保護設定プロセスが完成した後、ユーザー端がＳＲＢ０のアップリンクを介して送信する１個目のＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号は、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間に一致するようになり、すなわち（ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ）＋Ｎ３０２＋２）となる。この場合、ＳＲＢ０のアップリンクで伝送される１個目のＲＲＣメッセージが紛失したとしても、ＲＲＣメッセージは不必要に削除されず、伝送効率は向上する。
例えば、ネットワーク端でパラメーターＮ３０２が３と設定され、完全性保護設定の完成前、ＳＲＢ０アップリンクに対応する変数VT(RRC SN)が１１である場合、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間はVT(RRC SN)+N302+2=11+3+2=16である。４ビットのＲＲＣシーケンス番号に鑑みてモジュラ演算を行えば、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間は(16 mod 24)=0となる。この場合、ユーザー端はＳＲＢ０アップリンクの起動時間＝０という情報を完全性保護完成メッセージに添付して、ネットワーク端に送信する。これは、ユーザー端がＳＲＢ０アップリンクの起動時間０を境に新たな完全性保護設定を適用することを意味する。完全性保護完成メッセージがネットワーク端に受信されたことがユーザー端で確認されると、本発明は、ユーザー端がＳＲＢ０のアップリンクを介して送信する１個目（変更された完全性保護パラメーターが適用された）のＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号を起動時間と一致するように、すなわちＲＲＣシーケンス番号＝０にし、ＲＲＣ−ＨＦＮを＋１にする。ＲＲＣシーケンス番号＝０のＲＲＣメッセージがネットワーク端で正常に受信されれば、ネットワーク端はＲＲＣ−ＨＦＮに１を足し、変更された完全性保護パラメーターに基づいてＲＲＣメッセージの認証を行う。それに反して、ＲＲＣシーケンス番号＝０のＲＲＣメッセージが送信過程において紛失すれば、ユーザー端は当該ＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号に１を足して再送する。このＲＲＣシーケンス番号＝１のＲＲＣメッセージが再送過程において再び紛失すれば、Ｎ３０２＝３であるため、ユーザー端は当該ＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号に１を足して再送する。ＲＲＣシーケンス番号＝２のＲＲＣメッセージがネットワーク端に正常に受信されれば、当該ＲＲＣメッセージは完全性保護完成メッセージに次いで、ネットワーク端がＳＲＢ０を介して受信した１個目のＲＲＣメッセージとなる。この場合、ＲＲＣシーケンス番号＝２であるため、本発明は当該ＲＲＣメッセージを起動時間０以降のもの（タイミングからみれば）と判断し、それに対して新たな設定で完全性保護認証を行うと同時に、ＲＲＣ−ＨＦＮに１を足す。したがって、ネットワーク端とユーザー端の完全性保護設定とＲＲＣ−ＨＦＮは同期でき、ＲＲＣメッセージは認証に通るこができ、それによりＲＲＣプロセスは正常に動作し、システムの効率は低下しない。
なお、本発明によれば、完全性保護完成メッセージがネットワーク端に受信されたことがユーザー端で確認された後、ＳＲＢ０のアップリンクで伝送される１個目のＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号は、起動時間に一致しているため、ＲＲＣ−ＨＦＮの判断に基づき完全性認証を行うとき、ネットワーク端では誤判が生じない。例えば、ネットワーク端でパラメーターＮ３０２が３と設定され、完全性保護設定の完成前、ＳＲＢ０アップリンクに対応する変数VT(RRC SN)が１１である場合、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間はVT(RRC SN)+N302+2=11+3+2=16である。４ビットのＲＲＣシーケンス番号に鑑みてモジュラ演算を行えば、ＳＲＢ０アップリンクの起動時間は(16 mod 24)=0となる。この場合、ユーザー端はＳＲＢ０アップリンクの起動時間＝０という情報を完全性保護完成メッセージに添付して、ネットワーク端に送信する。これは、ユーザー端がＳＲＢ０アップリンクの起動時間０を境に新たな完全性保護設定を適用することを意味する。完全性保護完成メッセージがネットワーク端に受信されたことがユーザー端で確認されると、本発明は、ユーザー端がＳＲＢ０のアップリンクを介して送信する１個目（変更された完全性保護パラメーターが適用された）のＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号を起動時間と一致するように、すなわちＲＲＣシーケンス番号＝０にし、ＲＲＣ−ＨＦＮをｘから（ｘ＋１）に変える。送信が失敗すれば、ユーザー端は当該ＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号を１にして再送し、更にＲＲＣ−ＨＦＮを（ｘ＋１）にする。したがって、ネットワーク端はＲＲＣ−ＨＦＮの値を迅速かつ正確に判断し、ネットワーク端とユーザー端のＲＲＣ−ＨＦＮは同期でき、完全性保護は正常に動作できる。
以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
この発明は従来の技術に工夫したものである。かかる方法は実施可能である。
無線通信システムの無線通信装置のブロック図である。 図１に示すプログラムコードを表す説明図である。 この発明による方法のフローチャートである。
符号の説明
１００ 無線通信装置
１０２ 入力装置
１０４ 出力装置
１０６ 制御回路
１０８ ＣＰＵ
１１０ 保存装置
１１２ プログラムコード
１１４ トランシーバー
２００ アプリケーションレイヤー
２０２ レイヤー３インターフェイス
２０６ レイヤー２インターフェイス
２０８ ＲＲＣメッセージ
２１２ バッファー
２１４ ＲＲＣ ＰＤＵ
２１８ レイヤー１インターフェイス
２２０ 完全性保護設定プログラムコード

Claims (8)

  1. 無線通信システムのユーザー端に用いられる完全性保護設定の方法であって、
    第一信号無線ベアラ（ＳＲＢ）のダウンリンクを介して、完全性保護設定に供する第一無線資源制御（ＲＲＣ）メッセージを受信し、
    変更された完全性保護パラメーターの第二ＳＲＢアップリンクへの適用を始めさせるための第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、第二ＳＲＢアップリンクで最後に伝送されるＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号（ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ））に２またはそれ以上の値を加算した結果に設定し、
    上記第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、完全性保護設定の完成を示す第二ＲＲＣメッセージに添付し、
    上記第一ＳＲＢアップリンクを介して第二ＲＲＣメッセージを無線通信システムのネットワーク端に出力し、
    第二ＲＲＣメッセージがネットワーク端に正常に受信されたとの確認メッセージを受けると、第二ＳＲＢアップリンクを介して、起動時間と一致するシーケンス番号を有する第三ＲＲＣメッセージを出力するステップからなることを特徴とする完全性保護設定方法。
  2. 無線通信システムに用いられ、完全性保護設定時、ＲＲＣメッセージが不必要に削除されることを防止するための通信装置であって、
    通信装置の機能を実現させる制御回路と、
    プログラムコードを実行して制御回路を制御するプロセッサーと、
    プログラムコードを保存する保存装置とを含み、該プログラムコードは、
    第一ＳＲＢのダウンリンクを介して、完全性保護設定に供する第一ＲＲＣメッセージを受信し、
    変更された完全性保護パラメーターの第二ＳＲＢアップリンクへの適用を始めさせるための第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、第二ＳＲＢアップリンクで最後に伝送されるＲＲＣメッセージのＲＲＣシーケンス番号（ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ））に２またはそれ以上の値を加算した結果に設定し、
    上記第二ＳＲＢアップリンクの起動時間を、完全性保護設定の完成を示す第二ＲＲＣメッセージに添付し、
    上記第一ＳＲＢアップリンクを介して第二ＲＲＣメッセージを無線通信システムのネットワーク端に出力し、
    第二ＲＲＣメッセージがネットワーク端に正常に受信されたとの確認メッセージを受けると、第二ＳＲＢアップリンクを介して、起動時間と一致するシーケンス番号を有する第三ＲＲＣメッセージを出力するステップを含むことを特徴とする通信装置。
  3. 前記第一ＳＲＢはＡＭ（アクノレッジ）モードで動作することを特徴とする請求項１記載の完全性保護設定方法及び請求項２記載の通信装置。
  4. 前記第二ＳＲＢのアップリンクはＴＭ（トランスペアレント）モードで動作し、ダウンリンクはＵＭ（非アクノレッジ）モードで動作することを特徴とする請求項１記載の完全性保護設定方法及び請求項２記載の通信装置。
  5. 前記起動時間は（ＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ）＋Ｎ３０２＋２）より大きいかこれに等しく、そのうちＶＴ（ＲＲＣ ＳＮ）は第二ＳＲＢアップリンクで最後に伝送されるＲＲＣメッセージのシーケンス番号を示し、Ｎ３０２はＲＲＣメッセージ再送の最大回数を示すことを特徴とする請求項１記載の完全性保護設定方法及び請求項２記載の通信装置。
  6. 前記完全性保護設定用の第一ＲＲＣメッセージを受信するステップは、第一ＲＲＣメッセージに示される設定を適用することを内容とすることを特徴とする請求項１記載の完全性保護設定方法及び請求項２記載の通信装置。
  7. 前記第三ＲＲＣメッセージには、第一ＲＲＣメッセージに示される設定が適用されることを特徴とする請求項１記載の完全性保護設定方法及び請求項２記載の通信装置。
  8. 前記通信装置は無線移動通信装置であることを特徴とする請求項１記載の完全性保護設定方法及び請求項２記載の通信装置。
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