JP2008005508A - 無線通信システムにおいてセキュリティーシーケンス番号を設定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信システムにおいてシーケンス番号を２種類のセキュリティー機能に重複利用する方法及び装置を提供する。
【解決手段】方法は、第一プロトコルエンティティーにおいて第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能に利用し、第二プロトコルエンティティーにおいて第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能と異なる第二セキュリティー機能に利用するステップからなる。
【選択図】図３

Description

本発明は無線通信システムにおいてセキュリティーシーケンス番号を設定する方法及び装置に関し、特に無線通信システムにおいてパケットヘッダの所要ビット数を減らすことで、無線資源を節減するデータフレーミング方法及び装置に関する。

第三世代移動通信技術では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が実現するとともに、ＱｏＳ（サービス品質）の確保、柔軟性のある双方向通信の実現、通話中断率の低減が可能となる。第三世代移動通信システムを介して、ＵＥ（ユーザー装置、例えば携帯電話）で映像通話、電話会議、ゲーム、オンライン音楽再生、及び電子メールを楽しむことが可能である。高速で実時間の情報伝送に大きく依存する上記機能を実現させる技術として、ＨＳＰＤＡ（高速ダウンリンクパケットアクセス）とＨＳＵＰＡ（高速アップリンクパケットアクセス）規格が提案された。両規格は、帯域使用率とパケット処理効率の向上、上りと下りの伝送速度の高速化に役立つ。

３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２ Ｖ７．０．０により規定されたセキュリティーアーキテクチャーは、セキュリティー特徴（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｆｅａｔｕｒｅ）とセキュリティー手段（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）に分けられる。セキュリティー特徴とはセキュリティー要求に対応するサービス能力であり、セキュリティー手段とはセキュリティー特徴を実現させるものである。例えば、ユーザーデータ機密はセキュリティー特徴であり、暗号鍵を用いるストリーム暗号処理はユーザーデータ機密を確保するためのセキュリティー手段である。

上記セキュリティーアーキテクチャー仕様の６．５．４では、アップリンク・ダウンリンクのＳＲＢ（信号無線ベアラ、例えばアップリンクＳＲＢ０〜４）の完全性保護に用いられる３２ビットの完全性シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｉが規定されている。完全性シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｉは、完全性シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｉの最下位ビットとされる短いシーケンス番号と、完全性シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｉの最上位ビットとされる長いシーケンス番号からなる。短いシーケンス番号はＲＲＣ ＰＤＵ（無線資源制御プロトコルデータユニット）に組み入れられる４ビットのＲＲＣ ＳＮ（シーケンス番号）であり、長いシーケンス番号は２８ビットのＲＲＣ ＨＦＮ（ハイパーフレーム番号）である。ＲＲＣ ＨＦＮは送信端と受信端に保存され、ＲＲＣサイクルごとに１が加算される。

そのほか、上記セキュリティーアーキテクチャー仕様の６．６．４では更に、３２ビットの暗号化シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｃが規定されている。ＲＬＣエンティティーがＡＭ（アクノレッジ）モードやＵＭ（非アクノレッジ）モードで動作するとき、アップリンク・ダウンリンクＳＲＢはそれぞれ異なった暗号化シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｃを利用し、ＴＭ（トランスペアレント）モードでは、同じコアネットワークに属するアップリンク・ダウンリンクＳＲＢはすべて同じ暗号化シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｃを利用する。暗号化シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｃは、暗号化シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｃの最下位ビットとされる短いシーケンス番号と、暗号化シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｃの最上位ビットとされる長いシーケンス番号からなる。暗号化シーケンス番号ＣＯＵＮＴ−Ｃの更新方法は伝送モードによって異なる。

本発明は無線資源を節約するため、無線通信システムにおいてシーケンス番号を２種類のセキュリティー機能に重複利用する方法及び装置を提供することを課題とする。

本発明は無線通信システムにおいてセキュリティーシーケンス番号を設定する方法を提供する。該方法は、第一プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能に利用し、第二プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能と異なる第二セキュリティー機能に利用するステップからなる。

本発明は更に、無線通信システムにおいてセキュリティーシーケンス番号を設定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、制御回路の中に設けられ、プログラムコードを実行して制御回路を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）と、制御回路の中でＣＰＵと結合されるように設けられ、プログラムコードを保存するための保存装置とを含む。そのうちプログラムコードは、第一プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能に利用し、第二プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能と異なる第二セキュリティー機能に利用するステップを含む。

本発明は１か２つのプロトコルエンティティーにおいて、同一のシーケンス番号を複数のセキュリティー機能に用いることで、無線資源を節減し、パケット構造を簡素化する。

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のみ描くとする。無線通信装置１００において、制御回路１０６はＣＰＵ１０８で保存装置１１０に保存されるプログラムコード１１２を実行し、無線通信装置１００の動作を制御する。制御回路１０６は入力装置１０２（例えばキーボード）を介して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）を介して映像、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、通信プロトコルに当てはめれば、トランシーバー１１４は第一層の一部とみなされ、制御回路１０６は第二層と第三層の機能を実現させる。無線通信装置１００は第三世代移動通信システムに設けられることが望ましい。

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。アプリケーション層２００と、第三層インターフェイス２０２と、第二層インターフェイス２０６からなるプログラムコード１１２は、第一層インターフェイス２１８と接続されている。ＬＴＥ通信システムでは、第三層インターフェイス２０２にはＲＲＣ（無線資源制御）エンティティーが設けられ、第二層インターフェイス２０６には副層としてＲＬＣ（無線リンク制御）エンティティー２２６とＰＤＣＰ（パケットデータ収斂プロトコル）エンティティー２２４が設けられている。ＲＬＣエンティティー２２６は伝送データや制御指令に対して、分割、再組み立て、連結、パディング、再送、暗号化、シーケンスチェック、重複検出などの処理を行う。ＰＤＣＰエンティティー２２４はＲＬＣエンティティー２２６の上位層として、パケットヘッダの圧縮と解凍、ユーザーデータの伝送、及びＰＤＣＰシーケンス番号の保持を担当する。

ＬＴＥ通信システムでは、ＰＤＣＰエンティティー２２４はパケット（すなわちＲＬＣ ＳＤＵ）ごとにＰＤＣＰシーケンス番号をつけて暗号化に備える。ＲＬＣエンティティー２２６はＰＤＣＰシーケンス番号に基づいて並び替え（ｒｅ−ｏｒｄｅｒｉｎｇ）、重複検出、フロー制御及びＡＲＱ（自動リピート要求）を実行する。したがって、無線資源を節減するため、ＲＬＣ ＰＤＵのヘッダにはＲＬＣシーケンス番号フィールドを設けなくてもよい。本発明は下記のようなセキュリティーシーケンス番号設定プログラムコード２２０を提供し、ハンドオーバー時の伝送効率を高める。

図３を参照する。図３は本発明による方法３０のフローチャートである。下記方法３０は無線通信システムにおけるセキュリティーシーケンス番号の設定に用いられ、セキュリティーシーケンス番号設定プログラムコード２２０としてコンパイルすることができる。

ステップ３００：開始。

ステップ３０２：第一プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能に利用する。

ステップ３０４：第二プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第二セキュリティー機能に利用する。

ステップ３０６：終了。

上記方法３０では、第一セキュリティー機能は望ましくは完全性保護であり、第二セキュリティー機能は望ましくは暗号化機能である。第一プロトコルエンティティーと第二プロトコルエンティティーは同一または相違したプロトコル層（ＰＤＣＰ層またはＲＲＣ層）に設けられる。例えば、第一プロトコルエンティティーを第一セキュリティー機能で完全性保護を行うＲＲＣエンティティーとし、第二プロトコルエンティティーを第二セキュリティー機能で暗号化を行うＰＤＣＰエンティティーとすることが可能である。また、システム要求に従って第一シーケンス番号をその他のプロトコル層、例えばＲＬＣ層やＭＡＣ（媒体アクセス制御）層に用いることもできる。

総じて言えば、本発明は１か２つのプロトコルエンティティーにおいて同一のシーケンス番号を複数のセキュリティー機能に用いることを内容とし、無線資源を節減し、パケット構造を簡素化する効果がある。

以上は本発明に好ましい実施例であって、本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、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。

本発明は従来の動作条件を変えたのみであり、当然実施可能である。

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。 本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 アプリケーション層
２０２ 第三層インターフェイス
２０６ 第二層インターフェイス
２１０ ＲＲＣエンティティー
２１８ 第一層インターフェイス
２２０ セキュリティーシーケンス番号設定プログラムコード
２２４ ＰＤＣＰエンティティー
２２６ ＲＬＣエンティティー

Claims (18)

1. 無線通信システムにおいてセキュリティーシーケンス番号を設定する方法であって、
   第一プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能に利用し、
   第二プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能と異なる第二セキュリティー機能に利用するステップからなることを特徴とするセキュリティーシーケンス番号の設定方法。
2. 前記第一セキュリティー機能は完全性保護であることを特徴とする請求項１記載のセキュリティーシーケンス番号の設定方法。
3. 前記第二セキュリティー機能は暗号化であることを特徴とする請求項１記載のセキュリティーシーケンス番号の設定方法。
4. 前記第一プロトコルエンティティーと第二プロトコルエンティティーは同じプロトコル層に設けられることを特徴とする請求項１記載のセキュリティーシーケンス番号の設定方法。
5. 前記プロトコル層はＲＲＣ（無線資源制御）層であることを特徴とする請求項４記載のセキュリティーシーケンス番号の設定方法。
6. 前記プロトコル層はＰＤＣＰ（パケットデータ収斂プロトコル）層であることを特徴とする請求項４記載のセキュリティーシーケンス番号の設定方法。
7. 前記方法は更に、第一シーケンス番号を第三プロトコルエンティティーに利用するステップを含むことを特徴とする請求項１記載のセキュリティーシーケンス番号の設定方法。
8. 前記第一プロトコルエンティティーと第二プロトコルエンティティーは別々のプロトコル層に設けられることを特徴とする請求項１記載のセキュリティーシーケンス番号の設定方法。
9. 前記第一プロトコルエンティティーはＲＲＣエンティティーであって、第二プロトコルエンティティーはＰＤＣＰエンティティーであり、前記第一セキュリティー機能は完全性保護であって、第二セキュリティー機能は暗号化であることを特徴とする請求項８記載のセキュリティーシーケンス番号の設定方法。
10. 無線通信システムにおいてセキュリティーシーケンス番号を設定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、
    制御回路の中に設けられ、プログラムコードを実行して制御回路を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）と、
    制御回路の中でＣＰＵと結合されるように設けられ、プログラムコードを保存するための保存装置とを含み、そのうちプログラムコードは、
    第一プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能に利用し、
    第二プロトコルエンティティーにおいて、第一シーケンス番号を第一セキュリティー機能と異なる第二セキュリティー機能に利用するステップを含むことを特徴とする通信装置。
11. 前記第一セキュリティー機能は完全性保護であることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
12. 前記第二セキュリティー機能は暗号化であることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
13. 前記第一プロトコルエンティティーと第二プロトコルエンティティーは同じプロトコル層に設けられることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
14. 前記プロトコル層はＲＲＣ層であることを特徴とする請求項１３記載の通信装置。
15. 前記プロトコル層はＰＤＣＰ層であることを特徴とする請求項１３記載の通信装置。
16. 前記プログラムコードは更に、第一シーケンス番号を第三プロトコルエンティティーに利用するステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
17. 前記第一プロトコルエンティティーと第二プロトコルエンティティーは別々のプロトコル層に設けられることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
18. 前記第一プロトコルエンティティーはＲＲＣエンティティーであって、第二プロトコルエンティティーはＰＤＣＰエンティティーであり、前記第一セキュリティー機能は完全性保護であって、第二セキュリティー機能は暗号化であることを特徴とする請求項１７記載の通信装置。

Images