JP2011041158A - 移動通信方法、無線基地局及び移動局 - Google Patents
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Abstract
【課題】「CA」が適用されている場合であっても、ハンドオーバ処理において、安全に、KeNB *を生成する。
【解決手段】本発明に係る移動通信システムは、セル#1からセル#4に移動局UEをハンドオーバさせる移動通信方法であって、セル#1を管理する無線基地局eNB#1が、生成したRandと、セル#1と移動局UEとの間の通信で用いられていたKeNB或いはIntial KeNBを用いて算出されるNHとに基づいて、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられるKeNBを生成するためのKeNB *を生成する工程を有する。
【選択図】図5
【解決手段】本発明に係る移動通信システムは、セル#1からセル#4に移動局UEをハンドオーバさせる移動通信方法であって、セル#1を管理する無線基地局eNB#1が、生成したRandと、セル#1と移動局UEとの間の通信で用いられていたKeNB或いはIntial KeNBを用いて算出されるNHとに基づいて、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられるKeNBを生成するためのKeNB *を生成する工程を有する。
【選択図】図5
Description
本発明は、移動通信方法、無線基地局及び移動局に関する。
LTE(Rel-8)方式の移動通信システムにおいて、X2ハンドオーバ処理における移動局UEとセルとの間の通信に用いられる鍵であるKeNBの更新方法、すなわち、「key chain」について、図8に示す。
具体的には、第1に、ハンドオーバ元セルを管理する無線基地局S-eNBは、移動局UEとハンドオーバ元セルとの間の通信で用いられているKeNBに対して、「PCI(Physical Cell ID)/ARFCN(Absolute Radio Frequency Channel Number) binding処理」を施して、KeNB *を生成する。
ここで、無線基地局S-eNBは、ハンドオーバ先セルのPCI(Target PCI)及びARFCN(Target ARFNC)を用いて、かかる「PCI/ARFCN binding処理」を行うものとする。
第2に、無線基地局S-eNBは、生成したKeNB *を、NCCと共に、ハンドオーバ先セルを管理する無線基地局T-eNBに対して送信する。
第3に、無線基地局T-eNBは、無線基地局S-eNBから受信したKeNB *を、そのままKeNBとして、移動局UEとハンドオーバ元セルとの間の通信で用いる。
第4に、移動局UEは、必要に応じて、無線基地局S-eNBから受信した「HO Command」に含まれるNCCに基づいてNHを生成し、移動局UEとハンドオーバ元セルとの間の通信で用いられているKeNB或いはNHに基づいてKeNB *を生成し、生成したKeNB *を、そのままKeNBとして、ハンドオーバ元セルとの間の通信で用いる。
ここで、無線基地局S-eNBによってPCI/ARFCN binding処理」を行う理由は、ハンドオーバ処理が繰り返し行われる場合や、ハンドオーバ処理が途中でキャンセルされた後に再度ハンドオーバ処理が行われる場合や、複数の無線基地局eNBに対してハンドオーバ準備処理が行われる場合等のように、複数の無線基地局eNBに対して同一のKeNB *が送信されるという事態を防ぐためである。
なお、複数の無線基地局eNBに対して同一のKeNB *が送信されると、セキュリティ上、システムが脆弱になってしまう。
3GPP TS33.401
3GPP TS36.331
しかしながら、LTE方式の後継の通信方式であるLTE-Advanced方式(LTE(Rel-10)方式の移動通信システムにおいて「Carrier Aggregation(CA)」が適用されている場合、各「Component Carrier(CC)」のPCI及びE-ARFCNが異なる可能性があり、ハンドオーバ処理においてKeNB *を生成する際の「PCI/ARFCN binding処理」で用いるべきPCI及びARFCNを一意に決定することができない可能性があるという問題点があった。
「CA」を行った場合に、各「CC」で同じKeNBを用いることが考えられるが、各「CC」のPCI及びARFCNが異なる可能性があるため、メインとなる「CC」、即ち「Anchor CC」を指定する必要が生じる。
しかし、ハンドオーバ時に、ハンドオーバ先の無線基地局の事情により、「Anchor CC」を変える必要が生じる場合がある。例えば、ハンドオーバ元とハンドオーバ先で、同じARFCNの「CC」が存在しない場合や、ハンドオーバ元で「Anchor CC」となっていたARFCNに対応するハンドオーバ先の「CC」の負荷が高かった場合などである。
ハンドオーバ元の無線基地局では、ハンドオーバ先の無線基地局で、どの「CC」が「Anchor CC」として選択されるか分からないため、ハンドオーバ元の無線基地局がKeNB *を生成してハンドオーバ先の無線基地局に転送する際に、ハンドオーバ先の無線基地局が管理する各「CC」のPCIとARFCNに応じたKeNB *を生成し、これら全てをハンドオーバ先の無線基地局にハンドオーバ準備手順の中で転送する必要がある。
しかし、各「CC」に応じたKeNB *を生成するため、無線基地局の処理負荷が増大する問題があった。また、複数のKeNB *を転送するため、バックホールのシグナリング量が増大する問題があった。
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、「CA」が適用されている場合であっても、ハンドオーバ処理において、無線基地局の処理負荷とバックホールのシグナリング量を抑えつつ、KeNB *を生成することができる移動通信方法、無線基地局及び移動局を提供することを目的とする。
本発明の第1の特徴は、第1セルから第2セルに移動局をハンドオーバさせる移動通信方法であって、前記第1セルを管理する無線基地局が、生成した乱数と、該第1セルと前記移動局との間の通信で用いられていた第1鍵或いは交換局から通知された所定情報とに基づいて、前記第2セルと該移動局との間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成する工程を有することを要旨とする。
本発明の第2の特徴は、第1セルから第2セルに移動局をハンドオーバさせる移動通信方法であって、前記第2セルを管理する無線基地局が、交換局から受信した所定情報と、生成した乱数とに基づいて、該第2セルと該移動局との間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成する工程を有することを要旨とする。
本発明の第3の特徴は、第1セルから第2セルへの移動局のハンドオーバ処理において、該第1セルを管理する無線基地局であって、乱数を生成するように構成されている乱数生成部と、生成した前記乱数と、前記第1セルと前記移動局との間の通信で用いられていた第1鍵或いは交換局から通知された所定情報とに基づいて、前記第2セルと該移動局との間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成するように構成されている鍵生成部とを具備することを要旨とする。
本発明の第4の特徴は、移動局であって、第1セルから第2セルへのハンドオーバ処理において、該第1セルを管理する無線基地局からハンドオーバ指示信号を介して受信した所定カウンタ及び乱数と、該第1セルとの間の通信で用いられていた第1鍵或いは親鍵を用いて算出される所定情報とに基づいて、該第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成するように構成されている鍵生成部を具備することを要旨とする。
本発明の第5の特徴は、第1セルから第2セルへの移動局のハンドオーバ処理において、該第2セルを管理する無線基地局であって、乱数を生成するように構成されている乱数生成部と、交換局から受信した所定情報及び所定カウンタと、生成した前記乱数とに基づいて、前記第2セルと前記移動局との間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成するように構成されている鍵生成部とを具備することを要旨とする。
本発明の第6の特徴は、移動局であって、第1セルから第2セルへのハンドオーバ処理において、ハンドオーバ指示信号を介して受信した所定カウンタ及び乱数と、親鍵を用いて算出される所定情報とに基づいて、該第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成するように構成されている鍵生成部を具備することを要旨とする。
以上説明したように、本発明によれば、「CA」が適用されている場合であっても、ハンドオーバ処理において、安全に、KeNB *を生成することができる移動通信方法、無線基地局及び移動局を提供することができる。
(本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムの構成)
図1乃至図4を参照して、本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムの構成について説明する。
図1乃至図4を参照して、本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムの構成について説明する。
本実施形態に係る移動通信システムは、LTE-Advenced方式の移動通信システムであり、図1に示すように、交換局MMEと、無線基地局eNB#1/eNB#2とを具備している。
無線基地局eNB#1は、「PCI=1」及び「ARFCN=F1」によって特定されるセル#1と、「PCI=2」及び「ARFCN=F2」によって特定されるセル#2と、「PCI=3」及び「ARFCN=F3」によって特定されるセル#3とを管理している。
また、無線基地局eNB#2は、「PCI=4」及び「ARFCN=F1」によって特定されるセル#4と、「PCI=5」及び「ARFCN=F2」によって特定されるセル#5と、「PCI=6」及び「ARFCN=F3」によって特定されるセル#6とを管理している。
本実施形態において、無線基地局eNB#1の構成及び無線基地局eNB#2の構成は、基本的に同一であるため、以下、無線基地局eNBの構成として説明する。
図2に示すように、無線基地局eNBは、乱数生成部11と、鍵生成部12と、ハンドオーバ処理部13とを具備している。
乱数生成部11は、ハンドオーバ処理において、乱数「Rand」を生成するように構成されている。
具体的には、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理では、第1セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)の乱数生成部11が、Randを生成するように構成されている。
また、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのS1ハンドオーバ処理では、第2セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#2)の乱数生成部11が、Randを生成するように構成されている。
鍵生成部12は、ハンドオーバ処理において、移動局UEと無線基地局eNB配下のセルとの間の通信で用いられる鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されている。
具体的には、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理では、第1セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)の鍵生成部12が、KeNB *を生成するように構成されている。
例えば、図3に示すように、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理において、第1セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)の鍵生成部12が、移動局UEと第1セルとの間の通信で用いられている第1鍵「KeNB」及び乱数生成部11によって生成された乱数「Rand」に基づいて、移動局UEと第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
ここで、第1セルを管理する無線基地局eNBの鍵生成部12は、従来のような「PCI/ARFCN binding処理」を行うことなく、第1鍵「KeNB」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(KeNB,Rand)」の計算を行うことによって、中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
なお、「KDF(Key Derivation Function)」は、不可逆変換の関数であり、出力(KeNB *)から入力(KeNB)を算出することができないという性質を有する。
その結果、第2セルを管理している無線基地局eNBが、移動局UEと第1セルとの間の通信で用いられていた第1鍵「KeNB」を推定することができないという効果を奏する。
或いは、図3に示すように、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理において、第1セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)の鍵生成部12が、交換局MMEから通知された所定情報「NH」及び乱数生成部11によって生成された乱数「Rand」に基づいて、移動局UEと第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
ここで、第1セルを管理する無線基地局eNBの鍵生成部12は、従来のような「PCI/ARFCN binding処理」を行うことなく、交換局MMEから通知された所定カウンタ「NCC(図3における行番号)」に対応する所定情報「NH」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(NH,Rand)」の計算を行うことによって、中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
この結果、図3における行を変えることができ、それまで更新されてきたKeNBの連続性(chain)を断ち切ることで、システムのセキュリティを高めることができる。
また、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのS1ハンドオーバ処理では、第2セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#2)の鍵生成部12が、KeNB *を生成するように構成されている。
図3に示すように、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのS1ハンドオーバ処理において、第2セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#2)の鍵生成部12が、交換局MMEから通知された所定情報「NH」及び乱数生成部11によって生成された乱数「Rand」に基づいて、移動局UEと第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
ここで、第2セルを管理する無線基地局eNBの鍵生成部12は、従来のような「PCI/ARFCN binding処理」を行うことなく、交換局MMEから通知された所定カウンタ「NCC(図3における行番号)」に対応する所定情報「NH」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(NH,Rand)」の計算を行うことによって、中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
この結果、第1のセルを管理する無線基地局eNBが、移動局UEと第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を知ることができないため、システムのセキュリティを高めることができる。
ハンドオーバ処理部13は、移動局UEや交換局MMEや他の無線基地局eNBとの間で、ハンドオーバ処理に係る信号を送受信するように構成されている。
例えば、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理において、第1セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)のハンドオーバ処理部13は、第2セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#2)に対して「HO Preparation(ハンドオーバ準備信号)」を送信し、第2セルを管理する無線基地局eNBから「HO Preparation Ack(ハンドオーバ準備応答信号)」や「Release Resource(リソース開放信号)」を受信し、移動局UEに対して「HO Command(ハンドオーバ指示信号)」を送信し、移動局UEから「Measurement Report(測定報告信号)」を受信するように構成されていてもよい。
また、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理において、第2セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#2)のハンドオーバ処理部13は、第1セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)から「HO Preparation(ハンドオーバ準備信号)」を受信し、第1セルを管理する無線基地局eNBに対して「HO Preparation Ack(ハンドオーバ準備応答信号)」や「Release Resource(リソース開放信号)」を送信し、移動局UEから「HO Complete(ハンドオーバ完了信号)」を受信し、交換局MMEに対して「Path Switch(経路切替信号)」を送信し、交換局MMEから「Path Switch Ack(経路切替応答信号)」を受信するように構成されていてもよい。
また、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理において、第1セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)のハンドオーバ処理部13は、移動局UEに対して「HO Command(ハンドオーバ指示信号)」を送信し、移動局UEから「Measurement Report(測定報告信号)」を受信し、交換局MMEに対して「HO Required(ハンドオーバ要求信号)」を送信し、交換局MMEから「HO Required Ack(ハンドオーバ要求応答信号)」や「Release Resource(リソース開放信号)」を受信するように構成されていてもよい。
さらに、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理において、第2セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#2)のハンドオーバ処理部13は、移動局UEから「HO Complete(ハンドオーバ完了信号)」を受信し、交換局MMEに対して「HO Preparation Ack(ハンドオーバ準備応答信号)」や「HO Complete(ハンドオーバ完了信号)」を送信し、交換局MMEから「HO Preparation(ハンドオーバ準備信号)」を受信するように構成されていてもよい。
図4に示すように、移動局UEは、ハンドオーバ処理部21と、鍵生成部22とを具備している。
ハンドオーバ処理部21は、交換局MMEや無線基地局eNBとの間で、ハンドオーバ処理に係る信号を送受信するように構成されている。
例えば、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理及びS1ハンドオーバ処理において、ハンドオーバ処理部21は、第1セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)に対して「Measurement Report(測定報告信号)」を送信し、第1セルを管理する無線基地局eNBから「HO Command(ハンドオーバ指示信号)」を受信し、第2セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#2)に対して「HO Complete(ハンドオーバ完了信号)」を送信するように構成されていてもよい。
鍵生成部22は、ハンドオーバ処理において、ハンドオーバ先セルとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されている。
例えば、図3に示すように、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理において、鍵生成部22は、第1セルとの間の通信で用いられている第1鍵「KeNB」及び第1セルを管理する無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)によって「HO Command」を介して通知された乱数「Rand」に基づいて、第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
ここで、鍵生成部22は、従来のような「PCI/ARFCN binding処理」を行うことなく、第1鍵「KeNB」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(KeNB,Rand)」の計算を行うことによって、中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
或いは、図3に示すように、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのX2ハンドオーバ処理及びS1ハンドオーバ処理において、鍵生成部22は、「HO Command」を介して通知された所定カウンタ「NCC」に対応する所定情報「NH」を算出し、算出した所定情報「NH」及び「HO Command」を介して通知された乱数「Rand」に基づいて、第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
ここで、鍵生成部22は、従来のような「PCI/ARFCN binding処理」を行うことなく、所定カウンタ「NCC」に対応する所定情報「NH」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(NH,Rand)」の計算を行うことによって、中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
なお、鍵生成部22は、「NH=KDF(KASME,NH)」の計算を行うことによって、所定カウンタ「NCC」に対応する所定情報「NH」を算出するように構成されていてもよい。
(本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムの動作)
図5乃至図7を参照して、本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムの動作について説明する。
図5乃至図7を参照して、本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムの動作について説明する。
第1に、図5を参照して、本実施形態に係る移動通信システムにおいて、セル#1からセル#4への移動局UEのX2ハンドオーバ処理(horizontal derivation)を行う際の動作について説明する。
図5に示すように、ステップS1001において、移動局UEは、セル#1を管理する無線基地局eNB#1に対して、「Measurement Report」を送信する。
ステップS1002において、無線基地局eNB#1は、セル#1からセル#4への移動局UEのX2ハンドオーバ処理を開始することを決定すると、乱数「Rand」を生成し、セル#1と移動局UEとの間の通信で用いられている第1鍵「KeNB」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(KeNB,Rand)」の計算を行うことによって、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成する。
ステップS1003において、セル#4を管理する無線基地局eNB#2に対して、所定カウンタ「NCC」と中間鍵「KeNB *」と乱数「Rand」とを含む「HO Prepaartion」を送信する。
ステップS1004において、無線基地局eNB#2は、受信した「HO Prepaartion」に含まれる中間鍵「KeNB *」を、そのままセル#4と移動局UEとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」とする。
ステップS1005において、無線基地局eNB#2は、無線基地局eNB#1に対して、所定カウンタ「NCC」と乱数「Rand」とを含む「HO Prepaartion Ack」を送信する。
ステップS1006において、無線基地局eNB#1は、移動局UEに対して、所定カウンタ「NCC」と乱数「Rand」とを含む「HO Command」を送信する。
ステップS1007において、移動局UEは、セル#1との間の通信で用いられている第1鍵「KeNB」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(KeNB,Rand)」の計算を行うことによって、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
ここで、移動局UEは、生成した中間鍵「KeNB *」を、そのままセル#4との間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」とする。
ステップS1008において、移動局UEは、無線基地局eNB#2に対して、「HO Complete」を送信し、ステップS1009において、無線基地局eNB#2は、交換局MMEに対して、「Path Switch」を送信する。
交換局MMEは、ステップS1010において、「NH=KDF(KASME,NH)」の計算を行うことによって、所定情報「NH」を更新し、ステップS1011において、無線基地局eNB#2に対して、更新した所定情報「NH」と当該所定情報「NH」に対応する所定カウンタ「NCC」とを含む「Path Switch Ack」を送信する。
ステップS1012において、無線基地局eNB#2は、無線基地局eNB#1に対して、移動局UEとセル#1との間で確立されていた無線リンクを解放するように指示する「Release Resource」を送信する。
第2に、図6を参照して、本実施形態に係る移動通信システムにおいて、セル#1からセル#4への移動局UEのX2ハンドオーバ処理(vertical derivation)を行う際の動作について説明する。
図6に示すように、ステップS2001において、移動局UEは、セル#1を管理する無線基地局eNB#1に対して、「Measurement Report」を送信する。
ステップS2002において、無線基地局eNB#1は、セル#1からセル#4への移動局UEのX2ハンドオーバ処理を開始することを決定すると、乱数「Rand」を生成し、交換局MMEから通知されている最新の所定情報「NH」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(NH,Rand)」の計算を行うことによって、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成する。
ステップS2003において、セル#4を管理する無線基地局eNB#2に対して、ステップS2002で用いた所定情報「NH」に対応する所定カウンタ「NCC」と中間鍵「KeNB *」と乱数「Rand」とを含む「HO Prepaartion」を送信する。
ステップS2004において、無線基地局eNB#2は、受信した「HO Prepaartion」に含まれる中間鍵「KeNB *」を、そのままセル#4と移動局UEとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」とする。
ステップS2005において、無線基地局eNB#2は、無線基地局eNB#1に対して、所定カウンタ「NCC」と乱数「Rand」とを含む「HO Prepaartion Ack」を送信する。
ステップS2006において、無線基地局eNB#1は、移動局UEに対して、所定カウンタ「NCC」と乱数「Rand」とを含む「HO Command」を送信する。
ステップS2007において、移動局UEは、受信した「HO Command」に含まれる所定カウンタ「NCC」に対応する所定情報「NH」を、「NH=KDF(KASME,NH)」の計算を行うことによって算出する。
そして、移動局UEは、算出した所定情報「NH」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(NH,Rand)」の計算を行うことによって、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
ここで、移動局UEは、生成した中間鍵「KeNB *」を、そのままセル#4との間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」とする。
以下、ステップS2008乃至S2012の動作は、図4に示すステップS1008乃至S1012の動作と同一である。
第3に、図7を参照して、本実施形態に係る移動通信システムにおいて、セル#1からセル#4への移動局UEのS1ハンドオーバ処理(vertical derivation)を行う際の動作について説明する。
図7に示すように、ステップS3001において、移動局UEは、セル#1を管理する無線基地局eNB#1に対して、「Measurement Report」を送信する。
ステップS3002において、無線基地局eNB#1は、セル#1からセル#4への移動局UEのS1ハンドオーバ処理を開始することを決定すると、交換局MMEに対して、「HO Required」を送信する。
交換局MMEは、ステップS3003において、「NH=KDF(KASME,NH)」の計算を行うことによって、所定情報「NH」を更新し、ステップS3004において、セル#4を管理している無線基地局eNB#2に対して、更新した所定情報「NH」と当該所定情報「NH」に対応する所定カウンタ「NCC」とを含む「HO Preparation」を送信する。
ステップS3005において、無線基地局eNB#2は、乱数「Rand」を生成し、交換局MMEから通知された所定情報「NH」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(NH,Rand)」の計算を行うことによって、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成する。
ここで、無線基地局eNB#2は、生成した中間鍵「KeNB *」を、そのままセル#4と移動局UEとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」とする。
ステップS3006において、無線基地局eNB#2は、交換局MMEに対して、所定カウンタ「NCC」と乱数「Rand」とを含む「HO Preparation Ack」を送信する。
ステップS3007において、交換局MMEは、無線基地局eNB#1に対して、所定カウンタ「NCC」と乱数「Rand」とを含む「HO Required Ack」を送信する。
ステップS3008において、無線基地局eNB#1は、移動局UEに対して、所定カウンタ「NCC」と乱数「Rand」とを含む「HO Command」を送信する。
ステップS3009において、移動局UEは、受信した「HO Command」に含まれる所定カウンタ「NCC」に対応する所定情報「NH」を、「NH=KDF(KASME,NH)」の計算を行うことによって算出する。
そして、移動局UEは、算出した所定情報「NH」に対する乱数「Rand」を用いた「binding処理」を行うことによって、具体的には、「KeNB *=KDF(NH,Rand)」の計算を行うことによって、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」を生成するための中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
ここで、移動局UEは、生成した中間鍵「KeNB *」を、そのままセル#4との間の通信で用いられる第2鍵「KeNB」とする。
ステップS3010において、移動局UEは、無線基地局eNB#2に対して、「HO Complete」を送信し、ステップS3011において、無線基地局eNB#2は、交換局MMEに対して、「HO Complete」を送信する。
ステップS3012において、交換局MMEは、無線基地局eNB#1に対して、移動局UEとセル#1との間で確立されていた無線リンクを解放するように指示する「Release Resource」を送信する。
なお、セル#1からセル#4への移動局UEのX2ハンドオーバ処理において、セル#1を管理する無線基地局eNB#1が、セル#4を管理する無線基地局eNB#2の代わりに、乱数「Rand」を生成し、上述の中間鍵「KeNB *」を生成するように構成されていてもよい。
また、本発明は、第1セル(例えば、セル#1)から第2セル(例えば、セル#4)への移動局UEのIntra-eNBハンドオーバ処理にも適用可能である。かかるIntra-eNBハンドオーバ処理では、第1セル及び第2セルが同一の無線基地局eNB(例えば、無線基地局eNB#1)によって管理されているため、第1セルを管理する無線基地局eNBと第2セルを管理する無線基地局eNBとの間の信号のやり取りや、第1セルを管理する無線基地局eNB又は第2セルを管理する無線基地局eNBと交換局MMEとの間の信号のやり取りが省略されてもよい。
なお、上述の実施形態では、ハンドオーバ元の第1セルは、例えばセル#1であり、ハンドオーバ先の第2セルは、例えばセル#4であると述べた。
「CA」が適用された場合は、ハンドオーバ元の第1セルは、複数の「CC」によって構成されてよい。また、ハンドオーバ先の第2セルも、複数の「CC」によって構成されてよい。また、各「CC」は、それぞれ「セル#1」、「セル#2」、「セル#3」、「セル#4」、「セル#5」、「セル#6」などに対応してよい。
すなわち、例えば、第1セルは、セル#1及びセル#2の2つの「CC」で構成されてもよく、第2セルは、セル#4とセル#5とセル#6の3つの「CC」で構成されてもよい。
本発明では、第1セルや第2セルを構成する各「CC」において、同じKeNBを適用することが趣旨となっている。これにより、各「CC」に応じたKeNB *を生成する必要がなくなり、各「CC」に応じた複数のKeNB *をハンドオーバ時に転送する必要がなくなる。また、敢えて「Anchor CC」を明確化する必要もなくなる。
(本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムの作用・効果)
本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムによれば、「CA」が適用されている場合であっても、X2ハンドオーバ処理及びS1ハンドオーバ処理において、無線基地局の処理負荷とバックホールのシグナリング量を抑えつつ、KeNB *を生成することができる。
本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムによれば、「CA」が適用されている場合であっても、X2ハンドオーバ処理及びS1ハンドオーバ処理において、無線基地局の処理負荷とバックホールのシグナリング量を抑えつつ、KeNB *を生成することができる。
以上に述べた本実施形態の特徴は、以下のように表現されていてもよい。
本実施形態の第1の特徴は、セル#1(第1セル)からセル#4(第2セル)に移動局UEをハンドオーバさせる移動通信方法であって、セル#1を管理する無線基地局eNB#1が、生成したRand(乱数)と、セル#1と移動局UEとの間の通信で用いられていたKeNB(第1鍵)或いは交換局MMEから通知されたNH(所定情報)とに基づいて、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられるKeNB(第2鍵)を生成するためのKeNB *(中間鍵)を生成する工程を有することを要旨とする。
本実施形態の第1の特徴において、セル#1を管理する無線基地局eNB#1が、「HO Command(ハンドオーバ指示信号)」によって、移動局UEに対して、NHに係るNCC(所定カウンタ)及びRandを送信する工程と、移動局UEが、受信したNCC及びRandと、セル#1との間の通信で用いられていたKeNB或いはKASME(親鍵)を用いて算出されるNHとに基づいて、セル#4との間の通信で用いられるKeNBを生成するためのKeNB *を生成する工程を有してもよい。
本実施形態の第2の特徴は、セル#1からセル#4に移動局UEをハンドオーバさせる移動通信方法であって、セル#4を管理する無線基地局eNB#2が、交換局MMEから受信したNHと、生成したRandとに基づいて、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられるKeNBを生成するためのKeNB *を生成する工程を有することを要旨とする。
本実施形態の第2の特徴において、交換局MMEが、セル#1を管理する無線基地局eNB#1に対して、セル#4を管理する無線基地局eNB#2から受信したNHに係るNCC及びRandを送信する工程と、セル#1を管理する無線基地局eNB#1が、「HO Command」によって、移動局UEに対して、受信したNCC及びRandを送信する工程と、移動局UEが、受信したNHに係るNCCに基づいてKASMEを用いてNHを生成する工程と、移動局UEが、受信したRandと、生成したNHとに基づいて、セル#4との間の通信で用いられるKeNBを生成するためのKeNB *を生成する工程を有してもよい。
本実施形態の第3の特徴は、セル#1からセル#4への移動局UEのハンドオーバ処理において、セル#1を管理する無線基地局eNB#1であって、Randを生成するように構成されている乱数生成部11と、生成したRandと、セル#1と移動局UEとの間の通信で用いられていたKeNB或いはIntial KeNBを用いて算出されるNHとに基づいて、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられるKeNBを生成するためのKeNB *を生成するように構成されている鍵生成部12とを具備することを要旨とする。
本実施形態の第3の特徴において、「HO Command」によって、移動局UEに対して、NHに係るNCC及びRandを送信するように構成されているハンドオーバ処理部13を更に具備してもよい。
本実施形態の第4の特徴は、移動局UEであって、セル#1からセル#4へのハンドオーバ処理において、セル#1を管理する無線基地局eNB#1から「HO Command」を介して受信したNCC及びRandと、セル#1との間の通信で用いられていたKeNB或いはKASMEを用いて算出されるNHとに基づいて、セル#4との間の通信で用いられるKeNBを生成するためのKeNB *を生成するように構成されている鍵生成部22を具備することを要旨とする。
本実施形態の第5の特徴は、セル#1からセル#4への移動局のハンドオーバ処理において、セル#4を管理する無線基地局eNB#1であって、Randを生成するように構成されている乱数生成部11と、交換局MMEから受信したNH及びNCCと、生成したRandとに基づいて、セル#4と移動局UEとの間の通信で用いられるKeNBを生成するためのKeNB *を生成するように構成されている鍵生成部12とを具備することを要旨とする。
本実施形態の第6の特徴は、移動局UEであって、セル#1からセル#2へのハンドオーバ処理において、「HO Command」を介して受信したNCC及びRandと、KASMEを用いて算出されるNHとに基づいて、セル#4との間の通信で用いられるKeNBを生成するためのKeNB *を生成するように構成されている鍵生成部22を具備することを要旨とする。
なお、上述の無線基地局eNBや移動局UEや交換局MMEの動作は、ハードウェアによって実施されてもよいし、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって実施されてもよいし、両者の組み合わせによって実施されてもよい。
ソフトウェアモジュールは、RAM(Random Access Memory)や、フラッシュメモリや、ROM(Read Only Memory)や、EPROM(Erasable Programmable ROM)や、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM)や、レジスタや、ハードディスクや、リムーバブルディスクや、CD-ROMといった任意形式の記憶媒体内に設けられていてもよい。
かかる記憶媒体は、プロセッサが当該記憶媒体に情報を読み書きできるように、当該プロセッサに接続されている。また、かかる記憶媒体は、プロセッサに集積されていてもよい。また、かかる記憶媒体及びプロセッサは、ASIC内に設けられていてもよい。かかるASICは、無線基地局eNBや移動局UEや交換局MME内に設けられていてもよい。また、かかる記憶媒体及びプロセッサは、ディスクリートコンポーネントとして無線基地局eNBや移動局UEや交換局MME内に設けられていてもよい。
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
eNB…無線基地局
UE…移動局
11…乱数生成部
12、22…鍵生成部
13、21…ハンドオーバ処理部
UE…移動局
11…乱数生成部
12、22…鍵生成部
13、21…ハンドオーバ処理部
Claims (9)
- 第1セルから第2セルに移動局をハンドオーバさせる移動通信方法であって、
前記第1セルを管理する無線基地局が、生成した乱数と、該第1セルと前記移動局との間の通信で用いられていた第1鍵或いは交換局から通知された所定情報とに基づいて、前記第2セルと該移動局との間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成する工程を有することを特徴とする移動通信方法。 - 前記第1セルを管理する無線基地局が、ハンドオーバ指示信号によって、前記移動局に対して、前記所定情報に係る所定カウンタ及び前記乱数を送信する工程と、
前記移動局が、受信した前記所定カウンタ及び前記乱数と、前記第1セルとの間の通信で用いられていた第1鍵或いは親鍵を用いて算出される所定情報とに基づいて、前記第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の移動通信方法。 - 第1セルから第2セルに移動局をハンドオーバさせる移動通信方法であって、
前記第2セルを管理する無線基地局が、交換局から受信した所定情報と、生成した乱数とに基づいて、該第2セルと該移動局との間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成する工程を有することを特徴とする移動通信方法。 - 前記交換局が、前記第1セルを管理する無線基地局に対して、前記第2セルを管理する無線基地局から受信した前記所定情報に係る所定カウンタ及び前記乱数を送信する工程と、
前記第1セルを管理する無線基地局が、ハンドオーバ指示信号によって、前記移動局に対して、受信した前記所定カウンタ及び前記乱数を送信する工程と、
前記移動局が、受信した前記所定カウンタに基づいて親鍵を用いて前記所定情報を生成する工程と、
前記移動局が、受信した前記乱数と、生成した前記所定情報とに基づいて、前記第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成する工程を有することを特徴とする請求項3に記載の移動通信方法。 - 第1セルから第2セルへの移動局のハンドオーバ処理において、該第1セルを管理する無線基地局であって、
乱数を生成するように構成されている乱数生成部と、
生成した前記乱数と、前記第1セルと前記移動局との間の通信で用いられていた第1鍵或いは交換局から通知された所定情報とに基づいて、前記第2セルと該移動局との間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵生成するための中間鍵を生成するように構成されている鍵生成部とを具備することを特徴とする無線基地局。 - ハンドオーバ指示信号によって、前記移動局に対して、前記所定情報に係る所定カウンタ及び前記乱数を送信するように構成されているハンドオーバ処理部を更に具備することを特徴とする請求項5に記載の無線基地局。
- 第1セルから第2セルへのハンドオーバ処理において、該第1セルを管理する無線基地局からハンドオーバ指示信号を介して受信した所定カウンタ及び乱数と、該第1セルとの間の通信で用いられていた第1鍵或いは親鍵を用いて算出される所定情報とに基づいて、該第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成するように構成されている鍵生成部を具備することを特徴とする移動局。
- 第1セルから第2セルへの移動局のハンドオーバ処理において、該第2セルを管理する無線基地局であって、
乱数を生成するように構成されている乱数生成部と、
交換局から受信した所定情報と、生成した前記乱数とに基づいて、前記第2セルと前記移動局との間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成するように構成されている鍵生成部とを具備することを特徴とする無線基地局。 - 第1セルから第2セルへのハンドオーバ処理において、ハンドオーバ指示信号を介して受信した所定カウンタ及び乱数と、親鍵を用いて算出される所定情報とに基づいて、該第2セルとの間の通信で用いられる第2鍵を生成するための中間鍵を生成するように構成されている鍵生成部を具備することを特徴とする移動局。
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JP2009188790A JP2011041158A (ja) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | 移動通信方法、無線基地局及び移動局 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016521019A (ja) * | 2013-04-05 | 2016-07-14 | 日本電気株式会社 | Henb−gwにおけるハンドオーバシグナリングの終端 |
JP2017034728A (ja) * | 2011-06-01 | 2017-02-09 | 株式会社Nttドコモ | ネットワークデバイス、ユーザ装置及び基地局 |
-
2009
- 2009-08-17 JP JP2009188790A patent/JP2011041158A/ja active Pending
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US10833994B2 (en) | 2011-06-01 | 2020-11-10 | Ntt Docomo, Inc. | Enhanced local access in mobile communications |
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