JP4680250B2 - 無線通信システムにおけるｓｒｂの構成方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は無線通信システムにおけるＳＲＢ（信号無線ベアラ）の構成方法に関し、特に暗号化保護を正確に実行し、情報の安全性を確保するＳＲＢ構成方法及び装置に関する。

第三世代移動通信技術は高スペクトル利用効率、高カバー率、優れた通話品質と高速伝送を実現するとともに、ＱｏＳ（サービス品質）の確保、柔軟性のある双方向通信の実現、通話中断率の低減に大きく寄与する。従来の第三世代移動通信規格によれば、第三世代移動通信システムのプロトコルスタックはＡＳ（アクセスストラタム）、ＮＡＳ（ノンアクセスストラタム）に分けられ、ＡＳには副層として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（ブロードキャスト／マルチキャスト制御）などが含まれる。詳しくは当業者に周知なので、ここで説明を省略する。

しかし、高速データ伝送とマルチメディアアプリケーションが発展する中で、第三世代移動通信のスペクトル利用効率と送信速度はもはや市場の要求に対応できなくなっている。したがって、次世代の通信技術が必要とされ、それにかかる通信プロトコルの改定も行われている。

例えばＬＴＥ（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）無線通信システムは、第三世代移動通信システム（例えばＵＭＴＳ（汎用移動通信システム））をもとに確立されたアドバンスド高速無線通信システムである。ＬＴＥ無線通信システムはパケット交換のみサポートし、そのＲＬＣ層とＭＡＣ層は基地局（ノードＢ）とＲＮＣ（無線ネットワークコントローラ）に別々に設けるのでなく、同一のネットワークエンティティー（例えば基地局）に統合されているので、構造が比較的に簡単である。

完備した通信規格を制定するには多数の修正と改定が必要とされる。ＬＴＥ無線通信システムの構造は一部、技術報告の段階にとどまり、正式なプロトコル規格にはなっていない。また、一部のプロトコルエンティティーの機能もまだ研究中であって改善を待っている。

ＬＴＥ無線通信システムの規定された構造については以下のとおりである。
１．ユーザープレーンのプロトコル構造は下から上まで物理層、ＭＡＣ層、ＲＬＣ層、ＰＤＣＰ層からなる。
２．制御プレーンのプロトコル構造は下から上まで物理層、ＭＡＣ層、ＲＬＣ層、ＲＲＣ層、ＰＤＣＰ層、ＮＡＳからなる。
３．ユーザープレーンのデータ暗号化保護はＰＤＣＰ層で行われる。
４．制御プレーンのＲＲＣメッセージ暗号化保護と完全性保護はＲＲＣ層で行われ、ＮＡＳメッセージの暗号化保護と完全性保護はＰＤＣＰ層で行われる。
５．ＮＡＳメッセージはＲＲＣメッセージと連結（ｃｏｎｃａｔｅｎａｔｅ）することができる（連結しなくてもよい）。
６．非連結メッセージにはＲＲＣ層による完全性保護を与えない。
７．連結メッセージのＲＲＣ層による完全性保護の動作方式についてはまだ研究中である。
８．ＲＬＣ層ではプロトコルエラー検出と回復を実行する。

以上のとおり、ＳＲＢの構成方法及び非連結メッセージのＲＲＣ層による暗号化保護の動作方式については、従来規定されていないところである。

本発明は上記従来の問題を解決することを目的として、無線通信システムのＳＲＢ構成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けるＳＲＢ（信号無線ベアラ）構成方法を提供する。該方法は、第一ＮＡＳ（ノンアクセスストラタム）メッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにする段階と、第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにする段階と、暗号化されていないＲＲＣ（無線資源制御）メッセージをＲＲＣ層で形成する段階と、第二ＮＡＳメッセージとＲＲＣメッセージを連結し、第一連結メッセージにする段階と、第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにする段階と、上記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにする段階とを含む。該方法は更に、上記非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを行わないことと、第一ＳＲＢで上記非連結メッセージを送信することと、第一ＳＲＢと異なる第二ＳＲＢで上記第二連結メッセージを送信することを特徴とする。

本発明は更に、無線通信システムにおけるＳＲＢ構成方法を提供する。該方法は、第一ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにする段階と、第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにする段階と、暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣ層で形成する段階と、第二ＮＡＳメッセージとＲＲＣメッセージを連結して、第一連結メッセージにする段階と、第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにする段階と、上記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにする段階とを含む。該方法は更に、上記非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行することと、ＳＲＢで上記非連結メッセージを送信することと上記ＳＲＢで上記第二連結メッセージを送信することを特徴とする。

本発明は更に、無線通信システムにおけるＳＲＢ構成方法を提供する。該方法は、第一ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにする段階と、第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにする段階と、暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣ層で形成する段階と、第二ＮＡＳメッセージとＲＲＣメッセージを連結して、第一連結メッセージにする段階と、第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにする段階と、上記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにする段階とを含む。該方法は更に、上記非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを行わないことと、ＲＲＣ層で上記非連結メッセージに、非連結メッセージであることを示すフィールドを添付する。該フィールドは暗号化されないことと、ＲＲＣ層で上記第二連結メッセージに、連結メッセージであることを示すフィールドを添付する。該フィールドはＲＲＣ層により暗号化されないことと、ＳＲＢで上記非連結メッセージを送信することと、上記ＳＲＢで上記第二連結メッセージを送信することを特徴とする。

本発明は更に、無線通信システムにおいて暗号化保護を正確に実行する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する制御回路と、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ＣＰＵ（中央処理装置）と、制御回路の中にＣＰＵと結合するように設けられ、プログラムコードを記録する記憶装置とを含む。該プログラムコードは、第一ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにするコードと、第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにするコードと、暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣ層で形成するコードと、第二ＮＡＳメッセージとＲＲＣメッセージを連結し、第一連結メッセージにするコードと、第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにするコードと、上記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにするコードとを含む。該プログラムコードは更に、上記非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを行わないことと、第一ＳＲＢで上記非連結メッセージを送信することと、第一ＳＲＢと異なる第二ＳＲＢで上記第二連結メッセージを送信することを特徴とする。

本発明は更に、無線通信システムにおいて暗号化保護を正確に実行する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する制御回路と、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ＣＰＵと、制御回路の中にＣＰＵと結合するように設けられ、プログラムコードを記録する記憶装置とを含む。該プログラムコードは、第一ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにするコードと、第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにするコードと、暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣ層で形成するコードと、第二ＮＡＳメッセージとＲＲＣメッセージを連結して、第一連結メッセージにするコードと、第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにするコードと、上記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにするコードとを含む。該プログラムコードは更に、上記非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行することと、ＳＲＢで上記非連結メッセージを送信することと、上記ＳＲＢで上記第二連結メッセージを送信することを特徴とする。

本発明は更に、無線通信システムにおいて暗号化保護を正確に実行する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する制御回路と、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ＣＰＵと、制御回路の中にＣＰＵと結合するように設けられ、プログラムコードを記録する記憶装置とを含む。該プログラムコードは、第一ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにするコードと、第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにするコードと、暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣ層で形成するコードと、第二ＮＡＳメッセージとＲＲＣメッセージを連結して、第一連結メッセージにするコードと、第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにするコードと、上記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにするコードとを含む。該プログラムコードは更に、上記非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを行わないことと、ＲＲＣ層で上記非連結メッセージに、非連結メッセージであることを示す、暗号化されないフィールドを添付することと、ＲＲＣ層で上記第二連結メッセージに、連結メッセージであることを示す、ＲＲＣ層により暗号化されないフィールドを添付することと、ＳＲＢで上記非連結メッセージを送信することと、上記ＳＲＢで上記第二連結メッセージを送信することを特徴とする。

本発明は連結メッセージと非連結メッセージの暗号化保護に関して種々の方法を提案し、暗号化保護を正確に実行し、情報の安全性を向上させる。

かかる方法及び装置の特徴を詳述することを目的として、具体的な実施例を挙げ、図を参照に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に設けられる無線通信装置１００のブロック図である。該無線通信システムは望ましくはＬＴＥ無線通信システムである。説明を簡素化することを目的として、図１では無線通信装置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、記憶装置１１０、プログラムコード１１２及びトランシーバー１１４のみ描かれている。無線通信装置１００では、制御回路１０６はＣＰＵ１０８を用いて記憶装置１１０に記録されたプログラムコード１１２を実行し、無線通信装置１００の動作を制御し、入力装置１０２（例えばキーボード）で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）で映像、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。プログラムコード１１２はＮＡＳインターフェイス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を備え、第一層インターフェイス２１８と接続されている。ＮＡＳインターフェイス２００ではＮＡＳメッセージを生成してＮＡＳ機能を実行する。第三層インターフェイス２０２は望ましくはＲＲＣ層インターフェイスとＰＤＣＰ層インターフェイスを備え、これで資源制御を実行する。第二層インターフェイス２０６はリンク制御を実行し、第一層インターフェイス２１８は実体接続を実現する。

情報の安全性を確保することを目的として、上記プログラムコード１１２で暗号化保護を行って、信号の偽造による安全性の低下を回避することができる。それに鑑みて、本発明ではセキュリティー検証プログラムコード２２０を提供し、これで完全性保護か暗号化保護を実行する。図３を参照する。図３は本発明の実施例１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暗号化保護に用いられ、セキュリティー検証プログラムコード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ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにする。
ステップ３０４：第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにする。
ステップ３０６：暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣ層で形成する。
ステップ３０８：第二ＮＡＳメッセージとＲＲＣメッセージを連結して、第一連結メッセージにする。
ステップ３１０：第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにする。
ステップ３１２：上記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにする。
ステップ３１４：上記非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを行わない。
ステップ３１６：第一ＳＲＢで上記非連結メッセージを送信する。
ステップ３１８：第一ＳＲＢと異なる第二ＳＲＢで上記第二連結メッセージを送信する。
ステップ３２０：終了。

以上のとおり、非連結メッセージに対しては第二暗号化プロセスを実行せず、非連結メッセージと連結メッセージは別々のＳＲＢで送信する。上記第一暗号化プロセスは望ましくはＲＲＣの上位層で実行され、第二暗号化プロセスは望ましくはＲＲＣ層またはその下位層で実行される。

この場合、受信端のＲＲＣ層はＳＲＢの違いに基づいて受信メッセージが非連結メッセージか連結メッセージを判断し、連結メッセージを正確に復号し、非連結メッセージを処理せずに上位層に送信する。

したがって、本発明はＲＲＣメッセージとＮＡＳメッセージを含んだ連結メッセージと、ＮＡＳメッセージのみ含んだ非連結メッセージに対して暗号化プロセスを正確に実行し、情報の安全性を高めることができる。

図４を参照する。図４は本発明の実施例２による方法４０のフローチャートである。下記方法４０は無線通信システムにおける暗号化保護に用いられ、セキュリティー検証プログラムコード２２０としてコンパイルすることができる。

ステップ４００：開始。
ステップ４０２：第一ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにする。
ステップ４０４：第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにする。
ステップ４０６：暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣ層で形成する。
ステップ４０８：第二ＮＡＳメッセージとＲＲＣメッセージを連結して、第一連結メッセージにする。
ステップ４１０：第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにする。
ステップ４１２：上記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにする。
ステップ４１４：上記非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行する。
ステップ４１６：ＳＲＢで上記非連結メッセージを送信する。
ステップ４１８：上記ＳＲＢで上記第二連結メッセージを送信する。
ステップ４２０：終了。

以上のとおり、非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、非連結メッセージと連結メッセージは同じＳＲＢで送信する。上記第一暗号化プロセスは望ましくはＲＲＣの上位層で実行され、第二暗号化プロセスは望ましくはＲＲＣ層またはその下位層で実行される。

この場合、受信端のＲＲＣ層はすべてのＳＲＢについて、受信メッセージが非連結メッセージか連結メッセージを区別せずに一律に復号し、非連結メッセージを上位層に送信する。

したがって、本発明はＲＲＣメッセージとＮＡＳメッセージを含んだ連結メッセージと、ＮＡＳメッセージのみ含んだ非連結メッセージに対して暗号化プロセスを正確に実行し、情報の安全性を高めることができる。

図５を参照する。図５は本発明の実施例３による方法５０のフローチャートである。下記方法５０は無線通信システムにおける暗号化保護に用いられ、セキュリティー検証プログラムコード２２０としてコンパイルすることができる。

ステップ５００：開始。
ステップ５０２：第一ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにする。
ステップ５０４：第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにする。
ステップ５０６：暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣ層で形成する。
ステップ５０８：第二ＮＡＳメッセージとＲＲＣメッセージを連結して、第一連結メッセージにする。
ステップ５１０：第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにする。
ステップ５１２：上記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにする。
ステップ５１４：上記非連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを行わない。
ステップ５１６：ＲＲＣ層で上記非連結メッセージに、非連結メッセージであることを示すフィールドを添付する。該フィールドは暗号化されない。
ステップ５１８：ＲＲＣ層で上記第二連結メッセージに、連結メッセージであることを示すフィールドを添付する。該フィールドはＲＲＣ層により暗号化されない。
ステップ５２０：ＳＲＢで上記非連結メッセージを送信する。
ステップ５２２：上記ＳＲＢで上記第二連結メッセージを送信する。
ステップ５２０：終了。

以上のとおり、非連結メッセージに対しては第二暗号化プロセスを実行せず、非連結メッセージと連結メッセージは同じＳＲＢで送信する。上記第一暗号化プロセスは望ましくはＲＲＣの上位層で実行され、第二暗号化プロセスは望ましくはＲＲＣ層またはその下位層で実行される。

この場合、受信端のＲＲＣ層は上記暗号化されないフィールドに基づいて、受信メッセージが非連結メッセージか連結メッセージを判断し、連結メッセージを正確に復号し、非連結メッセージを処理せずに上位層に送信する。

したがって、本発明はＲＲＣメッセージとＮＡＳメッセージを含んだ連結メッセージと、ＮＡＳメッセージのみ含んだ非連結メッセージに対して暗号化プロセスを正確に実行し、情報の安全性を高めることができる。

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更したのみであり、実施可能である。

本発明による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。 本発明の実施例１による方法のフローチャートである。 本発明の実施例２による方法のフローチャートである。 本発明の実施例３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 記憶装置
１１２ プログラムコード
１１４ トランシーバー
２００ ＮＡＳインターフェイス
２０２ 第三層インターフェイス
２０６ 第二層インターフェイス
２１８ 第一層インターフェイス
２２０ セキュリティー検証プログラムコード

Claims (6)

1. 無線通信システムにおけるＳＲＢ構成方法であって、
   第一ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにする段階と、
   第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにする段階と、
   暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣ層で形成する段階と、
   前記第二ＮＡＳメッセージと前記ＲＲＣメッセージを連結して、第一連結メッセージにする段階と、
   前記第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにする段階と、
   前記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにする段階と
   を含み、
   該方法は更に、
   前記非連結メッセージに対して前記第二暗号化プロセスを実行することと、
   ＳＲＢで前記非連結メッセージを送信することと、
   前記ＳＲＢで前記第二連結メッセージを送信することを特徴とするＳＲＢ構成方法。
2. 前記第一暗号化プロセスは前記ＲＲＣ層の上位層で行われることを特徴とする請求項１に記載のＳＲＢ構成方法。
3. 前記第二暗号化プロセスは前記ＲＲＣ層またはその下位層で行われることを特徴とする請求項１または２に記載のＳＲＢ構成方法。
4. 無線通信システムにおいて暗号化保護を正確に実行する通信装置であって、
   通信装置の機能を実現する制御回路と、
   前記制御回路の中に設けられ、プログラムコードを実行して前記制御回路を制御するＣＰＵと、
   前記制御回路の中に前記ＣＰＵと結合するように設けられ、前記プログラムコードを記録する記憶装置と
   を含み、
   該プログラムコードは、
   第一ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第二ＮＡＳメッセージにするコードと、
   第三ＮＡＳメッセージに対して第一暗号化プロセスを実行し、第四ＮＡＳメッセージにするコードと、
   暗号化されていないＲＲＣメッセージをＲＲＣエンティティーで形成するコードと、
   前記第二ＮＡＳメッセージと前記ＲＲＣメッセージを連結して、第一連結メッセージにするコードと、
   前記第一連結メッセージに対して第二暗号化プロセスを実行し、第二連結メッセージにするコードと、
   前記第四ＮＡＳメッセージをいかなるＲＲＣメッセージと連結せず、非連結メッセージにするコードと
   を含み、
   該プログラムコードは更に、
   前記非連結メッセージに対して前記第二暗号化プロセスを実行することと、
   ＳＲＢで前記非連結メッセージを送信することと、
   前記ＳＲＢで前記第二連結メッセージを送信することを特徴とする通信装置。
5. 前記第一暗号化プロセスは前記ＲＲＣエンティティーの上位層エンティティーで行われることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
6. 前記第二暗号化プロセスは前記ＲＲＣエンティティーまたはその下位層エンティティーで行われることを特徴とする請求項４または５に記載の通信装置。

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