JP4856719B2 - 無線通信システムにおけるデータセキュリティおよび自動再送要求（ａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｐｅａｔｒｅｑｕｅｓｔ）の実装のための装置 - Google Patents

無線通信システムにおけるデータセキュリティおよび自動再送要求（ａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｐｅａｔｒｅｑｕｅｓｔ）の実装のための装置 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、無線通信システムにおけるデータセキュリティおよび自動再送要求（ＡＲＱ）の実装のための方法および装置に関する。
第３世代パートナーシッププロジェクト（third generation partnership project：３ＧＰＰ）は、スペクトル効率の向上、待ち時間の低減、より高速なユーザ体験、豊かなアプリケーションおよびサービスをより少ないコストで提供するために、新しい技術、新しいネットワークアーキテクチャおよび構成、並びに新しいアプリケーションおよびサービスを無線セルラーネットワークに導くための長期的発展（long term evolution：ＬＴＥ）プロジェクトを開始した。
無線通信ネットワークでは、ユーザデータの秘密性およびユーザデータの正確さは、常に主要な問題である。データの秘密性および正確さの問題は、データブロック暗号化（すなわち、ユーザデータおよび制御メッセージの両方についての暗号化）、および失われたまたは不正確なデータを回復するためのデータパスにおけるＡＲＱプロトコルの実装によって対処される。
図１は、従来の第３世代（３Ｇ）ユニバーサル地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）１００を示す。ＵＴＲＡＮ１００は、ユーザ機器（ＵＥ）１１０、Ｎｏｄｅ−Ｂ１２０、および無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）１３０を備える。ＵＴＲＡＮ１００において、セキュリティ手続エンティティ１１２、１３２（すなわち暗号化エンティティ）は、外部ＡＲＱエンティティ１１４、１３４（すなわち、無線リンク制御（ＲＬＣ）確認モード（acknowledged mode：ＡＭ）エンティティ）と共に、ＵＥ１１０およびＲＮＣ１３０に配置されている。暗号化エンティティ１１２、１３２および外部ＡＲＱエンティティ１１４、１３４は、ＲＬＣパケットデータユニット（ＰＤＵ）シーケンス番号（ＳＮ）を、入力として、データブロック暗号化／解読およびＡＲＱ操作に使用する。
ＬＴＥにおいては、ＵＴＲＡＮ１００のアーキテクチャが変更される。ＲＮＣ１３０は、このアーキテクチャでは不要である。発展型Ｎｏｄｅ−Ｂ（evolved Node-B：ｅＮｏｄｅ−Ｂ）は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および何らかの無線リソース制御（ＲＲＣ）の機能を持つ。必要なデータ暗号化およびデータＡＲＱの機能を維持するために、ＲＮＣ１３０における元のＲＬＣサブレイヤおよびデータセキュリティ（または暗号化）エンティティをＬＴＥに再配置する必要がある。この新しいＬＴＥネットワークアーキテクチャが定まると、問題は、外部ＡＲＱエンティティおよびデータセキュリティエンティティがどこに配置されるべきか、そして以前は同じ場所に配置されていた２つのエンティティを、ＬＴＥシステムにおいて機能させるために、どのように協力させるかである。
図２は、外部ＡＲＱエンティティに関して提案されたＬＴＥネットワーク２００を示す図である。ＬＴＥネットワーク２００は、ＵＥ２１０、ｅＮｏｄｅ−Ｂ２２０、およびアクセスゲートウェイ（ａＧＷ）２３０を備える。提案されたＬＴＥネットワーク２００において、外部ＡＲＱエンティティ２１２および２２２は、ＵＥ２１０およびｅＮｏｄｅ−Ｂ２２０にそれぞれ配置されている。外部ＡＲＱエンティティ２２２をｅＮｏｄｅ−Ｂ２２０に配置することによって、再送遅延、再送ＰＤＵサイズ、シンプルプロトコルの複雑さ、低いバッファリング要件、および可能なハイブリッドＡＲＱ（Ｈ−ＡＲＱ）と外部ＡＲＱとの対話を最適なものとすることができる。しかし、この手法において、ユーザデータセキュリティプロセスは考慮されていない。
以下の理由で、ユーザデータセキュリティエンティティをＵＥ２１０、およびネットワークアンカーノードであるａＧＷ２３０に配置することが最適である。第１に、ＵＥ２１０（またはユーザ）のセキュリティパラメータ（ＵＥセキュリティ資格情報、暗号鍵の組など）を、安全な場所（すなわち、ａＧＷ２３０）に保持することができ、ここで、ホームサブスクライバサーバ（ＨＳＳ）とのＵＥ認証の対話が管理される。第２に、ユーザデータは、従来のＵＴＲＡＮ１００と少なくとも同じレベルのセキュリティを達成するための追加の方式を必要とすることなく、ａＧＷ２３０からＵＥ２１０まで保護することができる。第３に、ｅＮｏｄｅ−Ｂの物理的保護を簡略化することができ、したがって、合計のシステムセキュリティ保護およびシステム費用対効果を向上させ、ｅＮｏｄｅＢの機能を簡略化する。第４に、Ｎｏｄｅ−Ｂ間ハンドオーバー、およびａＧＷ間ハンドオーバーは、より少ないセキュリティコンテキスト転送（security context transfer）からはより容易である（データセキュリティエンティティがｅＮｏｄｅ−Ｂに配置されている場合、ｅＮｏｄｅ−Ｂ間）。しかし、この手法の欠点は、外部ＡＲＱが考慮されていないことである。
単なるデータセキュリティエンティティのｅＮｏｄｅ−Ｂ２２０への配置、または外部ＡＲＱエンティティのａＧＷ２３０への配置では、ＬＴＥセキュリティ要件およびデータ再送性能要件を満たさない。したがって、新しいＬＥＴネットワークアーキテクチャについてのデータセキュリティ機能および外部ＡＲＱ機能に関して、最良の性能を提供するアーキテクチャおよび操作スキームを提供することが望ましい。
本発明は、無線通信システムにおいてデータセキュリティおよびＡＲＱを実装するための方法および装置に関する。暗号化エンティティは、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に配置され、ａＧＷおよび外部ＡＲＱ（またはＲＬＣ）エンティティは、ＷＴＲＵおよびｅＮｏｄｅ−Ｂに配置される。各暗号化エンティティは、外部ＡＲＱエンティティの上に配置される。暗号化エンティティは、データブロックに割り当てられた汎用ＳＮ（generic SN）を使用することによって、データブロックを暗号化し、解読する。外部ＡＲＱエンティティは、暗号化済みデータブロックを複数のＰＤＵにセグメント化したり、複数の暗号化済みデータブロックを１つのＰＤＵに連結したり、１つのデータブロックから１つのＰＤＵを生成したりすることができる。外部ＡＲＱエンティティは、送信が失敗すると、ＰＤＵをセグメント化、または再セグメント化することができる。
以下参照する際、「ＷＴＲＵ」という用語は、それだけには限定されないが、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定式または移動式加入者ユニット、ページャ、個人用データ補助装置（ＰＤＡ）、携帯電話、コンピュータ、または無線環境において動作することができる他の任意のタイプのユーザ装置を含む。以下参照する際、「ｅＮｏｄｅ−Ｂ」という用語は、それだけには限定されないが、基地局、Ｎｏｄｅ−Ｂ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、無線環境における他の任意のタイプのインターフェイス装置を含む。
本発明の特徴は、集積回路（ＩＣ）に組み込まれてもよく、または多数の相互に接続する構成要素を含む回路において構成されてもよい。
図３は、本発明によって構成された無線通信システム３００を示す。システム３００は、ＷＴＲＵ３１０、ｅＮｏｄｅ−Ｂ３２０、およびａＧＷ３３０を備える。ＷＴＲＵ３１０は、ＲＲＣ／非アクセス層（non-access stratum：ＮＡＳ）エンティティ３１２、パケットデータ収束プロトコル（packet data convergence protocol：ＰＤＣＰ）エンティティ３１４、暗号化エンティティ３１６、外部ＡＲＱ（またはＲＬＣ）エンティティ３１８、およびユーザアプリケーションレイヤ３１９を備える。ｅＮｏｄｅ−Ｂ３２０は、外部ＡＲＱエンティティ３２２を備える。ａＧＷ３３０（発展型広域パケット無線サービス（evolved global packet radio service：ＧＰＲＳ）サービスノード（ｅＧＳＮ）とも呼ばれ得る）は、ＮＡＳエンティティ３３２、ＰＤＣＰエンティティ３３４、暗号化エンティティ３３６、およびユーザアプリケーションレイヤ３３８を備える。
本発明によれば、暗号化エンティティ３１６および３３６は、ＷＴＲＵ３１０およびａＧＷ３３０にそれぞれ存在し、外部ＡＲＱエンティティ３１８および３２２は、ＷＴＲＵ３１０およびｅＮｏｄｅ−Ｂ３２０にそれぞれ存在する。データブロックの暗号化が、外部ＡＲＱエンティティ３１８および３２２によるデータブロックのセグメント化または連結の前に行われるように、暗号化操作および外部ＡＲＱ操作の順序は、従来のシステムから変更される。これは、暗号化エンティティ３１６および３３６が外部ＡＲＱエンティティ３１８および３２２の上に配置されることを意味する。暗号化エンティティ３１６および３３６は、それぞれＲＲＣ／ＮＡＳエンティティ３１２およびＮＡＳエンティティ３３２によって、ＰＤＣＰエンティティ３１４および３３４を介して制御プレーン（Ｃプレーン）に、または（ユーザアプリケーションレイヤ３１９、３３８下の）ＰＤＣＰエンティティ３１４、３３４によってユーザプレーン（Ｕプレーン）に直接呼び出されてもよい。
暗号化エンティティ３１６、３３６は、データブロック（すなわち、ＰＤＣＰエンティティ３１４、３３４を介してＲＲＣ／ＮＡＳエンティティ３１２またはＮＡＳエンティティ３３２からの制御メッセージ、またはＰＤＣＰエンティティ３１４、３３４からのユーザサービスデータユニット（ＳＤＵ））を暗号化し、解読することによって、データセキュリティ機能を実行する。暗号化エンティティ３１６、３３６は、データの暗号化および解読に汎用ＳＮを使用する。汎用ＳＮは、データブロックの暗号化および解読に使用されるシーケンス番号である。各データブロックの汎用ＳＮは、データブロックを暗号化し、解読するために、他の暗号化パラメータ（暗号鍵、ベアラＩＤ（bearer-ID）など）と共に使用することが望ましい。
図４は、本発明によって構成された暗号化済みデータブロック４００を示す図である。暗号化済みデータブロック４００は、汎用ＳＮ４０２および暗号化済みデータ部分４０４を備える。データブロックは、汎用ＳＮ４０２を使用して、暗号化エンティティ３１６、３３６によって暗号化される。汎用ＳＮ４０２は、暗号化されないままである。
汎用ＳＮ４０２は、上位層エンティティ（ＮＡＳエンティティ３１２、３３２、またはＰＤＣＰエンティティ３１４、３３４など）によって割り振ることができる。あるいは、汎用ＳＮ４０２は、ＷＴＲＵ３１０およびａＧＷ３３０で知られている必要な送信シーケンス番号などのシード（ｓｅｅｄ：例えば、ＵプレーンデータではＰＤＣＰ ＳＮ、ＣプレーンデータではＲＲＣメッセージＳＮまたはＮＡＳメッセージＳＮ）により、暗号化エンティティ３１６、３３６によって導出することができる。この方式の利点は、汎用ＳＮ４０２を複数のＨ−ＡＲＱおよび／または外部ＡＲＱの送信に使用することができることであり、これによって、シグナリングオーバーヘッドが低減する。
外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、暗号化済みデータブロック４００からＰＤＵを生成し、ＡＲＱ操作を実行する。外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、暗号化済みデータブロック４００をいくつかの外部ＡＲＱ ＰＤＵにセグメント化することができる。暗号化済みデータブロックのサイズがＰＤＵサイズを超えると、暗号化済みデータブロック４００は、複数のブロックにセグメント化される。外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、ＰＤＵのそれぞれにＡＲＱ ＳＮを割り当てることができる。ＡＲＱ ＳＮは、送信フィードバック（すなわち、肯定応答（ＡＣＫ）、または否定応答（ＮＡＣＫ））、および２つの外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２間の失敗したＰＤＵの再送に使用されるシーケンス番号である。
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明によるセグメント化された２つのＰＤＵ５１０、５２０の例を示す図である。この例では、暗号化済みデータブロックは、２つのＰＤＵ５１０、５２０にそれぞれ含まれる２つの暗号化済みデータ部５１８、５２８にセグメント化される。汎用ＳＮ５１６は、第１のＰＤＵ５１０のみに含まれ、汎用ＳＮ５２６は、汎用ＳＮの送信の繰り返しを避けるために、その後のＰＤＵ５２０では省略することができる。ＳＮフィールド５１５、５２５は、汎用ＳＮ５１６、５２６が続くかどうかを示す、汎用５１６、５２６の前にある１ビットインジケータフィールドである。ＡＲＱ ＳＮ５１２、５２２の後の拡張フィールド５１３、５２３は、セグメントヘッダー５１４、５２４が続くかどうかを示す。セグメントヘッダー５１４、５２４は、長さインジケータ（ＬＩ）およびセグメント拡張インジケータ（ＳＥ）を含む。ＬＩは、図５Ｂに示すように、そのＰＤＵにおける暗号化済みデータ部分の最後の位置を示す。ＳＥは、別のセグメントヘッダーが続くかどうかを示す。セグメントヘッダー５１４、５２４は、オプションであり、図５Ａに示すように、パディングがないとき、または暗号化済みデータブロックが固定サイズであるときは省略してもよい。
あるいは、外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、いくつかのデータブロックを１つのＰＤＵに連結することができる。暗号化済みデータブロックのサイズがＰＤＵサイズより小さいとき、複数の暗号化済みデータブロックを１つのＰＤＵに連結することができる。
図６は、本発明による連結されたＰＤＵ６００の例を示す図である。オプションのＡＲＱ ＳＮ６０２を、外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２によってＰＤＵ６００に割り当てることができる。連結されたＰＤＵ６００は、複数の暗号化済みデータブロックから生成され、複数のセグメントヘッダー６０４ａ〜６０４ｎを含む。各セグメントヘッダー６０４ａ〜６０４ｎは、ＰＤＵ６００における対応する暗号化済みデータブロック６０８ａ〜６０８ｎの終了位置を示す。データブロックごとに異なる汎用ＳＮが使用され、汎用ＳＮ６０６ａ〜６０６ｎがＰＤＵ６００に含まれる。ＡＲＱ ＳＮ６０２の後の拡張フィールド６０３は、セグメントヘッダー６０４ａが続くかどうかを示す。連結が常に順序通りに連結ＳＤＵをサポートする場合、汎用シーケンス番号は、最初の連結ＳＤＵのみに含まれるようにすることができる。
あるいはまた、外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、１つの暗号化済みデータブロックから１つのＰＤＵを生成することができる（すなわち１対１マッピング）。暗号化済みデータブロックのサイズがＰＤＵサイズに近い、または同じである場合、外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、１つのデータブロックから１つのＰＤＵを生成することができる。１対１マッピングは、偶然の場合もあり、構成による場合もある。１対１マッピングが構成された場合、暗号化エンティティ３１６、３３６によって使用される汎用ＳＮは、（汎用ＳＮにおける上位または下位のビット位置に）ＡＲＱ ＳＮを含むことができる。この場合、汎用ＳＮは、共通ＳＮと呼ばれる。共通ＳＮは、汎用ＳＮとしてのシーケンス番号であるが、ＡＲＱ ＳＮを組み込む。共通ＳＮは、構成ごとに１つのデータブロックを１つのＰＤＵによって運ぶときに使用することができる。ＡＲＱ ＳＮが共通ＳＮに組み込まれているため、外部ＡＲＱエンティティは、別のＡＲＱ ＳＮを割り振る必要がなく、処理オーバーヘッドが低減される。
図７は、１対１マッピングによって生成されたＰＤＵ７００の例を示す図である。ＰＤＵ７００は、ＡＲＱ ＳＮ７０１を組み込む共通ＳＮ７０２を含む。セグメントヘッダー７０４は、暗号化済みデータブロック７０６の最後の位置を示す。データブロックサイズは、（構成によっては）固定されていてもよく、または可変であってもよい。パディングがゼロである場合、またはデータブロックのサイズが固定されている場合、セグメントヘッダー７０４は、省略してもよい。ＦＸフィールド７０３は、セグメントヘッダー７０４が続くかどうかを示す、共通ＳＮ７０２に続く１ビットインジケータフィールドである。
受信側外部ＡＲＱエンティティは、ＡＣＫまたはＮＡＣＫについてＡＲＱ ＳＮをチェックする。送信状況フィードバックは、できるだけ最短時間で保証されたデータサービスを確実に行うため、ＷＴＲＵ３１０とｅＮｏｄｅ−Ｂ３２０との間を送られる（ｆｌｏｗｓ）。次いで、正しく受信されたすべてのＰＤＵは、それぞれ一意の暗号化シーケンス番号に関連付けられている元の暗号化済みデータブロックを形成するために、再アセンブルプロセスに渡される。汎用ＳＮ（または共通ＳＮ）は、暗号化エンティティ３１４、３３４によるデータ解読に使用される。
図８は、本発明による図３の無線通信システム３００のＷＴＲＵとｅＮｏｄｅ−Ｂ３２０との間のセグメント化および再セグメント化の操作のプロセス８００のフロー図である。ＷＴＲＵ３１０とｅＮｏｄｅ−Ｂ３２０は、ＰＤＵの送信のためのＨ−ＡＲＱを実装する。送信側ノード（ＷＴＲＵ３１０またはｅＮｏｄｅ−Ｂ３２０のいずれか）で、外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、少なくとも１つの暗号化済みデータブロックから少なくとも１つのＰＤＵを生成し、そのＰＤＵを受信側ノードに送信する（ステップ８０２）。ＰＤＵは、１つのデータブロックをセグメント化することによって、複数のデータブロックを連結することによって、または１対１マッピングによって１つのデータブロックから生成してもよい。受信側ノードは、ＰＤＵが正常に受信されたかどうかをチェックし、ＡＣＫまたはＮＡＣＫを送信側ノードに送信する（ステップ８０４）。
１つまたは複数のセグメントの（Ｈ−ＡＲＱ再送を含めて）Ｈ−ＡＲＱ送信の失敗を示すフィードバックを受信すると、送信側ノードは、データブロックを再送することができる。データブロックは、再送基準が満たされる（すなわち、最大遅延または待ち時間、または最大数の再送を超えない）限り、再送することができる。割り当てられた物理的なリソース、チャネル品質、および／または使用可能な送信能力により、データブロックの再送に異なるセグメントサイズを必要とする異なる許容できるトランスポートフォーマットの組み合わせ（transport format combination：ＴＦＣ）のサブセットが可能となる。
データブロックの再送の際、送信側ノードは、３つの選択肢を有する。外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、再送のためのデータブロックまたはＰＤＵをセグメント化または再セグメント化することができ、汎用ＳＮによって識別されたこのデータブロックのセグメンテーションバージョン識別子（segmentation version identifier）をインクリメントする（ステップ８０６）。データブロックが前にセグメント化されていない（すなわち、データブロックが１対１マッピングによって生成された）場合、外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、再送のためのデータブロックをセグメント化することができる。データブロックが前にセグメント化されている場合、外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、データブロックまたはＰＤＵを異なるセグメントサイズ、および潜在的に異なる数のセグメントに再セグメント化することができる。新しいセグメンテーションバージョン識別子を受信すると、データブロックの再セグメント化の場合、受信側ノードは、古いセグメンテーションバージョン識別子を備えるデータブロックまたはＰＤＵの以前受信されたセグメントを破棄する（ステップ８１２）。任意選択で、データブロックの再セグメント化の場合、再セグメント化を行い、新しいセグメンテーションバージョン識別子を設定すると、送信側ノードは、古いセグメントのためのＨ−ＡＲＱプロセスを終了することができる。
あるいはまた、送信側ノードの外部ＡＲＱエンティティ３１８、３２２は、データブロックを再セグメント化するのではなく、前の送信のＨ−ＡＲＱ失敗セグメントのみを再送することを選択することができる（ステップ８０８）。この場合、受信側ノードがデータブロックまたはＰＤＵの前の送信の正常に受信されたセグメントを破棄しないように、セグメンテーションバージョン識別子は、インクリメントされない。
以前送信されたＰＤＵが複数のデータブロックを連結することによって生成された場合、割り当てられた物理的なリソース、チャネル品質、および／または使用可能な送信能力に応じて、送信側ノードは、データブロックをセグメント化することなく、前のＰＤＵを、１つまたは複数のデータブロックをそれぞれ含む複数のサブＰＤＵに分けることができる（ステップ８１０）。データブロックは、セグメント化されず、受信側ノードは、汎用ＳＮから、失われたまたは重複したデータブロックを明白に決定することができるため、セグメンテーションバージョン識別子により送信側ノードと受信側ノードとの間の送信を調整する必要はない。
実施態様
１． データセキュリティおよびＡＲＱを実装するための無線通信システム。
２． ＷＴＲＵ、Ｎｏｄｅ−Ｂ、およびａＧＷを備えた実施態様１のシステム。
３． ＷＴＲＵは、送信のためのアップリンクデータブロックを暗号化し、ａＧＷによって暗号化されたダウンリンクデータブロックを解読する第１の暗号化エンティティを含む実施態様２のシステム。
４． ＷＴＲＵは、ＷＴＲＵとＮｏｄｅ−Ｂとの間で、第１の暗号化エンティティによって暗号化されたアップリンクデータブロックの送信、およびダウンリンクデータブロックの受信のためにＡＲＱ操作を行う第１の外部ＡＲＱエンティティを含む実施態様３のシステム。
５． Ｎｏｄｅ−Ｂは、ＷＴＲＵとＮｏｄｅ−Ｂとの間で、アップリンクデータブロックの受信、およびダウンリンクデータブロックの送信のためにＡＲＱ操作を行う第２の外部ＡＲＱエンティティを含む実施態様２〜４のいずれかに記載のシステム。
６． ａＧＷは、ＷＴＲＵに送信するためのダウンリンクデータブロックを暗号化し、第１の暗号化エンティティによって暗号化されたアップリンクデータブロックを解読する第２の暗号化エンティティを含む実施態様２〜５のいずれかに記載のシステム。
７． 第１の暗号化エンティティおよび第２の暗号化エンティティは、汎用ＳＮを使用して、アップリンクデータブロックおよびダウンリンクデータブロックを暗号化し、解読する実施態様６のシステム。
８． 第１の暗号化エンティティおよび第２の暗号化エンティティは、汎用ＳＮをシードから導出する実施態様６〜７のいずれかに記載のシステム。
９． シードは、ａＧＷおよびＷＴＲＵで知られている必要な送信シーケンス番号である実施態様８のシステム。
１０． 必要な送信シーケンス番号は、ＰＤＣＰ ＳＮおよび上位層メッセージＳＮのうちの１つである実施態様９のシステム。
１１． 汎用ＳＮは、上位層エンティティによって割り当てられる実施態様７〜１０のいずれかに記載のシステム。
１２． 上位層エンティティは、ＲＲＣエンティティ、ＮＡＳエンティティ、ＰＤＰエンティティのうちの１つである実施態様１１のシステム。
１３． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、１つのデータブロックを複数のＰＤＵにセグメント化する実施態様５〜１２のいずれかに記載のシステム。
１４． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、ＡＲＱ ＳＮをＰＤＵのそれぞれに割り当てる実施態様１３のシステム。
１５． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、汎用ＳＮを第１のＰＤＵのみに添付する実施態様１３のシステム。
１６． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、セグメントヘッダーをＰＤＵのそれぞれに添付する実施態様１３〜１５のいずれかに記載のシステム。
１７． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、セグメントヘッダーを、パディングを含むＰＤＵのみに添付する実施態様１３〜１５のいずれかに記載のシステム。
１８． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、少なくとも１つの前のＰＤＵの送信の失敗が起こると、データブロックおよびＰＤＵのうちの１つを、前のＰＤＵより小さいサイズの複数のサブレベルＰＤＵにセグメント化し、セグメンテーションバージョン識別子を増やすように構成されている実施態様１３〜１７のいずれかに記載のシステム。
１９． 前のＰＤＵのＨ−ＡＲＱプロセスを終了する実施態様１８のシステム。
２０． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、失敗したＰＤＵのみを再送するように構成されている実施態様１８〜１９のいずれかに記載のシステム。
２１． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、複数のデータブロックを１つのＰＤＵに連結する実施態様５〜１２のいずれかに記載のシステム。
２２． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、セグメントヘッダーをＰＤＵに添付する実施態様２１のシステム。
２３． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、ＰＤＵがパディングを含んでいる場合のみ、セグメントヘッダーを添付する実施態様２１〜２２のいずれかに記載のシステム。
２４． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、ＰＤＵの送信の失敗が起こると、ＰＤＵを、少なくとも１つのデータブロックをそれぞれ含む複数のサブＰＤＵに分けるように構成されている実施態様２１〜２３のいずれかに記載のシステム。
２５． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、１つのデータブロックから１つのＰＤＵを生成する実施態様５〜１２のいずれかに記載のシステム。
２６． ＡＲＱ ＳＮは、汎用ＳＮに組み込まれる実施態様２５のシステム。
２７． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、構成ごとに１つのデータブロックから１つのＰＤＵを生成する実施態様２５〜２６のいずれかに記載のシステム。
２８． アップリンクデータブロックおよびダウンリンクデータブロックのサイズは、固定されている実施態様２５〜２７のいずれかに記載のシステム。
２９． アップリンクデータブロックおよびダウンリンクデータブロックのサイズは、可変である実施態様２５〜２７のいずれかに記載のシステム。
３０． 第１の外部ＡＲＱエンティティおよび第２の外部ＡＲＱエンティティは、ＰＤＵの送信の失敗が起こると、データブロックおよびＰＤＵのうちの１つを複数のサブレベルＰＤＵにセグメント化し、セグメンテーションバージョン識別子を増やすように構成されている実施態様２５〜２８のいずれかに記載のシステム。
３１． 前のＰＤＵのＨ−ＡＲＱプロセスを終了する実施態様３０のシステム。
３２． ＷＴＲＵ、Ｎｏｄｅ−Ｂ、およびａＧＷを備えた無線通信システムにおいてデータセキュリティおよびＡＲＱを実装するための方法。
３３． データブロックを暗号化するステップを備えた実施態様３２の方法。
３４． 暗号化済みデータブロックから少なくとも１つのＰＤＵを生成するステップを備えた実施態様３３の方法。
３５． ＡＲＱ ＳＮをＰＤＵに割り当てるステップを備えた実施態様３４の方法。
３６． ＰＤＵを送信するステップを備えた実施態様３４〜３５のいずれかに記載の方法。
３７． 汎用ＳＮをデータブロックに割り当てるステップであって、データブロックは汎用ＳＮを使用して暗号化されるステップをさらに備えた実施態様３３〜３６のいずれかに記載の方法。
３８． 汎用ＳＮは、シードから導出される実施態様３７の方法。
３９． シードは、ａＧＷおよびＷＴＲＵで知られている必要な送信シーケンス番号である実施態様３８の方法。
４０． 必要な送信シーケンス番号は、ＰＤＣＰシ―ケンス番号、ＲＲＣメッセージシーケンス番号、およびＮＡＳメッセージシーケンス番号のうちの１つである実施態様３９の方法。
４１． 汎用ＳＮは、上位層エンティティによって割り当てられる実施態様３７の方法。
４２． １つの暗号化済みデータブロックは、複数のＰＤＵにセグメント化される実施態様３４〜４１のいずれかに記載の方法。
４３． 汎用ＳＮは、第１のＰＤＵのみに添付される実施態様３７〜４２のいずれかに記載の方法。
４４． セグメントヘッダーは、ＰＤＵのそれぞれに添付される実施態様３４〜４３のいずれかに記載の方法。
４５． セグメントヘッダーは、パディングを含むＰＤＵのみに添付される実施態様３４〜４３のいずれかに記載の方法。
４６． 少なくとも１つの前のＰＤＵの送信が失敗すると、暗号化済みデータブロックおよびＰＤＵのうちの１つを、前のＰＤＵより小さいサイズの複数のサブレベルＰＤＵに再セグメント化するステップをさらに含む実施態様３４〜４５のいずれかに記載の方法。
４７． セグメンテーションバージョン識別子をインクリメントするステップを含む実施態様４６の方法。
４８． 複数のＰＤＵを再送するステップを含む実施態様４６〜４７のいずれかに記載の方法。
４９． 前のＰＤＵのＨ−ＡＲＱプロセスを終了するステップをさらに含む実施態様４６〜４８のいずれかに記載の方法。
５０． 少なくとも１つの前のＰＤＵの送信が失敗すると、失敗したＰＤＵを再送するステップをさらに含む実施態様４６〜４９のいずれかに記載の方法。
５１． 複数の暗号化済みデータブロックは、１つのＰＤＵに連結される実施態様３４〜４５のいずれかに記載の方法。
５２． セグメントヘッダーは、ＰＤＵに添付される実施態様５１に記載の方法。
５３． セグメントヘッダーは、ＰＤＵがパディングを含んでいる場合のみ添付される実施態様５２に記載の方法。
５４． ＰＤＵの送信が失敗すると、ＰＤＵを、少なくとも１つのデータブロックをそれぞれ含む複数のサブＰＤＵに分けるステップをさらに備えた実施態様５１〜５３のいずれかに記載の方法。
５５． サブＰＤＵを再送するステップをさらに備えた実施態様５４の方法。
５６． １つの暗号化済みデータブロックから１つのＰＤＵが生成される実施態様３４〜４５のいずれかに記載の方法。
５７． ＡＲＱ ＳＮは、汎用ＳＮに組み込まれる実施態様５６の方法。
５８． データブロックのサイズは、固定されている実施態様５６〜５７のいずれかに記載の方法。
５９． データブロックのサイズは、可変である実施態様５６〜５７のいずれかに記載の方法。
６０． ＰＤＤの送信が失敗すると、暗号化済みデータブロックおよびＰＤＵのうちの１つを複数のサブレベルＰＤＵにセグメント化するステップをさらに備えた実施態様５６〜５９のいずれかに記載の方法。
６１． セグメンテーションバージョン識別子をインクリメントするステップを含む実施態様６０の方法。
６２． 複数のＰＤＵを再送するステップをさらに備えた実施態様６０〜６１のいずれかに記載の方法。
６３． 前のＰＤＵのＨ−ＡＲＱプロセスを終了するステップをさらに備えた実施態様５６〜６２のいずれかに記載の方法。
６４． Ｎｏｄｅ−Ｂ、およびａＧＷを含む無線通信システムにおいてデータセキュリティおよびＡＲＱを実装するためのＷＴＲＵ。
６５． 送信するためのアップリンクデータブロックを暗号化し、ａＧＷによって暗号化されたダウンリンクデータブロックを解読する暗号化エンティティを含む実施態様６４のＷＴＲＵ。
６６． ＷＴＲＵとＮｏｄｅ−Ｂとの間で、暗号化されたアップリンクデータブロックの送信、およびダウンリンクデータブロックの受信のためにＡＲＱ操作を行う外部ＡＲＱエンティティを含む実施態様６５のＷＴＲＵ。
６７． 暗号化エンティティは、汎用ＳＮを使用して、アップリンクデータブロックを暗号化する実施態様６５〜６６のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
６８． 暗号化エンティティは、汎用ＳＮをシードから導出する実施態様６７のＷＴＲＵ。
６９． シードは、ａＧＷおよびＷＴＲＵで知られている必要な送信シーケンス番号である実施態様６８のＷＴＲＵ。
７０． 必要な送信シーケンス番号は、ＰＤＣＰ ＳＮ、ＲＲＣメッセージＳＮ、およびＮＡＳメッセージＳＮのうちの１つである実施態様６９のＷＴＲＵ。
７１． 汎用ＳＮは、上位層エンティティによって割り当てられる実施態様６７のＷＴＲＵ。
７２． 上位層エンティティは、ＲＲＣエンティティ、ＮＡＳエンティティ、ＰＤＣＰエンティティのうちの１つである実施態様７１のＷＴＲＵ。
７３． 外部ＡＲＱエンティティは、アップリンクデータブロックを複数のＰＤＵにセグメント化する実施態様６６〜７２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
７４． 外部ＡＲＱエンティティは、ＡＲＱ ＳＮをＰＤＵのそれぞれに割り当てる実施態様７３のＷＴＲＵ。
７５． 外部ＡＲＱエンティティは、汎用ＳＮを第１のＰＤＵのみに添付する実施態様６７〜７４のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
７６． 外部ＡＲＱエンティティは、セグメントヘッダーをＰＤＵのそれぞれに添付する実施態様７３〜７５のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
７７． 外部ＡＲＱエンティティは、セグメントヘッダーを、パディングを含むＰＤＵのみに添付する実施態様７３〜７５のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
７８． 外部ＡＲＱエンティティは、少なくとも１つの前のＰＤＵの送信の失敗が起こると、アップリンクデータブロックおよびＰＤＵのうちの１つを、前のＰＤＵより小さいサイズの複数のサブレベルＰＤＵにセグメント化し、セグメンテーションバージョン識別子を増やすように構成されている実施態様７３〜７７のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
７９． 前のＰＤＵのＨ−ＡＲＱプロセスを終了する実施態様７３〜７８のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
８０． 外部ＡＲＱエンティティは、失敗したＰＤＵのみを再送するように構成されている実施態様７８〜７９のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
８１． 外部ＡＲＱエンティティは、複数の暗号化されたアップリンクデータブロックを１つのＰＤＵに連結する実施態様６６〜７２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
８２． 外部ＡＲＱエンティティは、セグメントヘッダーをＰＤＵに添付する実施態様８１のＷＴＲＵ。
８３． 外部ＡＲＱエンティティは、ＰＤＵがパディングを含んでいる場合のみ、セグメントヘッダーを添付する実施態様８１〜８２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
８４． 外部ＡＲＱエンティティは、ＰＤＵの送信が失敗すると、ＰＤＵを、少なくとも１つの暗号化されたアップリンクデータブロックをそれぞれ含む複数のサブＰＤＵに分けるように構成されている実施態様８１〜８３のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
８５． 外部ＡＲＱエンティティは、１つの暗号化されたアップリンクデータブロックから１つのＰＤＵを生成する実施態様６６〜７２のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
８６． ＡＲＱ ＳＮは、汎用ＳＮに組み込まれる実施態様８５のＷＴＲＵ。
８７． アップリンクデータブロックのサイズは、固定されている実施態様８５〜８６のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
８８． アップリンクデータブロックのサイズは、可変である実施態様８５〜８６のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
８９． 外部ＡＲＱエンティティは、ＰＤＵの送信が失敗すると、暗号化されたアップリンクデータブロックおよびＰＤＵのうちの１つを複数のサブレベルＰＤＵにセグメント化し、セグメンテーションバージョン識別子を増やすように構成されている実施態様８５〜８８のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
９０． 前のＰＤＵのＨ−ＡＲＱプロセスを終了する実施態様８５〜８９のいずれかに記載のＷＴＲＵ。
９１． データセキュリティおよびＡＲＱを実装するためのＰＤＵ。
９２． データブロックのセグメントを識別するＡＲＱ ＳＮを含む実施態様９１のＰＤＵ。
９３． セグメントヘッダーが続くかどうかを示す拡張子を含む実施態様９２のＰＤＵ。
９４． 汎用ＳＮは、データブロックの暗号化に使用される実施態様９２〜９３のいずれかに記載のＰＤＵ。
９５． 汎用ＳＮを使用することによって暗号化される少なくとも１つのデータ部分を含む実施態様９４のＰＤＵ。
９６． 対応するデータ部分の終点を示す長さインジケータ、および別のセグメントが続くかどうかを示すセグメント拡張子を含む少なくとも１つのセグメントヘッダーをさらに含む実施態様９２〜９５のいずれかに記載のＰＤＵ。
９７． パディングをさらに含む実施態様９２〜９６のいずれかに記載のＰＤＵ。
９８． ＡＲＱ ＳＮは、汎用ＳＮに組み込まれる実施態様９２〜９７のいずれかに記載のＰＤＵ。
本発明の特徴および要素は、好ましい実施形態に、特定の組み合わせで記載されているが、各特徴または要素は、好ましい実施形態の他の特徴および要素無しで単独で使用したり、本発明の他の特徴および要素の有無に関わらず、様々な組み合わせで使用したりすることができる。本発明に提供されている方法またはフロー図は、汎用コンピュータまたはプロセッサによって実行するためにコンピュータ可読記憶媒体において実体的に具体化されるコンピュータプログラム、ソフトウェア、ファームウェアにおいて実装することができる。コンピュータ可読記憶媒体の例には、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリ装置、内部ハードディスクや取外式ディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、およびＣＤ−ＲＯＭディスクやデジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体などがある。
適したプロセッサには、一例として、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと関連する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、他の任意のタイプの集積回路（ＩＣ）、および／または状態機械などがある。
ソフトウェアに関連するプロセッサは、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、ユーザ機器（ＵＥ）、端末、基地局、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、または任意のホストコンピュータで使用するための無線周波数トランシーバを実装するために使用することができる。ＷＴＲＵは、カメラ、ビデオカメラモジュール、テレビ電話、スピーカフォン、バイブレーション装置、スピーカ、マイクロフォン、テレビトランシーバ、ハンズフリーヘッドセット、キーボード、Ｂｌｕｅｔｈｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、周波数変調（ＦＭ）無線ユニット、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）表示装置、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザ、および／または任意の無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）モジュールなど、ハードウェアおよび／またはソフトウェアに実装されたモジュールと共に使用することができる。
従来の３Ｇ ＵＴＲＡＮを示す図である。 提案されたＬＴＥネットワークアーキテクチャを、外部ＡＲＱエンティティに関して示す図である。 本発明によって構成された無線通信システムを示す図である。 本発明によって構成された暗号化済みデータブロックを示す図である。 本発明によるセグメント化されたＰＤＵの例を示す図である。 本発明によるセグメント化されたＰＤＵの例を示す図である。 本発明による連結されたＰＤＵの例を示す図である。 本発明による１対１マッピングによって生成されたＰＤＵの例を示す図である。 本発明によるＷＴＲＵとｅＮｏｄｅ−Ｂとの間のセグメント化および再セグメント化の操作のプロセスを示すフロー図である。

Claims (25)

  1. データセキュリティおよび自動再送要求（ＡＲＱ）を実装するための無線送受信機（ＷＴＲＵ）であって、
    無線リンクコントローラ（ＲＬＣ）層の上位層において、データブロックに汎用シーケンス番号（ＳＮ）を割り当てるよう構成された暗号化エンティティと、
    送信のためのアップリンクデータブロックを暗号化し、前記ＲＬＣ層の上位層において、前記汎用ＳＮを使用し、ダウンリンクデータブロックを解読するよう構成された暗号化エンティティと、
    前記暗号化されたアップリンクデータブロックの送信、および前記ダウンリンクデータブロックの受信のためにＡＲＱ操作を実行するよう構成された外部自動再送要求（ＡＲＱ）エンティティであって、前記アップリンクデータブロックのＡＲＱ再送はＡＲＱ ＳＮを使用し、発展型Ｎｏｄｅ−Ｂに配置されたＡＲＱ機能により実行される外部ＡＲＱエンティティと
    を備えたことを特徴とするＷＴＲＵ。
  2. 前記暗号化エンティティは、前記汎用ＳＮをシードから導出することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  3. 前記シードは、前記ａＧＷおよび前記ＷＴＲＵにおいて既知の要求された送信シーケンス番号であることを特徴とする請求項２に記載のＷＴＲＵ。
  4. 前記要求された送信シーケンス番号は、パケットデータ収束プロトコル（ＰＤＣＰ）シーケンス番号、無線リソース制御（ＲＲＣ）メッセージシーケンス番号、および非アクセス層（ＮＡＳ）メッセージシーケンス番号のうちの１つであることを特徴とする請求項３に記載のＷＴＲＵ。
  5. 前記汎用ＳＮは、上位層エンティティによって割り当てられることを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  6. 前記上位層エンティティは、無線リソース制御（ＲＲＣ）エンティティ、非アクセス層（ＮＡＳ）エンティティ、およびパケットデータ収束プロトコル（ＰＤＣＰ）エンティティのうちの１つであることを特徴とする請求項５に記載のＷＴＲＵ。
  7. 前記外部ＡＲＱエンティティは、前記アップリンクデータブロックを複数のパケットデータユニット（ＰＤＵ）にセグメント化することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  8. 前記外部ＡＲＱエンティティは、ＡＲＱ ＳＮを前記ＰＤＵのそれぞれに割り当てることを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
  9. 前記外部ＡＲＱエンティティは、前記汎用ＳＮを第１のＰＤＵのみに添付することを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
  10. 前記外部ＡＲＱエンティティは、セグメントヘッダーを前記ＰＤＵのそれぞれに添付することを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
  11. 前記外部ＡＲＱエンティティは、セグメントヘッダーを、パディングを含むＰＤＵのみに添付することを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
  12. 前記外部ＡＲＱエンティティは、少なくとも１つの前のＰＤＵの送信が失敗すると、前記アップリンクデータブロックおよび前記ＰＤＵのうちの１つを、前のＰＤＵより小さいサイズの複数のサブレベルＰＤＵにセグメント化し、セグメンテーションバージョン識別子を増やすように構成されることを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
  13. 前記前のＰＤＵのハイブリッド自動再送要求（Ｈ−ＡＲＱ）プロセスを終了することを特徴とする請求項１２に記載のＷＴＲＵ。
  14. 前記外部ＡＲＱエンティティは、失敗したＰＤＵのみを再送するように構成されることを特徴とする請求項７に記載のＷＴＲＵ。
  15. 前記外部ＡＲＱエンティティは、複数の暗号化されたアップリンクデータブロックを１つのパケットデータユニット（ＰＤＵ）に連結することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  16. 前記外部ＡＲＱエンティティは、セグメントヘッダーを前記ＰＤＵに添付することを特徴とする請求項１５に記載のＷＴＲＵ。
  17. 前記外部ＡＲＱエンティティは、前記ＰＤＵがパディングを含んでいる場合にのみ、セグメントヘッダーを添付することを特徴とする請求項１５に記載のＷＴＲＵ。
  18. 前記外部ＡＲＱエンティティは、前記ＰＤＵの送信が失敗すると、前記ＰＤＵを、少なくとも１つの暗号化されたアップリンクデータブロックをそれぞれ含む複数のサブＰＤＵに分けるように構成されることを特徴とする請求項１５に記載のＷＴＲＵ。
  19. 前記外部ＡＲＱエンティティは、１つの暗号化されたアップリンクデータブロックから１つのパケットデータユニット（ＰＤＵ）を生成することを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
  20. 前記汎用ＳＮには、ＡＲＱ ＳＮが組み込まれることを特徴とする請求項１９に記載のＷＴＲＵ。
  21. 前記アップリンクデータブロックのサイズは、固定されていることを特徴とする請求項２０に記載のＷＴＲＵ。
  22. 前記アップリンクデータブロックのサイズは、可変であることを特徴とする請求項２０に記載のＷＴＲＵ。
  23. 前記外部ＡＲＱエンティティは、前記ＰＤＵの送信が失敗すると、前記暗号化されたアップリンクデータブロックおよび前記ＰＤＵのうちの１つを複数のサブレベルＰＤＵにセグメント化し、セグメンテーションバージョン識別子を増やすように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載のＷＴＲＵ。
  24. 前記前のＰＤＵのハイブリッド自動再送要求（Ｈ−ＡＲＱ）プロセスは終了されることを特徴とする請求項２３に記載のＷＴＲＵ。
  25. 無線送受信機（ＷＴＲＵ）により実装される、データセキュリティおよび自動再送要求（ＡＲＱ）を実装するための方法であって、
    無線絵インクコントローラ（ＲＬＣ）層の上位層において、データブロックに汎用シーケンス番号（ＳＮ）を割り当てるステップと、
    前記ＲＬＣ層の上位層において、前記ＳＮを使用し、前記データブロックを暗号化するステップと、
    前記暗号化されたデータブロックから少なくとも１つのパケットデータユニット（ＰＤＵ）を生成するステップであって、前記暗号化されたデータブロックをセグメント化するか連結するかのいずれかのステップを含むステップと、
    前記少なくとも１つのＰＤＵにＡＲＱ ＳＮを割り当てるステップと、
    前記少なくとも１つのＰＤＵを発展型Ｎｏｄｅ−Ｂに送信するステップと、
    前記ｅＮＢに配置されたＡＲＱ機能から否定応答（ＮＡＣＫ）を受信するステップと、
    前記少なくとも１つのＰＤＵのＡＲＱ再送を前記ｅＮＢに送信するステップと
    を備えたことを特徴とする方法。
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