JP4944115B2

JP4944115B2 - 無線通信システムにおけるハッシュ値を用いた接続設定

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Publication number: JP4944115B2
Application number: JP2008532607A
Authority: JP
Inventors: ヨハントルスナー，; マッツサグフォルス，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: US7783730B2; EP1770942B1; ATE425648T1; CN101449539B; DE602005013230D1; CN101449539A; BRPI0616482A2; BRPI0616482B1; US20090222524A1; WO2007038999A1; JP2009523328A; ES2321847T3; EP1770942A1

Description

本発明は無線通信システムに関する。

現在のユニバーサル移動電話システム（ＵＭＴＳ：Universal Mobile Telecommunication System）ネットワークでは、多くのその他のネットワークと同様に、接続設定時間が重要である。これは、膨大な量のデータが立ち上げメッセージとしてユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）とネットワーク資源との間で送信されるという事実にある程度は起因する。

図１は、ネットワーク資源２がユーザ装置４とエアインタフェース６を介して通信する通信ネットワークを示す。ネットワーク資源２はアンテナ２１を備え、ユーザ装置４はアンテナ４１を備える。ネットワーク資源２とユーザ装置４とは、アンテナ２１および４１を介し、エアインタフェース６を介して、通常のやり方で通信する。ネットワーク資源２とユーザ装置４との間で通信が成り立つには、それらの間の接続を立ち上げる必要がある。

ＵＭＴＳネットワークにおいてユーザ装置とネットワーク資源との間の接続を確立する一般的な信号伝達シーケンスを添付の図面の図２に示す。

図２にからわかるように、ユーザ装置とネットワーク資源との間で一連のメッセージが転送されるが、メッセージは通常、所轄のネットワーク資源との接続を立ち上げたいユーザ装置によって開始される。あるいは、ネットワーク資源が接続設定手順を開始してもよい。

上述の通常の接続立ち上げ技術は多数のメッセージを使用しており、従って、ユーザ装置とネットワーク資源との間で大量のデータを転送する必要がある。このため、接続の立ち上げに要する時間は相当長くなる。従って、接続の立ち上げに要する時間を削減できる技術の提供が望まれる。

本発明の一態様の実施形態では、第１および第２のピアエンティティ（peer entity）間の接続立ち上げ時に、接続設定情報をハッシュ値へと凝縮する。そのハッシュ値の交換により、ネットワーク資源とＵＥは、その情報がＵＥとネットワーク資源の両方で使用可能かどうかを判別できる。本方法は、伝送されるメッセージの大きさを大幅に削減でき、またメッセージ（またはメッセージ群）を完全に省略できる場合もある。ハッシュ値は、応答情報についての返信ハッシュ値を使用して、特定の接続設定メッセージ中に格納された情報に関わることができる。あるいは、ハッシュ値は少なくとも接続設定の一部のコンパクト表現であってもよい。

通常の設定メッセージの代わりに、複数のハッシュ値を第１および第２のピアエンティティ間で転送することもできる。

本発明の第１の態様によれば、無線通信ネットワークにおける第１および第２のピアエンティティ間の接続を設定する方法が提供され、その方法は第１および第２のピアエンティティ間でハッシュ値を送信する工程を含み、そのハッシュ値は第１および第２のピアエンティティ間の接続設定手順に関する情報のコンパクト表現である。

本発明の別の態様によれば、第１および第２のピアエンティティ間でハッシュ値を送信することができる接続設定ユニットを備えた無線通信ネットワークが提供され、そのハッシュ値は第１および第２のピアエンティティ間の接続設定手順に関する情報のコンパクト表現である。

本発明の別の態様によれば、無線通信ネットワークと通信することができる移動端末が提供され、その移動端末は通信ネットワークのネットワーク資源にハッシュ値を送信することができる接続設定ユニットを備え、そのハッシュ値は移動端末とネットワーク資源との間の接続設定手順に関する情報のコンパクト表現である。

したがって、本発明の実施形態は、ハッシュ値を使用することによりメッセージの大きさおよび送信メッセージの数を最小化する役割を持つ。ハッシュ値はメッセージ中の情報のコンパクト表現であり、例えば、巡回冗長チェック（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）または完全性保護チェックサム（integrity protection checksum）である。

従って、そのようなシステムは、ネットワーク資源とユーザ装置との間の転送データ量を削減することにより、接続設定の速度を増大できる。

以下では、信号伝達遅延を最適化するためにハッシュ値を使用する種々の選択肢を説明する。それらの選択肢を組み合わせて、シーケンス中の異なるメッセージに対して異なる選択肢を使用したり、またはメッセージ中の異なる情報要素に対して異なる選択肢を使用することさえできる。

図３は、本発明のある態様を実施する通信システムを示す。そのシステムは、先のと同様、ユーザ装置４とエアインタフェース６を介して通信するネットワーク資源２を備える。ネットワーク資源２はコントローラ２２に接続されたアンテナ２１を備える。コントローラ２２はアンテナ２１を使用してデータを送信および受信する役割を持ち、またネットワーク資源２のサービスおよび機能を提供する役割を持つ。ユーザ装置４はコントローラ４２を備え、それはユーザ装置４のアンテナ４１との通信を処理する役割を持つ。

上述のように、ユーザ装置４がネットワーク資源２と通信するには、それら２つの間の接続を立ち上げる必要がある。

図４は本発明を実施する第１の方法における工程を示す。この実施形態を図３および４を参照して説明しよう。この実施形態では、最初の接続設定手順の間に、ＵＥ４およびネットワーク資源２は設定シーケンス中のメッセージｋ＝１・・・Ｎの各々についてハッシュ値Ｈ１・・・ＨＮを算出して、記憶する。

以下の説明では、ＵＥ４が接続設定手順を開始する第１のピアエンティティであるとし、ネットワーク資源２は第１のピアエンティティが通信する第２のピアエンティティであるとする。しかし、容易に理解されようが、ネットワーク資源が接続設定を開始することもできて、第１のピアエンティティであるとし、ＵＥ４が第２のピアエンティティであるとすることもできる。

その後の接続設定は工程Ａで始まり、その時、ＵＥ４は接続設定メッセージＭ１をネットワーク資源２に送信する。メッセージＭ１には、期待される応答メッセージ（メッセージＭ２）についての記憶されたハッシュ値Ｈ２が付加される。ネットワーク資源２は受信したハッシュ値Ｈ２を、それが応答として送信するつもりのメッセージ（Ｍ２）についての記憶されたハッシュ値と比較する（工程Ｂ）。記憶されたハッシュ値と受信したハッシュ値が同じ場合、ネットワーク資源２には、ＵＥ４がメッセージＭ２中で使用可能な情報を既に持っていることがわかる。したがって、完全なＭ２メッセージを送信する必要はない。代わりに、ネットワーク資源はごく短い表示メッセージＭ２’を送信する（工程Ｄ）ことにより、ＵＥ４は記憶された設定を使用するべきことを知らせる。そのメッセージＭ２’に対して、ネットワーク資源２はメッセージＭ３についての記憶されたハッシュ値Ｈ３を付加する。Ｈ２の記憶された値と受信した値が同じでない場合、完全なメッセージＭ２がネットワーク資源２からユーザ装置４へ、ハッシュ値Ｈ３を付加して送信される（工程Ｃ）。

その後ネットワーク資源２およびユーザ装置４は、接続設定手順中の後続メッセージに対してこれらの工程を繰り返す。工程Ｅ、ＦおよびＧは、第３のメッセージＭ３についてのプロセスを示す。

メッセージシーケンスの全体が以前の信号伝達シーケンスと同じである場合、第１のメッセージ以外の全てのメッセージは、ハッシュ値および記憶された情報が有効との表示のみを含む。信号伝達シーケンス中に以前のシーケンスとは異なる情報があった場合、その情報を含む適当なメッセージＭｎそのものが送信され、その時はハッシュ値は一致しない。

本方法には、期待される応答メッセージについてのハッシュ値を送信メッセージに付加する代わりに、そのピアエンティティ（ネットワーク資源またはＵＥ４）から期待される幾つものメッセージについてのハッシュ値を、１つのメッセージに付加する変形版もある。

例えば、メッセージＭ１に対して、ＵＥ４はメッセージ２、４、６・・・等についてのハッシュ値を付加する。応答メッセージＭ２に対して、ネットワーク資源はメッセージ３、５、７・・・等についてのハッシュ値を付加する。メッセージのシーケンスが以前のシーケンスと同じ内容を持つ場合は、設定シーケンスの全体はメッセージＭ１およびＭ２の２つのみとなろう。この技術を使用すると、ネットワーク資源２およびユーザ装置４の各々からの最初のメッセージのみが、変更のあるメッセージがあればそれも一緒に、転送される。

図５は、本発明の別の態様を実施する第２の方法における工程を示すフローチャートである。図３および５を参照しながら本方法を説明しよう。本方法もまた、ユーザ装置４とネットワーク資源２との間の最初の接続立ち上げの後の、それら２つの装置間の接続立ち上げに関している。この後続の接続設定は、関係するネットワークの外へユーザ装置が移動することは普通にはないので、ネットワーク中の大部分のユーザ装置について実際に起こることである。

ここでもまた、ＵＥ４が接続設定手順を開始するとして説明するが、ネットワーク資源２がその手順を開始してもよい。

工程Ａで、ユーザ装置４は接続設定要求をエアインタフェースを介してネットワーク資源２に送信する。そこでネットワーク資源２は、メッセージＭ１を送信して、ユーザ装置４に応答しなければならない。しかし、この実施形態ではハッシュ値Ｈ１、これはメッセージＭ１についてのものである、を送信する。先に述べたように、ハッシュ値はメッセージ中の情報のコンパクト表現（例えば、巡回冗長チェックまたは完全性保護チェックサム）である。ハッシュ値はそれに対応するメッセージより遥かに小さく、そのためハッシュ値Ｈ１の送信はメッセージＭ１全体を送信するより遥かに効率的である。受信側装置（この場合ユーザ装置４）は待っていたメッセージについてのハッシュ値が最近の接続設定中に受信した同じメッセージについてのハッシュ値と一致するかどうかを判定する検査を行う（工程Ｃ）。これが事実と異なる場合、それはメッセージＭ１に変更があったということであり、そこでユーザ装置４はネットワーク資源２に再送指示を送信して（工程Ｄ）、ネットワーク資源がメッセージＭ１を完全に送信する（工程Ｅ）よう促す。

それ以上のメッセージが必要でない場合（工程Ｆ）、接続設定は完了とみなされる(工程Ｇ)。なお、それ以後の全てのメッセージについては、メッセージＭＮについてのハッシュ値で説明する。ハッシュ値ＨＮが、以前に受信したメッセージＮについてのハッシュ値に一致する場合（工程Ｉ）、それ以後のメッセージを使用して接続設定が継続される。しかし、ハッシュ値ＨＮが既に受信したものと一致しない場合、受信側装置から再送指示が送信され（工程Ｊ）、送信側装置はメッセージＮを完全な形で送信する(工程Ｋ)。それ故に、本発明のこの実施形態では、変更のあったメッセージのみが完全な形で送信され、また本技術では、ユーザ装置４とネットワーク資源２との間で、メッセージが最後に送信されたとき以後変更のないメッセージを送信することはないことが理解されよう。

第１の実施形態では、ハッシュ値Ｈ、・・・Ｈｎの送信は接続設定シーケンスの全体に対して適用される。対案の実施形態では、ハッシュ値は、同一ネットワーク中の異なるシーケンス間で不変である蓋然性の高い選ばれたメッセージに対して使用できる。

この第２の実施形態では、ハッシュ値は日和見的やり方で使用される。すなわち、先述のように、受信側がメッセージ中の情報を既に持っていると仮定される。この場合、メッセージ全体ではなく、メッセージのハッシュ値のみが転送される。ピアエンティティがメッセージｋについてのハッシュ値を受信すると、それは記憶されたそのメッセージについてのハッシュ値と比較する。ハッシュ値が一致した場合、受信側エンティティはそのまま信号伝達シーケンスを継続し、シーケンス中の次のメッセージを伝えることが、そのエンティティ中でその情報が確かに利用できたことを知らせる役に立とう。受信側エンティティ中のハッシュ値が受信したハッシュ値と一致しない場合、完全なメッセージを伝えるよう要求するために、失敗表示が送信される。

メッセージが同じ（すなわち、ハッシュ値が同じ）ときは、完全なメッセージを使用するより信号伝達が高速であろうことはわかる。しかし、動作が成功しなかった場合は完全なメッセージが転送されねばならず、その結果、全遅延は通常の信号伝達シーケンスより大きくなり得る。したがって、本方法は理想的には、メッセージ情報がピアエンティティ中で既に利用できる確率が高い場合にのみ使用するべきである。

図６は、接続設定技術における送信メッセージを示しており、この例では、それは８個の情報要素ＩＥ１からＩＥ２を含んでいる。情報要素は、関連する機能を参照するパラメータまたはパラメータ群である。

メッセージ中の情報は、情報の変更頻度に従ってグループ分けできる。「非常に静的な」情報（ＩＥ１、ＩＥ２）は、どの接続設定についても同じままの可能性が大きい情報、すなわち、ネットワーク実装に依存するパラメータ、である。やや静的な情報（ＩＥ３からＩＥ６）は、変更はあるかもしれないが、継起する接続設定では同じである可能性が大きい情報である。最後に、動的な情報（ＩＥ７，ＩＥ８）は、頻繁に変更されるパラメータを含む。

以上で説明した方法は、従って、様々な情報要素（メッセージ）に対して選択的に適用してよい。

例えば、動的な情報（ＩＥ７−８）は常にそのものを送信でき、一方、静的およびやや静的な情報（ＩＥ１−６）は、以上で述べた技術を使用して、ハッシュ値により指示できる。

本発明の別の実施形態では、第１および第２のピアエンティティ間で送信されるハッシュ値は、メッセージ自体の中に記憶する情報より以上に詳しい接続設定を表現する。確認のハッシュ値を設定内容に関係付けることもできる。そのような実施形態では、ハッシュ値が接続設定を表すか確認を表すかの違いはあるが、先述の方法に即して動作する。

第１および第２のピアエンティティが、種々の設定および応答についての複数のハッシュ値を記憶する実施形態もある。接続要求に依存して、異なるハッシュ値および応答がピアエンティティ間で転送されてもよい。

本発明の実施形態を使用して、非常に静的な傾向にある設定データの信号伝達遅延を減らすことが可能である。特に、本発明の方法は、無線システムにおけるチャンネル立ち上げ時間を大幅に減らすことができる。

特別な事例として、大部分の時間をそれ「自身の」ネットワーク中に留まるＵＥのケースがある。そのようなケースでは、設定を「苦心して符号化」しなくても、ＵＥとネットワーク間の情報の交換を大幅に削減できる。同じＵＥがローミングにより別のネットワークに移動するケース（または運用者がある準静的なパラメータを再設定しようと決心する場合）では、最初の設定は（今日でのケースと同様）やや長時間を要するが、その後の設定遅延はやはり小さくなろう。

無線通信ネットワークを示す。無線通信ネットワークにおける接続設定を示す。本発明のある態様を実施する無線通信ネットワークを示す。本発明の別の態様を実施する第１の方法を示すフローチャートである。本発明の別の態様を実施する第２の方法を示すフローチャートである。接続設定メッセージを示す。

Claims

無線通信ネットワークにおける第１および第２のピアエンティティ（２，４）間の接続を設定する方法であって、
前記第１及び第２のピアエンティティ（２，４）間で送信される一連の設定メッセージ中の、前記各設定メッセージ（Ｍ１，...，ＭＮ）についてのそれぞれのハッシュ値（Ｈ１，...，ＨＮ）を、前記第１および第２の各ピアエンティティにおいて記憶する工程と、
前記第１および第２のピアエンティティ（２，４）間で、前記第１および第２のピアエンティティ（２，４）間の接続設定手順に関する情報のコンパクト表現であるハッシュ値（Ｈ１，...，ＨＮ）を送信する工程と、
前記一連の設定メッセージ中の各設定メッセージ（Ｍ１，...，ＭＮ）について、その設定メッセージ（Ｍ１，...，ＭＮ）についてのハッシュ値（Ｈ１，...，ＨＮ）を前記第１および第２のピアエンティティ（２，４）間で転送し、転送されたハッシュ値（Ｈ１，...，ＨＮ）が対応する記憶されたハッシュ値（Ｈ１，...，ＨＮ）に一致しない場合、そのハッシュ値についての設定メッセージ（Ｍ１，...，ＭＮ）を転送する工程とを有し、
前記ハッシュ値（Ｈ１，...，ＨＮ）は、前記設定メッセージ（Ｍ１，...，ＭＮ）に含まれた、予めグループ分けされた静的な情報について用いられ、
前記送信する工程では、前記設定メッセージ（Ｍ１，...，ＭＮ）に含まれた、予めグループ分けされた動的な情報については、そのまま送信されることを特徴とする方法。
前記一連の接続設定メッセージ中の各設定メッセージ（Ｍ１，…，ＭＮ）についてのそれぞれのハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）を記憶する工程と、
第１の設定メッセージ（Ｍ１）を前記第１のピアエンティティ（２）から前記第２のピアエンティティ（４）へ転送する工程と、
前記一連のメッセージ中の第２の設定メッセージ（Ｍ２）についてのハッシュ値（Ｈ２）を前記第１のピアエンティティ（２）から前記第２のピアエンティティ（４）へ転送する工程と、
前記第２の設定メッセージ（Ｍ２）についての前記ハッシュ値（Ｈ２）が、前記第２のピアエンティティ（４）に記憶されたそのメッセージについてのハッシュ値に一致する場合には、前記一連のメッセージ中の前記第２の設定メッセージ（Ｍ２）に対する短縮形の確認メッセージ（Ｍ２ ¹ ）を前記第２のピアエンティティ（４）から前記第１のピアエンティティ（２）へ転送する工程、および前記第２のピアエンティティ（４）から前記第１のピアエンティティ（２）へ前記一連のメッセージ中の第３の設定メッセージ（Ｍ３）についてのハッシュ値（Ｈ３）を転送する工程と、または、
前記第２の設定メッセージ（Ｍ２）についての前記ハッシュ値（Ｈ２）が、前記第２のピアエンティティ（４）に記憶されたそのメッセージ（Ｍ２）についてのハッシュ値（Ｈ２）に一致しない場合には、前記第２の設定メッセージ（Ｍ２）を前記第２のピアエンティティ（４）から前記第１のピアエンティティ（２）へ転送する工程、および前記一連のメッセージ中の第３の設定メッセージ（Ｍ３）についてのハッシュ値（Ｈ３）を前記第２のピアエンティティ（４）から前記第１のピアエンティティ（２）へ転送する工程と
をさらに有する請求項１に記載の方法。
前記設定メッセージ（Ｍ１，…，ＭＮ）が誤りメッセージの転送に応えて転送される請求項１に記載の方法。
設定メッセージ（Ｍ１，…，ＭＮ）についてのハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）を前記第１のピアエンティティ（２）から前記第２のピアエンティティ（４）へ送信する工程と、
前記ハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）が前記第２のピアエンティティ（４）に記憶されたハッシュ値に一致する場合、前記第１のピアエンティティ（２）において、短縮形の確認メッセージ（Ｍ１ ¹ ，…，ＭＮ ¹ ）を前記第２のピアエンティティ（４）から受信する工程、
または、前記ハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）が前記第２のピアエンティティ（４）に記憶されたハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）に一致しない場合、前記第１のピアエンティティ（２）において、誤りメッセージを前記第２のピアエンティティ（４）から受信する工程、および誤りメッセージの受信に応えて、前記設定メッセージ（Ｍ１，…，ＭＮ）を前記第１のピアエンティティ（２）から前記第２のピアエンティティ（４）へ送信する工程と
をさらに有する請求項１に記載の方法。
前記第２のピアエンティティ（４）において、設定メッセージ（Ｍ１，…，ＭＮ）についてのハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）を前記第１のピアエンティティ（２）から受信する工程と、
前記ハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）が、前記第２のピアエンティティ（４）に記憶されたハッシュ値に一致する場合、前記第２のピアエンティティ（４）から短縮形の確認メッセージ（Ｍ１ ¹ ，…，ＭＮ ¹ ）を前記第１のピアエンティティへ送信する工程、
または、前記ハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）が、前記第２のピアエンティティ（４）に記憶されたハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）に一致しない場合、前記第２のピアエンティティ（４）から誤りメッセージを前記第１のピアエンティティ（２）へ送信する工程、および誤りメッセージの送信に応えて、前記第２のピアエンティティ（４）において前記設定メッセージ（Ｍ１，…，ＭＮ）を前記第１のピアエンティティ（２）から受信する工程と
をさらに有する請求項１に記載の方法。
第１の設定メッセージ（Ｍ１）を前記第１のピアエンティティ（２）から前記第２のピアエンティティ（４）へ送信する工程と、
前記第１のピアエンティティ（２）から前記第２のピアエンティティ（４）へ転送する前記設定メッセージ（Ｍ１，…，ＭＮ）の全てについてのハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）を、前記第２のピアエンティティ（４）へ送信する工程と、
前記ハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）を記憶されたハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）と比較する工程と、
前記比較の結果の表示を前記第１のピアエンティティ（２）へ送信する工程と、
記憶されたハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）に一致しないハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）についての設定メッセージ（Ｍ１，…，ＭＮ）を前記第１のピアエンティティ（２）から前記第２のピアエンティティ（４）へ送信する工程と
をさらに有する請求項１に記載の方法。
無線通信ネットワークであって、
第１および第２のピアエンティティ（２，４）間の接続設定手順に関する情報のコンパクト表現であるハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）を前記第１および第２のピアエンティティ（２，４）間で送信することができる接続設定ユニットを備え、
前記接続設定ユニットが、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法に従って動作するネットワーク。
前記第１のピアエンティティ（２）が移動端末である請求項７に記載のネットワーク。
前記第２のピアエンティティ（４）が、前記通信ネットワークのネットワーク資源によって備えられる請求項７に記載のネットワーク。
無線通信ネットワークと通信することができる移動端末（２）であって、
通信ネットワークのネットワーク資源に、前記移動端末（２）と前記ネットワーク資源（４）との間の接続設定手順に関する情報のコンパクト表現であるハッシュ値（Ｈ１，…，ＨＮ）を送信することができる接続設定ユニットを備え、
前記接続設定ユニットが、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法に従って動作し、前記移動端末が前記第１のピアエンティティを内蔵する移動端末。
接続設定データおよび記憶された接続設定データについてのハッシュ値を記憶する記憶ユニットを備える請求項１０に記載の移動端末。