JP5784778B2 - 無線通信システムにおいてパケットを暗号化及び再配列すること - Google Patents

Description

本開示は、一般に、通信に関し、更に詳しくは、無線通信システムにおいて、パケットを暗号化及び再配列する技術に関する。

（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９の下の優先権主張）
本特許出願は、本明細書の譲受人に譲渡され、本明細書において参照により明らかに組み込まれる、２００５年４月２６日出願の「無線通信システムにおける通信処理遅延を低減すること」（Reducing Communication Processing Delays in a Wireless Communication System）と題された米国仮出願第６０／６７５，２７７号と、２００６年３月２１日出願の「無線通信システムにおける通信処理遅延を低減すること」（Reducing Communication Processing Delays in a Wireless Communication System）と題された米国仮出願第６０／７８４，８７６号との優先権を主張する。

無線通信システムは、音声、ビデオ、パケットデータ、ブロードキャスト、メッセージング等のような様々な通信サービスを提供するために広く展開されている。これらのシステムは、利用可能なシステムリソースの共有により、多数のユーザの通信をサポートできる多元接続システムでありうる。そのような多元接続システムの例は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、周波数分割多元接続（ＥＤＭＡ）システム、及び、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムを含む。

無線通信システムは、例えば、受信パケットの再配列、欠落したパケットの検出、誤って受信された又は欠落した受信パケットの再送信のような様々なパケットのためにラジオリンク制御（ＲＬＣ）を利用しうる。ＲＬＣは、一般に、これら機能を遂行するために、各パケットにシーケンス番号を追加する。ＲＬＣは一般に、ラジオ通信を提供する基地局から離れている内部ネットワークエンティティに存在する。従って、ＲＬＣのための受信機から送信機へのフィードバックが、更なる遅延を招くかもしれない。この遅延を低減するために、ＲＬＣは基地局に移されるかもしれない。しかしながら、基地局にＲＬＣを実装すると、他の問題を引き起こしうる。例えば、ユーザが、ある基地局から別の基地局へハンドオーバされうる。基地局から受信したパケットをユーザが適切に再配列できるように、両基地局におけるＲＬＣエンティティは、シーケンス番号を同期させる必要があるだろう。

ここでは、暗号化及び再配列のために単一のフルシーケンス番号を用いる技術が、記述される。これら技術は、各パケットのオーバヘッドを低減し、ハンドオーバの間、ＲＬＣについて同期化されたシーケンス番号を提供しうる。

本発明の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサ及びメモリを含む装置が記載される。プロセッサは、入力されたパケットを暗号化して、暗号化パケットを取得する。入力された各パケットは、フルシーケンス番号を用いて暗号化される。その後、プロセッサは、暗号化パケットに対する出力パケットを生成する。各出力パケットは、再配列のために使用されフルシーケンス番号から導かれる部分シーケンス番号を含む。

別の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサ及びメモリを含む装置が記載される。プロセッサは、無線通信システムにおいて、少なくとも１つの基地局からパケットを受信する。受信した各パケットは、再配列のために使用される部分シーケンス番号を含む。プロセッサは、受信したパケットを、受信した各パケットに含まれる部分シーケンス番号を用いて暗号化する。

別の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサ及びメモリを含む装置が記載される。プロセッサは、ネットワークエンティティから、入力されたパケットを受信する。入力された各パケットは、入力されたパケットを暗号化するために使用されるフルシーケンス番号から導かれる追加シーケンス番号を含む。プロセッサは、入力されたパケットの出力パケットを生成する。各出力パケットは、再配列のために使用され入力された各パケットにおける追加シーケンス番号から導かれる部分シーケンス番号を含む。その後、プロセッサは、ユーザ機器（ＵＥ）へ出力パケットを送る。

また別の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサ及びメモリを含む装置が記載される。プロセッサは、ＵＥからパケットを受信する。受信された各パケットは、再配列に使用される部分シーケンス番号を含む。プロセッサは、受信した各パケットに含まれる部分シーケンス番号に基づいて、受信したパケットを再配列する。その後、プロセッサは、再配列されたパケットに対する出力パケットを生成する。各出力パケットは、解読のために使用され受信した各パケットに含まれる部分シーケンス番号から導かれる追加シーケンス番号を含む。プロセッサは、この出力パケットをネットワークエンティティへ転送する。

また別の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサ及びメモリを含む装置が記載される。プロセッサは、ＲＬＣサブレイヤにおいて、高次レイヤから入力パケットを受け取る。各入力パケットは、入力パケットの順序を示すシーケンス情報を含む。プロセッサは、これら入力パケットの出力パケットを生成し、各入力パケットに含まれるシーケンス情報に基づいて、各出力パケットのＲＬＣシーケンス番号を導く。

また別の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサ及びメモリを含む装置が記載される。プロセッサは、多数の基地局の各々へ、パケットのセットを余分に送る。このセット内の各パケットは、異なるシーケンス番号を含み、多数の基地局に送られた複製パケットは、同じシーケンス番号を含む。

また別の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサ及びメモリを含む装置が記載される。プロセッサは、少なくとも１つのパケットを含み、パケットのシーケンス番号を用いて各パケットを暗号化し、各パケットの各バイト、又は各パケットに対してシーケンス番号をインクリメントする。

本発明の種々の局面及び実施形態が、以下に更に詳述される。

図１は、ＵＭＴＳネットワークにおけるＵＥを示す。 図２は、ＵＥ、ｅＮｏｄｅＢ、及び、アクセスゲートウェイのためのプロトコルスタックを示す。 図３Ａは、送信機における暗号化を示す。 図３Ｂは、受信機における解読を示す。 図４は、個別の暗号同期とＲＬＣシーケンス番号を用いるダウンリンク送信を示す。 図５は、暗号化とＲＬＣとの両方のためにフルシーケンス番号を用いるダウンリンク送信を示す。 図６は、暗号化とＲＬＣとの両方のためにフルシーケンス番号を用いるアップリンク送信を示す。 図７は、暗号化を開始する処理を示す。 図８は、送信機において行なわれる処理を示す。 図９は、受信機において行なわれる処理を示す。 図１０は、ダウンリンク送信のためにｅＮｏｄｅＢにおいて行なわれる処理を示す。 図１１は、アップリンク送信のためにｅＮｏｄｅＢにおいて行なわれる処理を示す。 図１２は、ＵＥ、ｅＮｏｄｅＢ、及びアクセスゲートウェイのブロック図を示す。

「典型的である」（exemplary）という用語は、本明細書において、「例、インスタンス、又は例示」として役立つことを意味するために使用される。本明細書において「典型的である」と記載された何れの実施形態も、他の実施形態によりも好適であるとか、有利であるとか必ずしも解釈される必要はない。

本明細書に記載された技術は、例えば、ＣＤＭＡシステム、ＴＤＭＡシステム、ＦＤＭＡシステム、及びＯＦＤＭＡシステムのような様々な無線通信システムのために使用されうる。ＣＤＭＡシステムは、例えば、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）、ｃｄｍａ２０００等のような１又は複数のラジオ技術を実現しうる。ｃｄｍａ２０００は、ＩＳ−２０００規格、ＩＳ−８５６規格、及びＩＳ−９５規格をカバーする。ＴＤＭＡシステムは、例えば、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ（ＧＳＭ（登録商標））のようなラジオ技術を実現しうる。これら様々なラジオ技術及び規格は、当該技術分野において周知である。Ｗ−ＣＤＭＡ及びＧＳＭは、「第３世代パートナシッププロジェクト」（３ＧＰＰ）と命名された組織からの文書に記載されている。ｃｄｍａ２０００は、「第３世代パーナシッププロジェクト２」（３ＧＰＰ２）と命名された組織からの文書に記載されている。明瞭さのために、これら技術は、以下において、特に、Ｗ−ＣＤＭＡを用いるユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（ＵＭＴＳ）ネットワークについて記載される。「システム」、「ネットワーク」という用語はしばしば、置換可能に使用される。明瞭さのために、３ＧＰＰという用語が、以下の説明のために多く使用される。

図１は、ＵＭＴＳネットワーク１００と通信するユーザ機器（ＵＥ）１１０を示す。ＵＥ１１０はまた、移動局、アクセス端末、加入者局等とも称されうる。ＵＥ１１０は、セルラ電話、無線デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、モデムカード、又は、その他の幾つか装置又はデバイスでありうる。

ＵＭＴＳネットワーク１００は、３ＧＰＰによって記載されたネットワークエンティティを含んでいる。ＵＥ１１０は、エアリンク接続によってエンハンストＮｏｄｅＢ（ｅＮｏｄｅＢ）１２０と通信しうる。ｅＮｏｄｅＢ１２０は、例えばモビリティ管理のように、従来のＮｏｄｅＢに対して増強された機能を提供しうる。ＵＥ１１０にデータサービスを提供するｅＮｏｄｅＢ１２０は、アクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）１３０と通信する。このデータサービスは、パケットデータ、ボイスオーバＩＰ（ＶｏＩＰ）、ビデオ、メッセージング等向けかもしれない。アクセスゲートウェイ１３０は、単一のネットワークエンティティであるか、あるいはネットワークエンティティの集合でありうる。例えば、アクセスゲートウェイ１３０は、当該技術で周知の１又は複数のラジオネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、サービス提供ＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）、ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）を備えうる。アクセスゲートウェイ１３０は、コア及び／又はデータネットワーク１４０（例えばインターネット）に接続しており、コア／データネットワーク１４０に接続している他のエンティティ（例えば、遠隔ホスト）と通信しうる。

ＵＭＴＳネットワーク１００は、ＵＥ１１０が現在通信しているサービス提供ネットワークでありうる。ＵＥ１１０は、ホームネットワークへ加入しているかもしれない。ＵＥ１１０がローミングしているのであれば、サービス提供ネットワークは、ホームネットワークと異なりうる。ホームネットワークは、ＵＥ１１０のためのセキュリティとその他の関連情報を格納するセキュリティセンタ１５０（例えば、ホーム環境／認証センタ）を含みうる。

図１に示すネットワークエンティティは、他の無線通信ネットワークでは、他の名前で称されうる。例えば、ｅＮｏｄｅＢ１２０は、基地局、アクセスポイント、基地トランシーバ局等とも称されうる。３ＧＰＰ２の場合、アクセスゲートウェイ１３０は、１又は複数のモバイル交換局（ＭＳＣ）、パケット制御機能（ＰＣＦ）、及びパケットデータサービス提供ノード（ＰＤＳＮ）を含みうる。

図２は、ｅＮｏｄｅＢ１２０を経由したＵＥ１１０とアクセスゲートウェイ１３０との間のデータ通信用の典型的なプロトコルスタック２００を示す。エンティティはそれぞれ、別のエンティティとの通信のためのプロトコルスタックを保持する。プロトコルスタックはそれぞれ、一般に、トランスポートレイヤ（図２に示さず）、ネットワークレイヤ（Ｌ３）、リンクレイヤ（Ｌ２）、及び物理レイヤ（Ｌ１）を含む。ＵＥ１１０は、送信制御プロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、又は、トランスポートレイヤにおけるその他幾つかのプトトコルを用いて遠隔ホスト（図２に示さず）と通信する。ＵＥ１１０及びアクセスゲートウェイ１３０は、ネットワークレイヤにおいて、インターネットプロトコルバージョン４（ＩＰｖ４）又はＩＰバージョン６（ＩＰｖ６）を使用してデータを交換しうる。（例えば、ＴＣＰ及び／又はＵＤＰのための）トランスポートレイヤデータは、ＩＰパケット内でカプセル化される。そしてＩＰパケットは、ＵＥ１１０とアクセスゲートウェイ１３０との間で交換される。

リンクレイヤは、一般に、無線ネットワーク技術に依存する。図２に示す実施形態では、ＵＥ１１０のリンクレイヤは、パケットデータ収束プロトコル（ＰＤＣＰ）、ラジオリンク制御（ＲＬＣ）、及び媒体アクセス制御（ＭＡＣ）のための３つのサブレイヤからなる。以下に、それらの機能を記述する。ＰＤＣＰは、アクセスゲートウェイ１３０において終了するが、ＲＬＣとＭＡＣはｅＮｏｄｅＢ１２０において終了する。ｅＮｏｄｅＢ１２０は、リンクレイヤ及び物理レイヤのための技術に依存したインタフェースを経由してアクセスゲートウェイ１３０と通信しうる。

図２は、トラッフィック／パケットデータを搬送するユーザプレーン用の典型的なプロトコルスタックを示す。シグナリングを運ぶ制御プレーン用のプロトコルスタックは、単純性のために示していない。ユーザプレーンプロトコルスタックについて、送信経路では、各レイヤ／サブレイヤが、次の高次レイヤ／サブレイヤからサービスデータユニット（ＳＤＵ）を受け取り、次の低次レイヤ／サブレイヤのためのプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）を生成する。所与のレイヤ／サブレイヤから送られたＰＤＵは、次の低次レイヤ／サブレイヤにおいて受け取られたＳＤＵである。所与のレイヤ／サブレイヤについて、そのレイヤのためのＳＤＵとＰＤＵとの間の１対１のマッピングが存在するかもしれないし、しないかもしれない。受信経路では、各レイヤ／サブレイヤが、次の低次レイヤ／サブレイヤからＰＤＵを受け取り、次の高次レイヤ／サブレイヤへＳＤＵを提供する。

リンクレイヤ内のプロトコルは、様々な機能を提供するように設計されうる。一般に、与えられた機能は、プロトコルのうちの何れかにおいて実現されうる。しかしながら、異なるプロトコルで与えられる機能を実現することは、異なる結果を与えうる。ＰＤＣＰ及びＲＬＣの具体的な実施形態について以下に示す。

ＰＤＣＰは、以下の機能を提供しうる。
●送信機及び受信機のそれぞれにおけるＩＰデータストリーム（例えば、ＴＣＰ／ＩＰヘッダ、又は、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰヘッダのための）のヘッダ圧縮及び解凍。
●無許可のデータ取得を防ぐための、送信機及び受信機それぞれにおけるデータの暗号化（ciphering）及び解読（deciphering）。
cipheringはencryptionと同意語であり、decipheringはdecryptionと同意語である。

ＲＬＣは、以下の機能を提供しうる。
●エアリンクの送信機能に一致させるための、可変長上部レイヤＰＤＵのより小さいＲＬＣ ＰＤＵへのセグメント化、及び、可変長上部レイヤＰＤＵのより小さいＲＬＣ ＰＤＵからの再集合。
●上部レイヤＰＤＵの連続的な配信を提供するための、受信機における再配列。
●２重受信されたＲＬＣ ＰＤＵを検出し、各上部レイヤＰＤＵが上部レイヤへ一度のみ配信されることを保証するための２重検出。
●誤って受信された、あるいは、欠落したＲＬＣ ＰＤＵの送信による誤り訂正。

ＰＤＣＰ及びＲＬＣは、上述した機能とは別の異なる機能及び／又は追加機能をサポートしうる。ＰＤＣＰ及びＲＬＣによって提供される機能は、２００５年９月に発行され、公然と利用することが可能な「技術仕様グループラジオアクセスネットワーク；ラジオインタフェースプロトコルアーキテクチャ」（Technical Specification Group Radio Access Network; Radio Interface Protocol Architecture）と題された３ＧＰＰ ＴＳ ２５．３０１ リリース６に記載されている。

図２に示す実施形態では、ＰＤＣＰはＵＥ１１０及びアクセスゲートウェイ１３０で終了する一方、ＲＬＣはＵＥ１１０及びｅＮｏｄｅＢ１２０で終了する。ＰＤＣＰにおいて暗号化及び解読を行なうことによって、データは、ＵＭＴＳネットワーク１００全体を介して安全に送られうる。アクセスゲートウェイ１３０の代わりにｅＮｏｄｅＢ１２０においてＲＬＣを終了することによって、再送信のようなＲＬＣ機能は、より高速に行われうる。それは、遅延に依存するアプリケーションの性能を改善する。

ＵＥ１１０、アクセスゲートウェイ１３０、及び、セキュリティセンタ１５０は、ＵＥ１１０とアクセスゲートウェイ１３０との間の安全なデータセッションを確立するために、認証及びキーアグリーメント（ＡＫＡ）プロシージャを行いうる。ＡＫＡプロシージャは、アクセスゲートウェイ１３０及びセキュリティセンタ１５０のＵＥ１１０への認証を行い、アクセスゲートウェイ１３０へのＵＥ１１０の認証を行い、セキュリティセンタ１５０からアクセスゲートウェイ１３０へ暗号鍵を提供する。ＵＥ１１０は、ＵＥ１１０とセキュリティセンタ１５０との両方に知られているユーザ特有の秘密鍵を用いて、同じ暗号鍵を生成することができる。ＵＥ１１０及びアクセスゲートウェイ１３０は、その後、この暗号鍵を用いてデータを安全に交換することができる。３ＧＰＰのＡＫＡプロシージャは、２００５年１２月に発行され、公然と利用することが可能な「技術仕様グループサービス及びシステム局面；３Ｇセキュリティ；セキュリティアーキテクチャ」（Technical Specification Group Services and System Aspects; 3G Security; Security architecture）と題された３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２ リリース６に記載されている。

図３Ａは、アップリンク送信の場合はＵＥ１１０であり、ダウンリンク送信の場合はアクセスゲートウェイ１３０である送信機における暗号化を示す。ユニット３１０は、暗号鍵、フルシーケンス番号／暗号−同期、ベアラ識別子、方向ビット、及び長さインジケータを受け取る。ユニット３１０は、入力の全てに基づき、及び、３ＧＰＰによって定義されるｆ８暗号化アルゴリズムに従って、ランダムなキーストリームを生成する。フルシーケンス番号／暗号−同期は、各パケットの各データについてインクリメントされ、暗号化アルゴリズムのための時間変動入力として作用する。ベアラ識別子は、暗号化されているデータのベアラを示す。方向ビットは、ＵＥ１１０からアクセスゲートウェイ１３０へのアップリンク送信については“０”に設定され、アクセスゲートウェイ１３０からＵＥ１１０へのダウンリンク送信については“１”に設定される。長さインジケータは、ユニット３１０によって生成されるキーストリームの長さを示す。排他的論理和ゲート３１２は、ユニット３１０からのキーストリームに、入力データビットのビットワイズモジュロ２加算を行い、暗号化されたデータビットを提供する。

図３Ｂは、ダウンリンク送信の場合はＵＥ１１０であり、アップリンク送信の場合はアクセスゲートウェイ１３０である受信機における解読を示す。ユニット３５０は、暗号鍵、フルシーケンス番号／暗号−同期、ベアラ識別子、方向ビット、及び長さインジケータを受け取る。ユニット３５０は、入力の全てに基づき、及び、送信機におけるユニット３１０と同様にして、ランダムなキーストリームを生成する。排他的論理和ゲート３５２は、ユニット３５０からのキーストリームに、暗号化されたデータビットのビットワイズモジュロ２加算を行い、解読されたデータビットを提供する。

個別のフルシーケンス番号／暗号−同期は、ダウンリンク送信及びアップリンク送信のために使用され、様々なエンティティによって生成／割当がなされる。実施形態では、ＵＥ１１０は、ダウンリンク送信及びアップリンク送信のために使用されるフルシーケンス番号を生成する。別の実施形態では、送信機は、そのリンクのためのフルシーケンス番号を生成する。この実施形態では、アクセスゲートウェイ１３０は、ＵＥ１１０へのダウンリンク送信のために使用されるフルシーケンス番号を生成し、ＵＥ１１０は、アクセスゲートウェイ１３０へのアップリンク送信のために使用されるフルシーケンス番号を生成する。また別の実施形態では、アクセスゲートウェイ１３０又はその他幾つかのネットワークエンティティが、ダウンリンク送信及びアップリンク送信のために使用されるフルシーケンス番号を生成する。何れにせよ、各リンクの送信機及び受信機ともに、そのリンクに使用されるフルシーケンス番号を知っている。

各リンクのフルシーケンス番号／暗号−同期は、様々な方法で生成されうる。１つの実施形態では、ＵＥ１１０がハイパーフレーム番号（ＨＦＮ）を格納し、このＨＦＮを用いて、各リンクのためのフルシーケンス番号を生成する。ＵＥ１１０は、アップリンクについて、フルシーケンス番号のより下位の部分をＨＦＮに設定し、フルシーケンス番号のより上位の部分を、予め定めた値（例えば、全てゼロ）に設定する。異なる呼出に対して異なって始まるフルシーケンス番号が使用されるように、ＨＦＮは、各データ呼出について更新される（例えば、２ずつインクリメントされる）。ダウンリンクのフルシーケンス番号は、呼出の開始において、アップリンクのフルシーケンス番号と等しく設定されうる。しかしながら、これら２つのフルシーケンス番号は、各リンク上で送られているデータ量に依存して、異なるレートでインクリメントされる。ＨＦＮ及びＨＦＮの更新に基づく暗号−同期の生成は、前述した３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２に記述されたように実行されうる。

別の実施形態では、各リンクのフルシーケンス番号は、ランダムに生成された番号である。また別の実施形態では、各リンクのフルシーケンス番号は、暗号化の開始において予め定めた値（例えばゼロ）に初期化される。また別の実施形態では、各リンクのフルシーケンス番号は、現在のシステム時間、ＵＥ１１０のアイデンティティ、アクセスゲートウェイ１３０のアイデンティティ等の情報に基づいて生成される。各リンクのフルシーケンス番号は、その他の方法でも生成されうる。各リンクのフルシーケンス番号は、良好な性能を与える任意の長さ（例えば６４ビット、１２８ビット等）でありうる。

ＲＬＣは、アクノレッジモード（ＡＭ）と非アクノレッジモード（ＵＭ）とをサポートしうる。アクノレッジモードでは、ＰＤＵについて否定的アクノレッジメント（ＮＡＫ）が受け取られた場合、送信機は、ＲＬＣ ＰＵＤの再送信を実行する。非アクノレッジモードでは、受信機はＮＡＫを送らず、送信機は再送信を実行しない。両モードにおいて、ＲＬＣ ＰＤＵはそれぞれ、ＲＬＣシーケンス番号を含むＲＬＣヘッダを含む。ＲＬＣシーケンス番号は、例えば、受け取ったＲＬＣ ＰＤＵの再配列、複製ＲＬＣ ＰＤＵ及び欠落ＲＬＣ ＰＤＵの検出等のような様々な目的のために受信機によって使用される。例えば、各ＲＬＣフローのような各ＲＬＣインスタンスに対し、異なるＲＬＣシーケンス番号が使用されて良い。各ＲＬＣインスタンスについて、ＲＬＣシーケンス番号は、予め定めた値（例えば０）に初期化され、その後、各ＲＬＣ ＰＤＵ、各データバイト、又はその他幾つかのデータ量について１ずつインクリメントされうる。

図４は、個別の暗号−同期及びＲＬＣシーケンス番号を用いたダウンリンク送信のための処理４００の実施形態を示す。図４に示す例では、ＵＥ１１０は、先ずｅＮｏｄｅＢ１２０ａと通信し、ｅＮｏｄｅＢ１２０ａからダウンリンクでパケットＡ及びＢを受信し、ｅＮｏｄｅＢ１２０ａからｅＮｏｄｅＢ１２０ｂへハンドオーバされ、ｅＮｏｄｅＢ１２０ｂから追加パケットＣ及びＤを受信する。

明確化のために、図４は、ＵＥ１１０、ｅＮｏｄｅＢ１２０ａ，１２０ｂ、及びアクセスゲートウェイ１３０における適切なＰＤＣＰ機能及びＲＬＰ機能のみを示す。アクセスゲートウェイ１３０は、例えば遠隔ホストから、ＵＥ１１０へ送られるパケットを受信する。アクセスゲートウェイ１３０は、より高次のレイヤにおけるプロトコルのヘッダを低減するために、各パケットについてヘッダ圧縮を行う。一般に、ヘッダ圧縮は、アクセスゲートウェイ１３０においてイネーブル又はディセーブルされうる。明確化のために、以下の説明は、ヘッダ圧縮がイネーブルされると仮定する。その後、アクセスゲートウェイ１３０は、例えば図３Ａに示すように、ヘッダ圧縮された各パケットについて暗号化を行い、暗号化パケットを生成する。各暗号化パケットは、例えば、暗号化された圧縮ヘッダ、暗号化されたペイロード、及び、そのパケットを暗号化するために使用される暗号−同期を含む。図４では、各パケットの暗号化された圧縮ヘッダ及び暗号化されたペイロードが“Ｐｋｔ”として示され、暗号−同期が“ＣＳ”として示される。図４に示す例では、アクセスゲートウェイ１３０が、４つのパケットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄをこの順番で受信し、受信した各パケットを処理して暗号化パケットを生成し、これら暗号化パケットＡ，ＢをｅＮｏｄｅＢ１２０ａへ転送し、その後、暗号化パケットＣ，ＤをｅＮｏｄｅＢ１２０ｂへ転送する。

ｅＮｏｄｅＢ１２０ａは、暗号化パケットＡ，Ｂをアクセスゲートウェイ１３０から受信し、各暗号化パケットに対してＲＬＣヘッダを付与する。各暗号化パケットのＲＬＣヘッダは、そのパケットのＲＬＣシーケンス番号を含む。それは、図４において“ＳＮ”と示される。パケットＡにパケットＢが続くことをＵＥ１１０が確認できるように、ＲＬＣシーケンスはインクリメントされる。同様に、ｅＮｏｄｅＢ１２０ｂは、暗号化パケットＣ，Ｄをアクセスゲートウェイ１３０から受信し、各暗号化パケットに対して、ＲＬＣシーケンス番号を持つＲＬＣヘッダを付与する。ＵＥ１１０がｅＮｏｄｅＢ１２０ｂへハンドーバされた場合に、ＲＬＣインスタンスが、ｅＮｏｄｅＢ１２０ａからｅＮｏｄｅＢ１２０ｂへ移動するのであれば、ｅＮｏｄｅＢ１２０ｂは、ｅＮｏｄｅＢ１２０ａによって使用されるＲＬＣシーケンス番号を継続して使用しうる。ＲＬＣインスタンスがｅＮｏｄｅＢ１２０ｂに移動しないのであれば、ｅＮｏｄｅＢ１２０ｂは、新たなＲＬＣシーケンス番号を開始しうる。何れにせよ、ＵＥ１１０は、パケットＢの後にパケットＣ，Ｄが続くことを、ＲＬＣシーケンス番号及び／又はハンドオーバ情報に基づいて確認することができる。

ＵＥ１１０は、暗号化パケットＡ，ＢをｅＮｏｄｅＢ１２０ａから受信し、各パケットに含まれるＲＬＣシーケンス番号に基づいてこれらパケットを適切な順番で再配列し、各パケット内のＲＬＣシーケンス番号を削除する。ＵＥ１１０はまた、暗号化パケットＣ，ＤをｅＮｏｄｅＢ１２０ｂから受信し、これらパケットを適切な順番で再配列し、各パケット内のＲＬＣシーケンス番号を削除する。ＵＥ１１０は、例えば図３Ｂに示すようなパケットに含まれる暗号−同期を用いて各暗号化パケットの解読を行い、解読パケットを得る。ヘッダ圧縮がアクセスゲートウェイ１３０で実行されたならば、ＵＥ１１０はヘッダ解凍を行い、解凍されたパケットを得る。ＵＥ１１０は、再配列を行い、解読を行い、パケットが受信されたように解凍を行い、解凍されたパケットを適切な順番で高次のレイヤに提供する。

図５は、暗号化とＲＬＣとの両方のためにフルシーケンス番号を用いるダウンリンク送信のための処理５００の実施形態を示す。この実施形態では、暗号化のために使用される暗号−同期と、再配列及びその他の機能のために使用されるＲＬＣシーケンス番号との両方に、フルシーケンス番号が利用される。

アクセスゲートウェイ１３０は、ＵＥ１１０に送られるパケットを受信し、各パケットについてヘッダ圧縮を行ない、ヘッダ圧縮されたパケットについて、フルシーケンス番号を用いて暗号化を行い、暗号化パケットを生成する。図５に示す例では、アクセスゲートウェイ１３０がパケットＡ乃至Ｄを処理し、暗号化パケットＡ，ＢをｅＮｏｄｅＢ１２０ａに転送し、暗号化パケットＣ，ＤをｅＮｏｄｅＢ１２０ｂに転送する。各暗号化パケットは、例えば、暗号化された圧縮ヘッダ、暗号化されたペイロード、図５において“ＳＮ”として示される追加シーケンス番号を含みうる。この追加シーケンス番号は、フルシーケンス番号であるか、又は、フルシーケンス番号のうちより下位の部分でありうる。

ｅＮｏｄｅＢ１２０ａは、暗号化パケットＡ，Ｂをアクセスゲートウェイ１３０から受信し、各パケットにおける追加シーケンス番号を、そのパケットのＲＬＣシーケンス番号として再使用する。同様に、ｅＮｏｄｅＢ１２０ｂは、暗号化パケットＣ，Ｄをアクセスゲートウェイ１３０から受信し、各パケットにおける追加シーケンス番号を、そのパケットのＲＬＣシーケンス番号として再使用する。ｅＮｏｄｅＢ１２０ａ，１２０ｂは、例えば、最下位から予め定めた数のビット（ＬＳＢ）のみを保持することによって、各パケットにおける追加シーケンス番号を圧縮し、そのパケットに部分シーケンス番号を付与する。部分シーケンス番号は、ＲＬＣシーケンス番号として使用され、アクセスゲートウェイ１３０から受信された追加シーケンス番号、又は、追加シーケンス番号の下位部分と等しいかもしれない。ｅＮｏｄｅＢ１２０ａ，１２０ｂによって送られる各パケットに含まれるＲＬＣシーケンス番号に基づいて、パケットＡ乃至Ｄの順番をＵＥ１１０が確認できるように、フルシーケンス番号がインクリメントされる。

ＵＥ１１０は、暗号化パケットＡ，ＢをｅＮｏｄｅＢ１２０ａから受信し、暗号化パケットＣ，ＤをｅＮｏｄｅＢ１２０ｂから受信する。ＵＥ１１０は、これらパケットを、各パケットに含まれるＲＬＣシーケンス番号に基づいた適切な順番で再配列する。その後、ＵＥ１１０は、各パケットに含まれるＲＬＣシーケンス番号を解凍して、そのパケットのフルシーケンス番号を取得し、フルシーケンス番号を暗号−同期として用い、各暗号化パケットの解読を行う。ＵＥ１１０は、パケットが受信されたように再配列、解読、及び解凍を行い、適切な順番で解凍されたパケットを高次レイヤへ提供する。

簡略のために、図５は、各暗号化パケットが１つのＰＤＣＰ ＰＤＵに対応し、各ＰＤＣＰ ＰＤＵが１つのＲＬＣ ＰＤＵとして送られる実施形態を示す。この実施形態では、各ＲＬＣ ＰＤＵのＲＬＣシーケンス番号は、対応するＰＤＣＰ ＰＤＵのための追加シーケンス番号に基づいて導かれる。別の実施形態では、所与のＰＤＣＰ ＰＤＵが１又は複数のＲＬＣ ＰＤＵで送られ、かつ、所与のＲＬＣ ＰＤＵが１又は複数のＰＤＣＰ ＰＤＵからデータを搬送できるように、ＲＬＣはセグメント化と連結とを行う。この実施形態では、フルシーケンス番号が各データバイトについてインクリメントされ、その後、各データバイトが、異なるフルシーケンス番号に関連付けられる。各ＰＤＣＰ ＰＤＵの追加シーケンス番号は、そのＰＤＣＰ ＰＤＵ内の最初のデータバイトのフルシーケンス番号から導かれる。同様に、各ＲＬＣ ＰＤＵのＲＬＣシーケンス番号が、そのＲＣＬ ＰＤＵ内の最初のデータバイトのフルシーケンス番号に基づいて導かれる。ＲＬＣエンティティは、各ＰＤＣＰ ＰＤＵにおける追加シーケンス番号と、データバイトをカウントすることとに基づいて、各ＲＬＣ ＰＤＵのためのＲＬＣシーケンス番号を決定する。

フルシーケンス番号は、上述したように、様々なエンティティによって、及び様々な方法で生成されうる。フルシーケンス番号は、上述したように、ＨＦＮとＲＬＣシーケンスとに分解されうる。ＵＥ１１０及びアクセスゲートウェイ１３０は、（例えば、暗号化を開始するためのシグナリング交換の間に）フルシーケンス番号又はＨＦＮが通知され、フルシーケンス番号又はＨＦＮを格納する。ＲＬＣシーケンス番号は、ｅＮｏｄｅＢ１２０からＵＥ１１０に送られる各パケットに含まれうる。ＵＥ１１０は、パケットに含まれるＲＬＣシーケンス番号と、ＵＥ１１０に格納されたＨＦＮとに基づいて、受信された各パケットのフルシーケンス番号を決定する。ＵＥ１１０及びアクセスゲートウェイ１３０はそれぞれ、ＨＦＮがＲＬＣシーケンス番号を含むためのカウンタを保持する。一般に、ＵＥ１１０は、パケットに追加されたフルシーケンス番号の下位部分と、ＵＥに格納されたフルシーケンス番号の上位部分とに基づいて、各パケットのフルシーケンス番号を生成する。

このフルシーケンス番号は、良好な性能を与えうる任意のサイズ（例えば３２ビット、６４ビット、１２８ビット等）でありうる。フルシーケンス番号の全体又はその一部は、アクセスゲートウェイ１３０からｅＮｏｄｅＢ１２０へ送られる各パケットに追加される。バックホール帯域幅は高いので、アクセスゲートウェイ１３０は、フルシーケンス番号の全体を送ることができる。しかしながら、オーバザエア（over-the-air）送信におけるオーバヘッドを低減するために、ｅＮｏｄｅＢ１２０は、この追加されたシーケンス番号を、通常ＲＬＣシーケンス番号のために使用されるサイズに圧縮する。具体的な実施形態では、フルシーケンス番号は、１２８ビット長であり、アクセスゲートウェイ１３０からｅＮｏｄｅ Ｂ１２０へ送られる各パケット内の追加シーケンス番号は、フルシーケンス番号のうちの１８〜１２８ＬＳＢからなる。そしてｅＮｏｄｅＢ１２０からＵＥ１１０に送られる各パケットにおける部分／ＲＬＣシーケンス番号は、フルシーケンス番号のうちの６〜１８ＬＳＢからなる。この実施形態では、ＲＬＣシーケンス番号に６ビットが使用される場合をカバーするために、ＨＦＮは１２２ビット長さである。ＵＥ１１０は、ＲＬＣシーケンス番号と、必要に応じて最上位からＨＦＮと同じ数のビット（ＭＳＢ）とに基づいてフルシーケンス番号を再構築する。フルシーケンス番号、追加シーケンス番号、及び、部分／ＲＬＣシーケンス番号、更にはＨＦＮのために他のサイズも使用されうる。

フルシーケンス番号は、様々な方法で更新されうる。実施形態では、フルシーケンス番号は、固定サイズ又は可変サイズを持つ各パケットに対して１ずつインクリメントされる。別の実施形態では、フルシーケンス番号は、各データバイトに対して１ずつインクリメントされる。この実施形態では、パケットの終わりにおけるフルシーケンス番号は、パケットの開始におけるフルシーケンス番号及びパケットサイズによって決定されうる。フルシーケンス番号はまた、他の方法で更新されうる。

暗号化とＲＣＬとの両方のために単一のフルシーケンス番号を使用することは、様々な利点を与える。第１に、暗号化のために使用されるシーケンス番号を、ＲＬＣシーケンス番号として再使用することにより、各パケットについて、低いオーバヘッドしか必要とされない。第２に、異なるｅＮｏｄｅＢを介して送られる全てのパケットについて単一のシーケンス番号スペースを持つことによって、データ転送手順を容易にし、ハンドオーバ中に異なるｅＮｏｄｅＢを介したＲＬＣシーケンス番号スペースの同期を単純化しうる。ｅＮｏｄｅＢ１２０ａからｅＮｏｄｅＢ１２０ｂへと切り換わる場合、同じシーケンス番号スペースが使用されるので、ＵＥ１１０は、曖昧なく、これらｅＮｏｄｅＢから受信したパケットを再配列することができる。これは、ＲＬＣにおいて検出されないｅＮｏｄｅＢを介するＲＬＣシーケンス番号同期における失敗を回避する。しかしながら、ＰＤＣＰにおけるヘッダ解凍機能は、一般に、パケットが、適切な動作のために順番に到着することを期待しているので、ＲＬＣ同期失敗によって、ヘッダ解凍エンティティは、適切に機能しなくなる。

暗号化とＲＬＣとの両方のために単一のフルシーケンス番号を使用することは、アクセスゲートウェイ１３０から多数のｅＮｏｄｅＢ１２０へ同じデータを転送することであるバイキャスティング（bi-casting）のために有益であるかもしれない。バイキャスティング動作のため、アクセスゲートウェイ１３０は、同じパケットのセットを、多数のｅＮｏｄｅＢ１２０へ転送する。ダウンリンクでＵＥ１１０に現在サービス提供しているｅＮｏｄｅＢは、ＵＥにパケットを送信し、サービス提供していないｅＮｏｄｅＢは、サービス提供しているｅＮｏｄｅＢによって送信されたパケットを破棄する。バイキャスティングは、例えば音声、ゲーム等のような遅延に依存するデータに対する遅延を低減するために使用される。例えば図４に示すように、独立した暗号−同期とＲＬＣシーケンス番号とがバイキャスティングで使用されていれば、バイキャスティング動作に参加している全てのｅＮｏｄｅＢからのＲＬＣシーケンスメンバは、ＵＥ１１０におけるパケットの再配列と、適切な再集合とを保証するために同期化されるべきである。しかしながら、暗号化とＲＬＣとの両方のために単一のフルシーケンス番号が使用されるのであれば、バイキャスティング動作に含まれる全てのｅＮｏｄｅＢにおけるＲＬＣエンティティは、ＲＬＣシーケンス番号を自由に同期化することができる。

図６は、暗号化及びＲＬＣのためにフルシーケンス番号を用いるアップリンク送信のための処理６００の実施形態を示す。図６に示す例では、ＵＥ１１０は先ずｅＮｏｄｅＢ１２０ａと通信し、パケットＡ，ＢをアップリンクでｅＮｏｄｅＢ１２０ａに送り、ｅＮｏｄｅＢ１２０ａからｅＮｏｄｅＢ１２０ｂへハンドオーバされ、追加パケットＣ，ＤをｅＮｏｄｅＢ１２０ｂに送る。

ＵＥ１１０は、各パケットについてヘッダ圧縮を行ない、ヘッダ圧縮された各パケットを暗号化して、暗号化パケットを生成する。暗号化パケットはそれぞれ、例えば、暗号化された圧縮ヘッダ及び暗号化されたペイロードを含む。ＵＥ１１０は、暗号化パケットそれぞれに、ＲＬＣシーケンス番号を付与する。これは、フルシーケンス番号の予め定めた数のＬＳＢでありうる。

ｅＮｏｄｅＢ１２０ａは、暗号化パケットＡ，ＢをＵＥ１１０から受信し、各パケット内のＲＬＣシーケンス番号に基づいてこれらパケットを適切な順番に再配列し、これらパケットをアクセスゲートウェイ１３０に転送する。同様に、ｅＮｏｄｅＢ１２０ｂは、暗号化パケットＣ，ＤをＵＥ１１０から受信し、これらパケットを適切な順番に再配列し、アクセスゲートウェイ１３０に転送する。

アクセスゲートウェイ１３０は、各パケットにおけるＲＬＣシーケンス番号を解凍し、パケットのフルシーケンス番号を取得する。その後、アクセスゲートウェイ１３０は、フルシーケンス番号を暗号−同期として用いて各暗号化パケットを解読する。アクセスゲートウェイ１３０はまた、ヘッダ解凍を行い、解凍されたパケットを得る。アクセスゲートウェイ１３０は、パケットがｅＮｏｄｅＢ１２０から受信されたように再配列、解読、及び解凍を行い、解凍したパケットを、例えば遠隔ホストのような受信エンティティへ転送する。

この再配列は、アップリンク送信のための様々な方法で実行されうる。実施形態では、各ｅＮｏｄｅＢ１２０が、誤りパケット及び欠落パケットを検出し、これらパケットの再送信を開始する。この実施形態では、ｅＮｏｄｅＢは、ＵＥの移動によるｅＮｏｄｅＢ１２０ａからｅＮｏｄｅＢ１２０ｂへのハンドオーバの間に、パケットを適切な順番で与えないかもしれない。特に、ソースであるｅＮｏｄｅＢ１２０ａからのパケットが、目標であるｅＮｏｄｅＢ１２０ｂからのパケットの前に、アクセスゲートウェイ１３０に到着するという保証はない。その後、アクセスゲートウェイ１３０は、異なるｅＮｏｄｅＢから受信したパケットの再配列を行なうかもしれない。別の実施形態では、目標ｅＮｏｄｅＢ１２０ｂは、再配列を行い、パケットをシーケンス順にアクセスゲートウェイ１３０に提供する。この実施形態では、ソースｅＮｏｄｅＢ１２０ａが、ハンドオーバ中に、目標ｅＮｏｄｅＢ１２０ｂへパケットを転送する。全ての実施形態について、アクセスゲートウェイ１３０は、必要であれば、異なるｅＮｏｄｅＢから受信したパケットを幾つかの形態で再配列し、これらパケットの、ヘッダ解凍エンティティへのシーケンス順の配信を保証する。

図７は、暗号化を開始するための処理７００の実施形態を示す。先ず、ＵＥ１１０、アクセスゲートウェイ１３０、セキュリティセンタ１５０、及び、制御プレーンエンティティ１６０は、ＵＥ１１０に対してアクセスゲートウェイ１３０及びセキュリティセンタ１５０を認証し、アクセスゲートウェイ１３０に対してＵＥ１１０を認証し、アクセスゲートウェイ１３０へ暗号鍵を提供するためにＡＫＡプロシージャを実行する（ブロック７１０）。制御プレーンエンティティ１６０は、ＵＥ１１０のための暗号化を制御するエンティティであり、アクセスゲートウェイ１３０、ｅＮｏｄｅＢ１２０、又はその他のネットワークエンティティに位置しうる。制御プレーンエンティティ１６０は、暗号化を開始する要求をＵＥ１１０に送る（ステップ７１２）。ＵＥ１１０は、この要求を受信し、例えば、ＵＥ１１０において格納されたＨＦＮを用いて、ダウンリンク送信及びアップリンク送信のためのフルシーケンス番号を生成する。ＵＥ１１０は、アクノレッジメントを返して暗号化を開始する（ステップ７１４）。アクノレッジメントは、（図７に示すように）ダウンリンク（ＤＬ）及びアップリンク（ＵＬ）のためのフルシーケンス番号、各フルシーケンス番号の上位部分、ＨＦＮ、及び／又はその他の情報を含みうる。その後、制御プレーンエンティティ１６０は、ダウンリンク及びアップリンクのためのフルシーケンス情報の情報を含む開始暗号化メッセージを、アクセスゲートウェイ１３０へ送る。アクセスゲートウェイ１３０はアクノレッジメントで応答する（ステップ７１８）。アクセスゲートウェイ１３０及びＵＥ１１０は、その後、暗号化によってデータを安全に交換する（ブロック７２０）。

図８は、ダウンリンク送信のためのアクセスゲートウェイ１３０であるか、あるいは、アップリンク送信のためのＵＥ１１０である送信機において行われる処理８００の実施形態を示す。高次レイヤからのパケットに対してヘッダ圧縮が行われ、入力パケットが取得される（ブロック８１２）。入力パケットが暗号化され、暗号化パケットが得られる。ここで、各入力パケットは、フルシーケンス番号を用いて暗号化される（ブロック８１４）。暗号化パケットについて出力パケットが生成される。ここで、各出力パケットは、再配列のために使用されフルシーケンス番号から導かれる部分シーケンス番号を含む（ブロック８１６）。フルシーケンス番号は、各入力パケット、各パケットの各バイト等についてインクリメントされうる。部分シーケンス番号は、ＲＬＣのためのシーケンス番号として使用することができ、再配列、２重検出、誤り訂正、及び／又はその他の機能のために使用されうる。

各入力パケットについて１つの出力パケットが生成されうる。この場合、各出力パケットの部分シーケンス番号は、対応する入力パケットに対するフルシーケンス番号の予め定めた数のＬＳＢで形成されうる。あるいは、暗号化パケットについてセグメント化と連結とがなされ、出力パケットが生成される。その後、各出力パケットの部分シーケンス番号が、対応する暗号化パケットのフルシーケンス番号に基づいて導かれる。例えば、上述したように、フルシーケンス番号が各バイトについてインクリメントされ、各出力パケットの部分シーケンス番号が、出力パケットに含まれる最初のデータバイトのフルシーケンス番号から導かれる。

図９は、ダウンリンク送信におけるＵＥ１１０、又は、アップリンク送信におけるアクセスゲートウェイ１３０でありうる受信機において行われる処理９００の実施形態を示す。無線通信システム内の少なくとも１つの基地局からパケットが受信される。ここで、受信された各パケットは、再配列のために使用される部分シーケンス番号を含む（ブロック９１２）。これら受信パケットは、各受信パケットに含まれる部分シーケンス番号に基づいて再配列される（ブロック９１４）。欠落したパケットは、各受信パケット内の部分シーケンス番号に基づいて検出され、欠落したパケットの再送信が要求されうる。受信パケットは、各受信パケットに含まれる部分シーケンス番号を用いて解読される（ブロック９１６）。解読されたパケットについてヘッダ解凍が実行される（ブロック９１８）。

最集合が行われない場合、受信パケットに含まれる部分シーケンス番号を用いて導かれたフルシーケンス番号を用いて、各受信パケットに関する解読がなされる。フルシーケンス番号の上位部分のためにカウンタが保持されうる。その後、各受信パケットのフルシーケンス番号が、フルシーケンス番号の予め定めた数のＭＳＢのためのカウンタと、フルシーケンス番号の予め定めた数のＬＳＢの部分シーケンス番号とを用いて導かれる。その後、各受信パケットは、暗号−同期としてフルシーケンス番号を用いて解読されうる。

再集合が実行される場合、受信パケットが再集合されて出力パケットが得られる。その後、対応する受信パケット及びバイトカウントについて部分シーケンス番号に基づいて導かれたフルシーケンスを用いて、各出力パケットについて解読がなされる。

図１０は、ＵＥ１１０へのダウンリンク送信のためにｅＮｏｄｅＢにおいて行なわれる処理１０００の実施形態を示す。入力パケットは、ネットワークエンティティ（例えば、アクセスゲートウェイ１３０）から受信される。ここで、各入力パケットは、入力パケットを暗号化するために使用されるフルシーケンス番号から導かれる追加シーケンス番号を含む（ブロック１０１２）。入力パケットについて出力パケットが生成される。ここで、各出力パケットは、再配列のために使用され各入力パケットにおける追加シーケンス番号から導かれる部分シーケンス番号を含む（ブロック１０１４）。その後、出力パケットは、ＵＥ１１０に送られる（ブロック１０１６）。ＵＥにおいて欠落した出力パケットの再送信が実行されうる。欠落した出力パケットは、各出力パケットに含まれる部分シーケンス番号に基づいて識別されうる。

各入力パケットのために出力パケットが生成されうる。この場合、各出力パケットの部分シーケンス番号は、対応する入力パケットの追加シーケンス番号を圧縮することにより導かれる。出力パケットを生成するために、入力パケットについてセグメント化及び連結も実行されうる。この場合、各出力パケットの部分シーケンス番号は、対応する入力パケットの追加シーケンス番号及びバイトカウントに基づいて導かれる。

図１１は、ＵＥ１１０からのアップリンク送信のためにｅＮｏｄｅＢにおいて行われる処理１１００の実施形態を示す。ＵＥ１１０からパケットが受信される。ここで、各受信パケットは、再配列のために使用される部分シーケンス番号を含む（ブロック１１１２）。受信パケットは、各受信パケットに含まれる部分シーケンス番号に基づいて再配列される（ブロック１１１４）。欠落したパケットは、各受信パケットに含まれる部分シーケンス番号に基づいて検出され、欠落したパケットの再送信が要求される。再配列されたパケットについて出力パケットが生成される。ここで、各出力パケットは、解読に使用され各受信パケットに含まれる部分シーケンス番号から導かれる追加シーケンス番号を含む（ブロック１１１６）。出力パケットは、例えばアクセスゲートウェイ１３０のようなネットワークエンティティへ転送される(ブロック１１１８）。

図１２は、ＵＥ１１０、ｅＮｏｄｅＢ１２０、及びアクセスゲートウェイ１３０の実施形態のブロック図を示す。送信時は、ＵＥ１１０によって送られる命令、データ、及びシグナリングが符号器１２１２によって処理（例えば、フォーマット、符号化、及びインタリーブ）され、更に変調器（Ｍｏｄ）１２１４によって処理（例えば、変調、チャネル化、及びスクランブル）されて、出力チップが生成される。その後、送信機（ＴＭＴＲ）１２２２が、出力チップを調整（例えば、アナログ変換、フィルタ、増幅、及び周波数アップコンバート）し、アップリンク信号を生成する。これは、アンテナ１２２４を介して送信される。受信時は、ｅＮｏｄｅＢによって送信された命令及びダウンリンク信号が、アンテナ１２２４によって受信される。受信機（ＲＣＶＲ）１２２６は、アンテナ１２２４から受信した信号を調整（例えば、フィルタ、増幅、周波数ダウンコンバート、及びデジタル化）し、サンプルを提供する。復調器（Ｄｅｍｏｄ）１２１６は、このサンプルを処理（例えば、逆スクランブル、チャネル化、及び復調）して、シンボル推定値が提供される。復号器１２１８は更に、このシンボル推定値を処理（例えば、逆インタリーブ及び復号）し、復号データが提供される。符号器１２１２、変調器１２１４、復調器１２１６、及び復号器１２１８は、モデムプロセッサ１２１０に実装される。これらユニットは、無線通信ネットワークによって使用されるラジオ技術に従って処理を行なう。

コントローラ／プロセッサ１２３０は、ＵＥ１１０における様々なユニットの動作を指示する。コントローラ／プロセッサ１２３０は、図２におけるＵＥ１１０のためのプロトコルスタックを実現し、図８の処理８００、図９の処理９００、及び／又はその他の処理を実施しうる。メモリ１２３２は、ＵＥ１１０のためのプログラムコード及びデータを格納する。メモリ１２３２は、ダウンリンク及びアップリンクのためのフルシーケンス番号、ＨＦＮ、及び／又は、暗号化とＲＬＣのために使用される他の情報を格納しうる。

図１２は、ｅＮｏｄｅＢ１２０の実施形態を示す。ｅＮｏｄｅＢは、トランシーバ１２３８、プロセッサ／コントローラ１２４０、メモリ（Ｍｅｍ）１２４２、及び通信（Ｃｏｍｍ）ユニット１２４４を含む。トランシーバ１２３８は、ＵＥ１１０及び他のＵＥにラジオ通信を提供する。プロセッサ／コントローラ１２４０は、ＵＥとの通信のための（例えば、ＲＬＣのための）様々な機能を実現し、図１０における処理１０００、図１１における処理１１００、及び／又はその他の処理を実施する。メモリ１２４２は、ｅＮｏｄｅＢ１２０のためのプログラムコード及びデータを格納する。通信ユニット１２４４は、アクセスゲートウェイ１３０との通信を容易にする。

図１２はまた、アクセスゲートウェイ１３０の実施形態を示す。アクセスゲートウェイ１３０は、プロセッサ／コントローラ１２５０、メモリ１２５２、及び通信ユニット１２５４を含む。プロセッサ／コントローラ１２５０は、ＵＥとの通信のための様々な機能（例えば、ＰＤＣＰのための機能、及びアップリンク用の再配列）を行い、図８の処理８００、図９の処理９００、及び／又はその他の処理を実施する。メモリ１２５２は、アクセスゲートウェイ１３０のためのプログラムコード及びデータを格納する。メモリ１２５２は、ダウンリンク及びアップリンクのためのフルシーケンス番号、ＨＦＮ、及び／又は、暗号化及びＲＬＣに使用されるその他の情報を格納しうる。通信ユニット１２５４は、ｅＮｏｄｅＢ１２０との通信を容易にする。

当業者であれば、これら情報および信号が、種々異なった技術や技法を用いて表されることを理解するであろう。例えば、上述した記載の全体で引用されているデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光学場または光学微粒子、あるいはこれら何れかの組み合わせによって表現されうる。

これら当業者であれば、更に、ここで開示された実施形態に関連して記載された様々な説明的論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子工学ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいはこれらの組み合わせとして実現されることを理解するであろう。ハードウェアとソフトウェアとの相互互換性を明確に説明するために、様々に例示された部品、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、それらの機能に関して一般的に記述された。それら機能がハードウェアとして又はソフトウェアとして実現されているかは、特定のアプリケーション及びシステム全体に課せられている設計制約に依存する。熟練した技術者であれば、各特定のアプリケーションに応じて変更した方法で上述した機能を実施しうる。しかしながら、この適用判断は、本発明の範囲から逸脱したものと解釈されるべきではない。

汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションに固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートあるいはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア部品、又は上述された機能を実現するために設計された上記何れかの組み合わせを用いて実現又は実行されうる。汎用プロセッサとしてマイクロプロセッサを用いることが可能であるが、代わりに、従来技術によるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機器を用いることも可能である。プロセッサは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに接続された１つ以上のマイクロプロセッサ、またはこのような任意の構成である計算デバイスの組み合わせとして実現することも可能である。

ここで開示された実施形態に関連して記述された方法やアルゴリズムのステップは、ハードウェアや、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や、これらの組み合わせによって直接的に具現化される。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野で知られているその他の型式の記憶媒体に収納されうる。典型的な記憶媒体は、プロセッサがそこから情報を読み取り、またそこに情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。または、記憶媒体はプロセッサに統合されうる。このプロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に存在することができる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に存在することもできる。あるいはこのプロセッサと記憶媒体は、ユーザ端末内のディスクリート部品として存在しうる。

開示された実施形態における上述の記載は、いかなる当業者であっても、本発明の活用または利用を可能とするように提供される。これらの実施形態への様々な変形例もまた、当業者に対し明らかであって、ここで定義された一般的な原理は、本発明の主旨または範囲を逸脱せずに他の実施形態にも適用されうる。このように、本発明は、ここで示された実施形態に制限されるものではなく、ここで記載された原理と新規の特徴に一致した最も広い範囲に相当するものを意図している。

Claims (20)

1. 無線通信システムにおいてパケットを暗号化および再配列するための方法であって、
   第１のプロトコルレイヤで、暗号化パケットを取得するためにフルシーケンス番号を暗号―同期として用いて入力パケットを暗号化することと、
   第２のプロトコルレイヤで、部分シーケンス番号を形成するために前記フルシーケンス番号を圧縮することと、ここにおいて、前記部分シーケンス番号は、前記フルシーケンス番号のより下位の部分を備え、オーバザエア再配列のために用いられる、
   前記第２のプロトコルレイヤで、前記暗号化パケットから出力パケットを生成することと、ここにおいて、前記出力パケットは、前記部分シーケンス番号に添付され、前記第２のプロトコルレイヤは、無線通信プロトコルにおいて前記第１のプロトコルレイヤよりも低次のプロトコルレイヤであり、
   前記出力パケットを遠隔エンティティにオーバザエアで送信することと、を備える方法。
2. 前記第１のプロトコルレイヤは、パケットデータ収束プロトコル（ＰＤＣＰ）レイヤであり、前記第２のプロトコルレイヤは、無線リンク制御（ＲＬＣ）レイヤである、請求項１に記載の方法。
3. 前記暗号化することは、第１のエンティティで実行され、前記圧縮することおよび生成することは、前記第１のエンティティとは異なる、第２のエンティティで実行される、請求項１に記載の方法。
4. 部分シーケンス番号を形成するために前記フルシーケンス番号を圧縮することは、対応する暗号化パケットに対し、前記フルシーケンス番号の最下位から予め定めた数のビットを用いて各出力パケットの部分シーケンス番号を形成することを備える、請求項１に記載の方法。
5. 各出力パケットに含まれる部分シーケンス番号によって識別される欠落したパケットの再送信の要求を受け取ることと、
   前記欠落したパケットを再送信することと、
   さらに備える、請求項１に記載の方法。
6. 無線通信システムにおいてパケットを暗号化および再配列するための装置またはシステムであって、
   第１のプロトコルレイヤで、暗号化パケットを取得するためにフルシーケンス番号を暗号―同期として用いて入力パケットを暗号化し、第２のプロトコルレイヤで、部分シーケンス番号を形成するために前記フルシーケンス番号を圧縮し、ここにおいて、前記部分シーケンス番号は、前記フルシーケンス番号のより下位の部分を備え、オーバザエア再配列のために用いられる、前記第２のプロトコルレイヤで、前記暗号化パケットから出力パケットを生成し、ここにおいて、前記出力パケットは、前記部分シーケンス番号に添付され、前記第２のプロトコルレイヤは、無線通信プロトコルにおいて前記第１のプロトコルレイヤよりも低次のプロトコルレイヤである、ように構成された少なくとも１つのプロセッサと、
   前記出力パケットを遠隔エンティティにオーバザエアで送信するように構成された少なくとも１つの送信機
   を備える、装置またはシステム。
7. 前記第１のプロトコルレイヤは、パケットデータ収束プロトコル（ＰＤＣＰ）レイヤであり、前記第２のプロトコルレイヤは、無線リンク制御（ＲＬＣ）レイヤである、請求項６に記載の装置またはシステム。
8. 第１のエンティティでの第１のプロセッサは、前記入力パケットを暗号化するように構成され、前記第１のエンティティとは異なる、第２のエンティティでの第２のプロセッサは、前記フルシーケンス番号を圧縮し、前記出力パケットを生成するように構成される、請求項６に記載の装置またはシステム。
9. 前記フルシーケンス番号を圧縮し、部分シーケンス番号を形成するように構成された前記少なくとも１つのプロセッサは、対応する暗号化パケットに対し、前記フルシーケンス番号の最下位から予め定めた数のビットを用いて各出力パケットの部分シーケンス番号を形成するように構成された前記少なくとも１つのプロセッサを備える、請求項６に記載の装置またはシステム。
10. 各出力パケットに含まれる部分シーケンス番号によって識別される欠落したパケットの再送信の要求を受け取るように構成された受信器をさらに備え、ここにおいて前記送信機は、前記欠落したパケットを再送信するようにさらに構成される、請求項６に記載の装置またはシステム。
11. 無線通信システムにおいてパケットを暗号化および再配列するための装置またはシステムであって、
    第１のプロトコルレイヤで、暗号化パケットを取得するためにフルシーケンス番号を暗号―同期として用いて入力パケットを暗号化するための手段と、
    第２のプロトコルレイヤで、部分シーケンス番号を形成するために前記フルシーケンス番号を圧縮するための手段と、ここにおいて、前記部分シーケンス番号は、前記フルシーケンス番号のより下位の部分を備え、オーバザエア再配列のために用いられる、
    前記第２のプロトコルレイヤで、前記暗号化パケットから出力パケットを生成するための手段と、ここにおいて、前記出力パケットは、前記部分シーケンス番号に添付され、前記第２のプロトコルレイヤは、無線通信プロトコルにおいて前記第１のプロトコルレイヤよりも低次のプロトコルレイヤであり、
    前記出力パケットを遠隔エンティティにオーバザエアで送信するための手段と、
    を備える装置またはシステム。
12. 前記第１のプロトコルレイヤは、パケットデータ収束プロトコル（ＰＤＣＰ）レイヤであり、前記第２のプロトコルレイヤは、無線リンク制御（ＲＬＣ）レイヤである、請求項１１に記載の装置またはシステム。
13. 前記暗号化するための手段は、第１のエンティティの一部であり、前記圧縮するための手段および生成するための手段は、前記第１のエンティティとは異なる、第２のエンティティの一部である、請求項１１に記載の装置またはシステム。
14. 部分シーケンス番号を形成するための前記フルシーケンス番号を圧縮するための手段は、対応する暗号化パケットに対し、前記フルシーケンス番号の最下位から予め定めた数のビットを用いて各出力パケットの部分シーケンス番号を形成するための手段を備える、請求項１１に記載の装置またはシステム。
15. 各出力パケットに含まれる部分シーケンス番号によって識別される欠落したパケットの再送信の要求を受け取るための手段と、
    前記欠落したパケットを再送信するための手段と、
    をさらに備える、請求項１１に記載の装置またはシステム。
16. 無線通信システムにおいてパケットを暗号化および再配列するためのプログラムであって、
    第１のプロトコルレイヤで、暗号化パケットを取得するためにフルシーケンス番号を暗号―同期として用いて入力パケットを暗号化する動作と、
    第２のプロトコルレイヤで、部分シーケンス番号を形成するために前記フルシーケンス番号を圧縮する動作と、ここにおいて、前記部分シーケンス番号は、前記フルシーケンス番号のより下位の部分を備え、オーバザエア再配列のために用いられる、
    前記第２のプロトコルレイヤで、前記暗号化パケットから出力パケットを生成する動作と、ここにおいて、前記出力パケットは、前記部分シーケンス番号に添付され、前記第２のプロトコルレイヤは、無線通信プロトコルにおいて前記第１のプロトコルレイヤよりも低次のプロトコルレイヤであり、
    前記出力パケットを遠隔エンティティにオーバザエアで送信する動作と、
    をコンピュータに行わせるためのプログラム。
17. 前記第１のプロトコルレイヤは、パケットデータ収束プロトコル（ＰＤＣＰ）レイヤであり、前記第２のプロトコルレイヤは、無線リンク制御（ＲＬＣ）レイヤである、請求項１６に記載のプログラム。
18. 前記暗号化する動作は、第１のエンティティによって実行可能な第１のコンピュータ可読記憶媒体の一部であり、前記圧縮する動作および生成する動作は、前記第１のエンティティとは異なる、第２のエンティティによって実行可能な第２のコンピュータ可読記憶媒体の一部である、請求項１６に記載のプログラム。
19. 部分シーケンス番号を形成するための前記フルシーケンス番号を圧縮する動作は、対応する暗号化パケットに対し、前記フルシーケンス番号の最下位から予め定めた数のビットを用いて各出力パケットの部分シーケンス番号を形成する動作を備える、請求項１６に記載のプログラム。
20. 前記動作は、
    各出力パケットに含まれる部分シーケンス番号によって識別される欠落したパケットの再送信の要求を受け取ることと、
    前記欠落したパケットを再送信することと、
    をさらに備える、請求項１６に記載のプログラム。

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