JP5993098B2

JP5993098B2 - 無線通信システムにおけるセキュリティ情報を適用するための方法及び装置

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Publication number: JP5993098B2
Application number: JP2015552585A
Authority: JP
Inventors: ヨンテリ; ソンチュンパク; スンチュンイ; スンフンチョン
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Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2016-09-14
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Description

本発明は、無線通信に関し、より詳しくは、無線通信システムにおけるセキュリティ情報を適用するための方法及び装置に関する。

ＵＭＴＳ(ｕｎｉｖｅｒｓａｌｍｏｂｉｌｅｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｓｙｓｔｅｍ)は、ヨーロッパシステム(Ｅｕｒｏｐｅａｎｓｙｓｔｅｍ)、ＧＳＭ(ｇｌｏｂａｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ)及びＧＰＲＳ(ｇｅｎｅｒａｌｐａｃｋｅｔｒａｄｉｏｓｅｒｖｉｃｅｓ)に基づいてＷＣＭＤＡ(ｗｉｄｅｂａｎｄｃｏｄｅｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ)で動作する３世代(３ｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ)非同期(ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ)移動通信システムである。ＵＭＴＳのＬＴＥ(ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍｅｖｏｌｕｔｉｏｎ)がＵＭＴＳを標準化する３ＧＰＰ(３ｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐｐｒｏｊｅｃｔ)により議論中である。

３ＧＰＰＬＴＥは、高速パケット通信を可能にするための技術である。ＬＴＥ目標であるユーザと事業者の費用節減、サービス品質向上、カバレッジ拡張及びシステム容量増大のために多くの方式が提案された。３ＧＰＰＬＴＥは、上位レベル必要条件として、ビット当たり費用節減、サービス有用性向上、周波数バンドの柔軟な使用、簡単な構造、開放型インターフェース及び端末の適切な電力消費を要求する。

低電力ノードを使用するスモールセルは、特に室内及び室外にホットスポットを構築して端末トラフィック急増に対処するための方案として有望に考慮される。低電力ノードは、一般的に送信電力がマクロノード及び基地局のような種類の電力より少ないことを意味する。例えば、ピコ基地局及びフェムト基地局がこれに該当する。３ＧＰＰＬＴＥのスモールセル向上は、室内及び室外のホットスポット区域で低電力ノードを利用して性能を向上させる追加的な機能性に焦点を合わせることである。

一部活動は、低電力階層及び二重階層の接続に対するマクロ支援(ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ)の異なる形式を含み、マクロと低電力階層との間により高い程度の連動を達成することに焦点を合わせることである。二重接続は、装置がマクロ及び低電力階層と同時に接続を有することを意味する。二重接続を含むマクロ支援は、いくつかの利点を提供することができる。

−移動性サポートの向上：マクロ階層で移動性アンカ(ａｎｃｈｏｒ)地点を維持し、低電力階層ノード間の軟らかい移動性を維持するだけでなく、マクロ階層と低電力階層との間の軟らかい移動性を維持することも可能である。

−低電力階層で少ない送信オーバーヘッド：例えば、個別ユーザ経験のために必要な情報のみを送信することによって、ローカル領域階層でアイドルモード(ｉｄｌｅ−ｍｏｄｅ)移動性サポートから来るオーバーヘッドを避けることが可能である。

−エネルギー効率的な負荷バランシング：データ送信が行われない時、低電力ノードをオフにして低電力階層のエネルギー消費を減少させることが可能である。

−リンク別最適化：アップリンク及びダウンリンクのための終了地点を分離して選択可能になることによって、ノード選択は、各々のリンクに対して最適化されることができる。

二重接続サポートのために、３ＧＰＰＬＴＥ無線プロトコルの多様な変化が要求される。例えば、二重接続が導入されると、セキュリティ情報を適用する方法が要求されることができる。

本発明は、無線通信システムにおけるセキュリティ情報を適用するための方法及び装置を提供する。本発明は、二重接続におけるセキュリティ情報を適用するための方法を提供する。また、本発明は、マスタｅＮＢ(ＭｅＮＢ；ｍａｓｔｅｒｅＮｏｄｅＢ)及びセカンダリｅＮＢ(ＳｅＮＢ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙｅＮＢ)により各々提供される互いに異なる無線ベアラセットに互いに異なるセキュリティ情報を適用する方法を提供する。

一実施例において、無線通信システムにおける端末(ＵＥ；ｕｓｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ)によるセキュリティ情報を適用する方法を提供する。前記方法は、第１のセキュリティ情報及び第２のセキュリティ情報を取得し、前記第１のセキュリティ情報をマスタｅＮＢ(ＭｅＮＢ；ｍａｓｔｅｒｅＮｏｄｅＢ)により提供された第１の無線ベアラ(ＲＢ；ｒａｄｉｏｂｅａｒｅｒ)セットに適用し、及び前記第２のセキュリティ情報をセカンダリｅＮＢ(ＳｅＮＢ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙｅＮＢ)により提供された第２の無線ベアラセットに適用することを含む。

前記第１のセキュリティ情報は、第１のセキュリティパラメータ及び第１のセキュリティキーのうち少なくともいずれか一つを含み、前記第２のセキュリティ情報は、第２のセキュリティパラメータ及び第２のセキュリティキーのうち少なくともいずれか一つを含む。

前記方法は、前記第１のセキュリティパラメータに基づいて前記第１のセキュリティキーを誘導することをさらに含む。

前記第１のセキュリティキーは、前記ＭｅＮＢのためのＫ_RRCint、Ｋ_RRCencまたはＫ_UPencである。

前記方法は、前記第１のセキュリティパラメータと共に前記第１のセキュリティキーから前記第２のセキュリティキーを誘導することをさらに含む。

前記第２のセキュリティキーは、前記ＳｅＮＢのためのＫ_RRCint、Ｋ_RRCencまたはＫ_UPencである。

前記第１のセキュリティ情報を取得することは、セキュリティモード命令メッセージ(ｓｅｃｕｒｉｔｙｍｏｄｅｃｏｍｍａｎｄｍｅｓｓａｇｅ)を介してＭｅＮＢから前記第１のセキュリティ情報を受信することである。

前記第２のセキュリティ情報を取得することは、セキュリティモード命令メッセージ(ｓｅｃｕｒｉｔｙｍｏｄｅｃｏｍｍａｎｄｍｅｓｓａｇｅ)を介してＭｅＮＢから前記第２のセキュリティ情報を受信することである。

前記第１のセキュリティ情報は、前記ＭｅＮＢの一つ以上のセルに適用される。

前記第２のセキュリティ情報は、前記ＳｅＮＢの一つ以上のセルに適用される。

前記端末は、シグナリングのために前記ＭｅＮＢと第１の接続をする。

前記第１の接続は、ＲＲＣ(ｒａｄｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｔｒｏｌ)接続である。

前記端末は、ユーザトラフィックのために前記ＳｅＮＢと第２の接続をする。

前記第２の接続は、Ｌ２接続である。

他の実施例において、無線通信システムにおける端末(ＵＥ；ｕｓｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ)が提供される。前記端末は、無線信号を送信または受信するＲＦ(ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)部及び前記ＲＦ部と連結されるプロセッサを含み、前記プロセッサは、第１のセキュリティ情報及び第２のセキュリティ情報を取得し、前記第１のセキュリティ情報をマスタｅＮＢ(ＭｅＮＢ；ｍａｓｔｅｒｅＮｏｄｅＢ)により提供された第１の無線ベアラ(ＲＢ；ｒａｄｉｏｂｅａｒｅｒ)セットに適用し、前記第２のセキュリティ情報をセカンダリｅＮＢ(ＳｅＮＢ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙｅＮＢ)により提供された第２の無線ベアラセットに適用することを特徴とする。

二重接続においてセキュリティ情報が効率的に適用されることができる。

ＬＴＥシステムの構造を示す。制御平面に対するＬＴＥシステムの無線インターフェースプロトコルを示す。ユーザ平面に対するＬＴＥシステムの無線インターフェースプロトコルを示す。物理チャネル構造の一例を示す。マクロ領域の内部/外部にスモールセルが配置されるシナリオを示す。ハンドオーバを除外したＡＳセキュリティ及びＮＡＳセキュリティのためのキー誘導を示す。ＡＳセキュリティの初期活性化を示す。二重接続シナリオを示す。本発明の一実施例に係るセキュリティ情報を適用するための方法の一例を示す。本発明の一実施例に係る端末及びＭｅＮＢが端末とマクロセルとの間の無線リソースブロックのためのセキュリティキーをどのように生成するかを示す。本発明の一実施例に係る端末及びＳｅＮＢが端末とスモールセルとの間の無線リソースブロックのためのセキュリティキーをどのように生成するかを示す。本発明の実施例が具現される無線通信システムのブロック図である。

以下の技術は、ＣＤＭＡ(ｃｏｄｅｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ)、ＦＤＭＡ(ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ)、ＴＤＭＡ(ｔｉｍｅｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ)、ＯＦＤＭＡ(ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ)、ＳＣ−ＦＤＭＡ(ｓｉｎｇｌｅｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ)などのような多様な無線通信システムに使われることができる。ＣＤＭＡは、ＵＴＲＡ(ｕｎｉｖｅｒｓａｌｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｒａｄｉｏａｃｃｅｓｓ)やＣＤＭＡ２０００のような無線技術で具現されることができる。ＴＤＭＡは、ＧＳＭ(ｇｌｏｂａｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ)/ＧＰＲＳ(ｇｅｎｅｒａｌｐａｃｋｅｔｒａｄｉｏｓｅｒｖｉｃｅ)/ＥＤＧＥ(ｅｎｈａｎｃｅｄｄａｔａｒａｔｅｓｆｏｒＧＳＭｅｖｏｌｕｔｉｏｎ)のような無線技術で具現されることができる。ＯＦＤＭＡは、ＩＥＥＥ(ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｅｎｇｉｎｅｅｒｓ)８０２.１１(Ｗｉ−Ｆｉ)、ＩＥＥＥ８０２.１６(ＷｉＭＡＸ)、ＩＥＥＥ８０２.２０、Ｅ−ＵＴＲＡ(ｅｖｏｌｖｅｄＵＴＲＡ)などのような無線技術で具現されることができる。ＩＥＥＥ８０２.１６ｍは、ＩＥＥＥ８０２.１６ｅの進化であり、ＩＥＥＥ８０２.１６ｅに基づくシステムとの後方互換性(ｂａｃｋｗａｒｄｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ)を提供する。ＵＴＲＡは、ＵＭＴＳ(ｕｎｉｖｅｒｓａｌｍｏｂｉｌｅｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｓｙｓｔｅｍ)の一部である。３ＧＰＰ(３ｒｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐｐｒｏｊｅｃｔ)ＬＴＥ(ｌｏｎｇｔｅｒｍｅｖｏｌｕｔｉｏｎ)は、Ｅ−ＵＴＲＡ(ｅｖｏｌｖｅｄ−ＵＭＴＳｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｒａｄｉｏａｃｃｅｓｓ)を使用するＥ−ＵＭＴＳ(ｅｖｏｌｖｅｄＵＭＴＳ)の一部であり、ダウンリンクでＯＦＤＭＡを採用し、アップリンクでＳＣ−ＦＤＭＡを採用する。ＬＴＥ−Ａ(ａｄｖａｎｃｅｄ)は、３ＧＰＰＬＴＥの進化である。

説明を明確にするために、ＬＴＥ−Ａを中心に記述するが、本発明の技術的思想がこれに制限されるものではない。

図１は、ＬＴＥシステムの構造を示す。通信ネットワークは、ＩＭＳ及びパケットデータを介したインターネット電話(Ｖｏｉｃｅｏｖｅｒｉｎｔｅｒｎｅｔｐｒｏｔｏｃｏｌ；ＶｏＩＰ)のような多様な通信サービスを提供するために広く設置される。

図１を参照すると、ＬＴＥシステム構造は、一つ以上の端末(ＵＥ)１０、Ｅ−ＵＴＲＡＮ(ｅｖｏｌｖｅｄ−ＵＭＴＳｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｒａｄｉｏａｃｃｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋ)及びＥＰＣ(ｅｖｏｌｖｅｄｐａｃｋｅｔｃｏｒｅ)を含む。端末１０は、ユーザにより動く通信装置である。端末１０は、固定されてもよいし、移動性を有してもよく、ＭＳ(ｍｏｂｉｌｅｓｔａｔｉｏｎ)、ＵＴ(ｕｓｅｒｔｅｒｍｉｎａｌ)、ＳＳ(ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒｓｔａｔｉｏｎ)、無線機器(ｗｉｒｅｌｅｓｓｄｅｖｉｃｅ)等、他の用語で呼ばれることもある。

Ｅ−ＵＴＲＡＮは、一つ以上のｅＮＢ(ｅｖｏｌｖｅｄｎｏｄｅ−Ｂ)２０を含むことができ、一つのセルに複数の端末が存在できる。ｅＮＢ２０は、制御平面(ｃｏｎｔｒｏｌｐｌａｎｅ)とユーザ平面(ｕｓｅｒｐｌａｎｅ)の終端点を端末に提供する。ｅＮＢ２０は、一般的に端末１０と通信する固定局(ｆｉｘｅｄｓｔａｔｉｏｎ)を意味し、ＢＳ(ｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎ)、ＢＴＳ(ｂａｓｅｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓｙｓｔｅｍ)、アクセスポイント(ａｃｃｅｓｓｐｏｉｎｔ)等、他の用語で呼ばれることもある。一つのｅＮＢ２０は、セル毎に配置されることができる。ｅＮＢ２０のカバレッジ内に一つ以上のセルが存在できる。一つのセルは、１.２５、２.５、５、１０及び２０ＭＨｚなどの帯域幅のうち一つを有するように設定され、複数の端末にダウンリンク(ＤＬ；ｄｏｗｎｌｉｎｋ)またはアップリンク(ＵＬ；ｕｐｌｉｎｋ)送信サービスを提供することができる。このとき、互いに異なるセルは、互いに異なる帯域幅を提供するように設定されることができる。

以下、ＤＬはｅＮＢ２０から端末１０への通信を意味し、ＵＬは端末１０からｅＮＢ２０への通信を意味する。ＤＬにおいて、送信機はｅＮＢ２０の一部であり、受信機は端末１０の一部である。ＵＬにおいて、送信機は端末１０の一部であり、受信機はｅＮＢ２０の一部である。

ＥＰＣは、制御平面の機能を担当するＭＭＥ(ｍｏｂｉｌｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｅｎｔｉｔｙ)、ユーザ平面の機能を担当するＳ−ＧＷ(ｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎ(ＳＡＥ) ｇａｔｅｗａｙ)を含むことができる。ＭＭＥ/Ｓ−ＧＷ３０は、ネットワークの終端に位置し、外部ネットワークと接続される。ＭＭＥは、端末のアクセス情報や端末の能力に対する情報を有し、このような情報は、主に端末の移動性管理に使われることができる。Ｓ−ＧＷは、Ｅ−ＵＴＲＡＮを終端点として有するゲートウェイである。ＭＭＥ/Ｓ−ＧＷ３０は、セッションの終端点と移動性管理機能を端末１０に提供する。ＥＰＣは、ＰＤＮ(ｐａｃｋｅｔｄａｔａｎｅｔｗｏｒｋ)−ＧＷ(ｇａｔｅｗａｙ)をさらに含むことができる。ＰＤＮ−ＧＷは、ＰＤＮを終端点として有するゲートウェイである。

ＭＭＥは、ｅＮＢ２０へのＮＡＳ(ｎｏｎ−ａｃｃｅｓｓｓｔｒａｔｕｍ)シグナリング、ＮＡＳシグナリングセキュリティ、ＡＳ(ａｃｃｅｓｓｓｔｒａｔｕｍ)セキュリティ制御、３ＧＰＰアクセスネットワーク間の移動性のためのｉｎｔｅｒＣＮ(ｃｏｒｅｎｅｔｗｏｒｋ)ノードシグナリング、アイドルモード端末到達可能性(ページング再送信の制御及び実行を含む)、トラッキング領域リスト管理(アイドルモード及び活性化モードである端末のために)、Ｐ−ＧＷ及びＳ−ＧＷ選択、ＭＭＥ変更と共にハンドオーバのためのＭＭＥ選択、２Ｇまたは３Ｇ３ＧＰＰアクセスネットワークへのハンドオーバのためのＳＧＳＮ(ｓｅｒｖｉｎｇＧＰＲＳｓｕｐｐｏｒｔｎｏｄｅ)選択、ローミング、認証、専用ベアラ設定を含むベアラ管理機能、ＰＷＳ(ｐｕｂｌｉｃｗａｒｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ：地震/津波警報システム(ＥＴＷＳ)及び商用モバイル警報システム(ＣＭＡＳ)含む)メッセージ送信サポートなどの多様な機能を提供する。Ｓ−ＧＷホストは、各々のユーザに基づいてパケットフィルタリング(例えば、深層的なパケット検査を介して)、合法的遮断、端末ＩＰ(ｉｎｔｅｒｎｅｔｐｒｏｔｏｃｏｌ)アドレス割当、ＤＬでトランスポートレベルパッキングマーキング、ＵＬ/ＤＬサービスレベル課金、ゲーティング及び等級強制、ＡＰＮ−ＡＭＢＲに基づくＤＬ等級強制の各種機能を提供する。明確性のために、ＭＭＥ/Ｓ−ＧＷ３０は、単に「ゲートウェイ」で表現し、これはＭＭＥ及びＳ−ＧＷを両方とも含むことができる。

ユーザトラフィック送信または制御トラフィック送信のためのインターフェースが使われることができる。端末１０及びｅＮＢ２０は、Ｕｕインターフェースにより接続されることができる。ｅＮＢ２０は、Ｘ２インターフェースにより相互間接続されることができる。隣接ｅＮＢ２０は、Ｘ２インターフェースによるメッシュネットワーク構造を有することができる。ｅＮＢ２０は、Ｓ１インターフェースによりＥＰＣと接続されることができる。ｅＮＢ２０は、Ｓ１−ＭＭＥインターフェースによりＭＭＥと接続されることができ、Ｓ１−ＵインターフェースによりＳ−ＧＷと接続されることができる。Ｓ１インターフェースは、ｅＮＢ２０とＭＭＥ/Ｓ−ＧＷ３０との間に多対多関係(ｍａｎｙ−ｔｏ−ｍａｎｙ−ｒｅｌａｔｉｏｎ)をサポートする。

ｅＮＢ２０は、ゲートウェイ３０に対する選択、ＲＲＣ(ｒａｄｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｔｒｏｌ)活性(ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ)中のゲートウェイ３０へのルーティング(ｒｏｕｔｉｎｇ)、ページングメッセージのスケジューリング及び送信、ＢＣＨ(ｂｒｏａｄｃａｓｔｃｈａｎｎｅｌ)情報のスケジューリング及び送信、ＵＬ及びＤＬから端末１０へのリソースの動的割当、ｅＮＢ測定の設定(ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ)及び提供(ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇ)、無線ベアラ制御、ＲＡＣ(ｒａｄｉｏａｄｍｉｓｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ)及びＬＴＥ活性状態で接続移動性制御機能を遂行することができる。前記のように、ゲートウェイ３０は、ＥＰＣでページング開始、ＬＴＥアイドル状態管理、ユーザ平面の暗号化、ＳＡＥベアラ制御及びＮＡＳシグナリングの暗号化と完全性保護機能を遂行することができる。

図２は、制御平面に対するＬＴＥシステムの無線インターフェースプロトコルを示す。図３は、ユーザ平面に対するＬＴＥシステムの無線インターフェースプロトコルを示す。

端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間の無線インターフェースプロトコルの階層は、通信システムで広く知られたＯＳＩ(ｏｐｅｎｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ)モデルの下位３個階層に基づいてＬ１(第１の階層)、Ｌ２(第２の階層)及びＬ３(第３の階層)に区分される。端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間の無線インターフェースプロトコルは、水平的には、物理階層、データリンク階層(ｄａｔａｌｉｎｋｌａｙｅｒ)及びネットワーク階層(ｎｅｔｗｏｒｋｌａｙｅｒ)に区分されることができ、垂直的には、制御信号送信のためのプロトコルスタック(ｐｒｏｔｏｃｏｌｓｔａｃｋ)である制御平面(ｃｏｎｔｒｏｌｐｌａｎｅ)とデータ情報送信のためのプロトコルスタックであるユーザ平面(ｕｓｅｒｐｌａｎｅ)とに区分されることができる。無線インターフェースプロトコルの階層は、端末とＥ−ＵＴＲＡＮで対(ｐａｉｒ)に存在でき、これはＵｕインターフェースのデータ送信を担当することができる。

物理階層(ＰＨＹ；ｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒ)は、Ｌ１に属する。物理階層は、物理チャネルを介して上位階層に情報転送サービスを提供する。物理階層は、上位階層であるＭＡＣ(ｍｅｄｉａａｃｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ)階層とトランスポートチャネル(ｔｒａｎｓｐｏｒｔｃｈａｎｎｅｌ)を介して接続される。物理チャネルは、トランスポートチャネルにマッピングされる。トランスポートチャネルを介してＭＡＣ階層と物理階層との間にデータが送信されることができる。互いに異なる物理階層間、即ち、送信機の物理階層と受信機の物理階層との間にデータは、物理チャネルを介して無線リソースを利用して送信されることができる。物理階層は、ＯＦＤＭ(ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ)方式を利用して変調されることができ、時間と周波数を無線リソースとして活用する。

物理階層は、いくつかの物理制御チャネル(ｐｈｙｓｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ)を使用する。ＰＤＣＣＨ(ｐｈｙｓｉｃａｌｄｏｗｎｌｉｎｋｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ)は、ＰＣＨ(ｐａｇｉｎｇｃｈａｎｎｅｌ)及びＤＬ−ＳＣＨ(ｄｏｗｎｌｉｎｋｓｈａｒｅｄｃｈａｎｎｅｌ)のリソース割当、ＤＬ−ＳＣＨと関連しているＨＡＲＱ(ｈｙｂｒｉｄａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｐｅａｔｒｅｑｕｅｓｔ)情報に対して端末に報告する。ＰＤＣＣＨは、アップリンク送信のリソース割当に対して端末に報告するためにアップリンクグラントを伝送することができる。ＰＣＦＩＣＨ(ｐｈｙｓｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｍａｔｉｎｄｉｃａｔｏｒｃｈａｎｎｅｌ)は、ＰＤＣＣＨのために使われるＯＦＤＭシンボルの個数を端末に知らせ、全てのサブフレーム毎に送信される。ＰＨＩＣＨ(ｐｈｙｓｉｃａｌｈｙｂｒｉｄＡＲＱｉｎｄｉｃａｔｏｒｃｈａｎｎｅｌ)は、ＵＬ−ＳＣＨ送信に対するＨＡＲＱＡＣＫ(ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ)/ＮＡＣＫ(ｎｏｎ−ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ)信号を伝送する。ＰＵＣＣＨ(ｐｈｙｓｉｃａｌｕｐｌｉｎｋｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ)は、ダウンリンク送信のためのＨＡＲＱＡＣＫ/ＮＡＣＫ、スケジューリング要求及びＣＱＩのようなＵＬ制御情報を伝送する。ＰＵＳＣＨ(ｐｈｙｓｉｃａｌｕｐｌｉｎｋｓｈａｒｅｄｃｈａｎｎｅｌ)は、ＵＬ−ＳＣＨ(ｕｐｌｉｎｋｓｈａｒｅｄｃｈａｎｎｅｌ)を伝送する。

図４は、物理チャネル構造の一例を示す。

物理チャネルは、時間領域で複数のサブフレーム(ｓｕｂｆｒａｍｅ)と周波数領域で複数の副搬送波(ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ)で構成される。一つのサブフレームは、時間領域で複数のシンボルで構成される。一つのサブフレームは、複数のリソースブロック(ＲＢ；ｒｅｓｏｕｒｃｅｂｌｏｃｋ)で構成される。一つのリソースブロックは、複数のシンボルと複数の副搬送波で構成される。また、各サブフレームは、ＰＤＣＣＨのために該当サブフレームの特定シンボルの特定副搬送波を利用することができる。例えば、サブフレームの１番目のシンボルがＰＤＣＣＨのために使われることができる。ＰＤＣＣＨは、ＰＲＢ(ｐｈｙｓｉｃａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｂｌｏｃｋ)及びＭＣＳ(ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｃｏｄｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓ)のように動的に割り当てられたリソースを伝送することができる。データが送信される単位時間であるＴＴＩ(ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｉｍｅｉｎｔｅｒｖａｌ)は、１個のサブフレームの長さと同じである。一つのサブフレームの長さは、１ｍｓである。

トランスポートチャネルは、チャネルが共有されるかどうかによって、共通トランスポートチャネル及び専用トランスポートチャネルに分類される。ネットワークから端末にデータを送信するＤＬトランスポートチャネル(ＤＬｔｒａｎｓｐｏｒｔｃｈａｎｎｅｌ)は、システム情報を送信するＢＣＨ(ｂｒｏａｄｃａｓｔｃｈａｎｎｅｌ)、ページングメッセージを送信するＰＣＨ(ｐａｇｉｎｇｃｈａｎｎｅｌ)、ユーザトラフィックまたは制御信号を送信するＤＬ−ＳＣＨなどを含む。ＤＬ−ＳＣＨは、ＨＡＲＱ、変調、コーディング及び送信電力の変化による動的リンク適応及び動的/半静的リソース割当をサポートする。また、ＤＬ−ＳＣＨは、セル全体にブロードキャスト及びビーム形成の使用を可能にする。システム情報は、一つ以上のシステム情報ブロックを伝送する。全てのシステム情報ブロックは、同じ周期に送信されることができる。ＭＢＭＳ(ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｂｒｏａｄｃａｓｔ/ｍｕｌｔｉｃａｓｔｓｅｒｖｉｃｅ)のトラフィックまたは制御信号は、ＭＣＨ(ｍｕｌｔｉｃａｓｔｃｈａｎｎｅｌ)を介して送信される。

端末からネットワークにデータを送信するＵＬトランスポートチャネルは、初期制御メッセージ(ｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｔｒｏｌｍｅｓｓａｇｅ)を送信するＲＡＣＨ(ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｃｈａｎｎｅｌ)、ユーザトラフィックまたは制御信号を送信するＵＬ−ＳＣＨなどを含む。ＵＬ−ＳＣＨは、ＨＡＲＱ及び送信電力及び潜在的な変調及びコーディングの変化による動的リンク適応をサポートすることができる。また、ＵＬ−ＳＣＨは、ビーム形成の使用を可能にする。ＲＡＣＨは、一般的にセルへの初期アクセスに使われる。

Ｌ２に属するＭＡＣ階層は、論理チャネル(ｌｏｇｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌ)を介して上位階層であるＲＬＣ(ｒａｄｉｏｌｉｎｋｃｏｎｔｒｏｌ)階層にサービスを提供する。ＭＡＣ階層は、複数の論理チャネルから複数のトランスポートチャネルへのマッピング機能を提供する。また、ＭＡＣ階層は、複数の論理チャネルから単数のトランスポートチャネルへのマッピングによる論理チャネル多重化機能を提供する。ＭＡＣ副階層は、論理チャネル上のデータ転送サービスを提供する。

論理チャネルは、送信される情報の種類によって、制御平面の情報伝達のための制御チャネルとユーザ平面の情報伝達のためのトラフィックチャネルに分けられる。即ち、論理チャネルタイプのセットは、ＭＡＣ階層により提供される異なるデータ転送サービスのために定義される。論理チャネルは、トランスポートチャネルの上位に位置してトランスポートチャネルにマッピングされる。

制御チャネルは、制御平面の情報伝達だけのために使われる。ＭＡＣ階層により提供される制御チャネルは、ＢＣＣＨ(ｂｒｏａｄｃａｓｔｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ)、ＰＣＣＨ(ｐａｇｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ)、ＣＣＣＨ(ｃｏｍｍｏｎｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ)、ＭＣＣＨ(ｍｕｌｔｉｃａｓｔｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ)及びＤＣＣＨ(ｄｅｄｉｃａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ)を含む。ＢＣＣＨは、システム制御情報を放送するためのダウンリンクチャネルである。ＰＣＣＨは、ページング情報の送信及びセル単位の位置がネットワークに知られていない端末をページングするために使われるダウンリンクチャネルである。ＣＣＣＨは、ネットワークとＲＲＣ接続をしない場合、端末により使われる。ＭＣＣＨは、ネットワークから端末にＭＢＭＳ制御情報を送信するのに使われる一対多のダウンリンクチャネルである。ＤＣＣＨは、ＲＲＣ接続状態で端末とネットワークとの間に専用制御情報送信のために端末により使われる一対一の双方向チャネルである。

トラフィックチャネルは、ユーザ平面の情報伝達だけのために使われる。ＭＡＣ階層により提供されるトラフィックチャネルは、ＤＴＣＨ(ｄｅｄｉｃａｔｅｄｔｒａｆｆｉｃｃｈａｎｎｅｌ)及びＭＴＣＨ(ｍｕｌｔｉｃａｓｔｔｒａｆｆｉｃｃｈａｎｎｅｌ)を含む。ＤＴＣＨは、一対一のチャネルであり、一つの端末のユーザ情報の送信のために使われ、アップリンク及びダウンリンクの両方ともに存在できる。ＭＴＣＨは、ネットワークから端末にトラフィックデータを送信するための一対多のダウンリンクチャネルである。

論理チャネルとトランスポートチャネルとの間のアップリンク接続は、ＵＬ−ＳＣＨにマッピングされることができるＤＣＣＨ、ＵＬ−ＳＣＨにマッピングされることができるＤＴＣＨ及びＵＬ−ＳＣＨにマッピングされることができるＣＣＣＨを含む。論理チャネルとトランスポートチャネルとの間のダウンリンク接続は、ＢＣＨまたはＤＬ−ＳＣＨにマッピングされることができるＢＣＣＨ、ＰＣＨにマッピングされることができるＰＣＣＨ、ＤＬ−ＳＣＨにマッピングされることができるＤＣＣＨ、ＤＬ−ＳＣＨにマッピングされることができるＤＴＣＨ、ＭＣＨにマッピングされることができるＭＣＣＨ及びＭＣＨにマッピングされることができるＭＴＣＨを含む。

ＲＬＣ階層は、Ｌ２に属する。ＲＬＣ階層の機能は、下位階層がデータを送信するのに適するように無線セクションで上位階層から受信されたデータの分割/連接によるデータの大きさ調整を含む。無線ベアラ(ＲＢ；ｒａｄｉｏｂｅａｒｅｒ)が要求する多様なＱｏＳを保障するために、ＲＬＣ階層は、透明モード(ＴＭ；ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｍｏｄｅ)、非確認モード(ＵＭ；ｕｎａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄｍｏｄｅ)及び確認モード(ＡＭ；ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄｍｏｄｅ)の三つの動作モードを提供する。ＡＭＲＬＣは、信頼性のあるデータ送信のためにＡＲＱ(ａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｐｅａｔｒｅｑｕｅｓｔ)を介して再送信機能を提供する。一方、ＲＬＣ階層の機能は、ＭＡＣ階層内部の機能ブロックで具現されることができ、このとき、ＲＬＣ階層は、存在しない場合もある。

ＰＤＣＰ(ｐａｃｋｅｔｄａｔａｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｐｒｏｔｏｃｏｌ)階層は、Ｌ２に属する。ＰＤＣＰ階層は、相対的に帯域幅が小さい無線インターフェース上でＩＰｖ４またはＩＰｖ６のようなＩＰパケットを導入して送信されるデータが効率的に送信されるように不要な制御情報を減らすヘッダ圧縮機能を提供する。ヘッダ圧縮は、データのヘッダに必要な情報のみを送信することによって、無線セクションで送信効率を上げる。さらに、ＰＤＣＰ階層は、セキュリティ機能を提供する。セキュリティ機能は、第３者の検査を防止する暗号化及び第３者のデータ操作を防止する完全性保護を含む。

ＲＲＣ(ｒａｄｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｔｒｏｌ)階層は、Ｌ３に属する。Ｌ３の最下部に位置するＲＲＣ階層は、制御平面でのみ定義される。ＲＲＣ階層は、端末とネットワークとの間の無線リソースを制御する役割を遂行する。そのために、端末とネットワークは、ＲＲＣ階層を介してＲＲＣメッセージを交換する。ＲＲＣ階層は、ＲＢの設定(ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ)、再設定(ｒｅ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ)及び解除(ｒｅｌｅａｓｅ)と関連して論理チャネル、トランスポートチャネル及び物理チャネルの制御を担当する。ＲＢは、端末とネットワークとの間のデータ伝達のために、Ｌ１及びＬ２により提供される論理的経路である。即ち、ＲＢは、端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間のデータ送信のために、Ｌ２により提供されるサービスを意味する。ＲＢが設定されるとは、特定サービスを提供するために無線プロトコル階層及びチャネルの特性を規定し、各々の具体的なパラメータ及び動作方法を決定することを意味する。ＲＢは、ＳＲＢ(ｓｉｇｎａｌｉｎｇＲＢ)とＤＲＢ(ｄａｔａＲＢ)の二つに区分されることができる。ＳＲＢは、制御平面でＲＲＣメッセージを送信する通路として使われ、ＤＲＢは、ユーザ平面でユーザデータを送信する通路として使われる。

図２を参照すると、ＲＬＣ及びＭＡＣ階層(ネットワーク側のｅＮＢで終了)は、スケジューリング、ＡＲＱ及びＨＡＲＱのような機能を遂行することができる。ＲＲＣ階層(ネットワーク側のｅＮＢで終了)は、ブロードキャスティング、ページング、ＲＲＣ接続管理、ＲＢ制御、移動性機能及び端末測定報告/制御のような機能を遂行することができる。ＮＡＳ制御プロトコル(ネットワーク側のゲートウェイのＭＭＥで終了)は、ＳＡＥベアラ管理、認証、ＬＴＥ_ＩＤＬＥ移動性ハンドリング、ＬＴＥ_ＩＤＬＥでページング開始及び端末とゲートウェイとの間のシグナリングのためのセキュリティ制御のような機能を遂行することができる。

図３を参照すると、ＲＬＣ及びＭＡＣ階層(ネットワーク側のｅＮＢで終了)は、制御平面での機能と同じ機能を遂行することができる。ＰＤＣＰ階層(ネットワーク側のｅＮＢで終了)は、ヘッダ圧縮、完全性保護及び暗号化のようなユーザ平面機能を遂行することができる。

ＲＲＣ状態は、端末のＲＲＣ階層がＥ−ＵＴＲＡＮのＲＲＣ階層と論理的に接続されているかどうかを指示する。ＲＲＣ状態は、ＲＲＣ接続状態(ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ)及びＲＲＣアイドル状態(ＲＲＣ_ＩＤＬＥ)のように二つに分けられる。端末のＲＲＣ階層とＥ−ＵＴＲＡＮのＲＲＣ階層との間のＲＲＣ接続が設定されている場合、端末はＲＲＣ接続状態になり、それ以外の場合、端末はＲＲＣアイドル状態になる。ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤの端末は、Ｅ−ＵＴＲＡＮとＲＲＣ接続が設定されているため、Ｅ−ＵＴＲＡＮは、ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤの端末の存在を把握することができ、端末を効果的に制御することができる。一方、Ｅ−ＵＴＲＡＮは、ＲＲＣ_ＩＤＬＥの端末を把握することができず、コアネットワーク(ＣＮ；ｃｏｒｅｎｅｔｗｏｒｋ)がセルより大きい領域であるトラッキング領域(ｔｒａｃｋｉｎｇａｒｅａ)単位に端末を管理する。即ち、ＲＲＣ_ＩＤＬＥの端末は、より大きい領域の単位に存在のみが把握され、音声またはデータ通信のような通常の移動通信サービスを受けるために、端末は、ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤに移動しなければならない。

ＲＲＣ_ＩＤＬＥ状態で、端末がＮＡＳにより設定されたＤＲＸ(ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｅｃｅｐｔｉｏｎ)を指定する中、端末は、システム情報及びページング情報の放送を受信することができる。また、端末は、トラッキング領域で端末を固有に指定するＩＤ(ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ)の割当を受け、ＰＬＭＮ(ｐｕｂｌｉｃｌａｎｄｍｏｂｉｌｅｎｅｔｗｏｒｋ)選択及びセル再選択を実行することができる。また、ＲＲＣ_ＩＤＬＥ状態で、ＲＲＣコンテキストはｅＮＢに格納されない。

ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態で、端末は、Ｅ−ＵＴＲＡＮでＥ−ＵＴＲＡＮＲＲＣ接続及びＲＲＣｃｏｎｔｅｘｔを有し、ｅＮＢにデータを送信及び/またはｅＮＢからデータを受信することが可能である。また、端末は、ｅＮＢにチャネル品質情報及びフィードバック情報を報告することができる。ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態で、Ｅ−ＵＴＲＡＮは、端末が属するセルを知ることができる。したがって、ネットワークは、端末にデータを送信及び/または端末からデータを受信することができ、端末の移動性(ハンドオーバ及びＮＡＣＣ(ｎｅｔｗｏｒｋａｓｓｉｓｔｅｄｃｅｌｌｃｈａｎｇｅ)を介したＧＥＲＡＮ(ＧＳＭＥＤＧＥｒａｄｉｏａｃｃｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋ)にｉｎｔｅｒ−ＲＡＴ(ｒａｄｉｏａｃｃｅｓｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)セル変更指示)を制御することができ、隣接セルのためにセル測定を実行することができる。

ＲＲＣ_ＩＤＬＥ状態で、端末は、ページングＤＲＸ周期を指定する。具体的に、端末は、端末特定ページングＤＲＸ周期毎の特定ページング機会(ｐａｇｉｎｇｏｃｃａｓｉｏｎ)にページング信号をモニタする。ページング機会は、ページング信号が送信される中の時間間隔である。端末は、自分のみのページング機会を有している。

ページングメッセージは、同じトラッキング領域に属する全てのセルにわたって送信される。もし、端末が一つのトラッキング領域から他の一つのトラッキング領域に移動すると、端末は、位置をアップデートするために、ＴＡＵ(ｔｒａｃｋｉｎｇａｒｅａｕｐｄａｔｅ)メッセージをネットワークに送信する。

ユーザが端末の電源を最初にオンした時、端末は、まず、適切なセルを探索した後、該当セルでＲＲＣ_ＩＤＬＥにとどまる。ＲＲＣ接続を確立する必要がある時、ＲＲＣ_ＩＤＬＥにとどまっている端末は、ＲＲＣ接続手順を介してＥ−ＵＴＲＡＮのＲＲＣとＲＲＣ接続を確立してＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤに移動することができる。ＲＲＣ_ＩＤＬＥにとどまっている端末は、ユーザの通話試みなどの理由でアップリンクデータ送信が必要な時、またはＥ−ＵＴＲＡＮからページングメッセージを受信し、これに対する応答メッセージ送信が必要な時などにＥ−ＵＴＲＡＮとＲＲＣ接続を確立する必要がある。

端末とｅＮＢとの間にメッセージを送信するために使われるシグネチャシーケンスに互いに異なる原因値がマッピングされると知られている。さらに、ＣＱＩ(ｃｈａｎｎｅｌｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｉｃａｔｏｒ)または経路損失及び原因またはメッセージ大きさは、初期プリアンブルに含むための候補であると知られている。

端末がネットワークにアクセスすることを希望し、メッセージが送信されるように決定すると、メッセージは目的(ｐｕｒｐｏｓｅ)にリンクされることができ、原因値は決定されることができる。また、理想的なメッセージの大きさは、全ての付加的情報及び互いに異なる代替可能な大きさを識別して決定されることができる。付加的な情報を除去し、または代替可能なスケジューリング要求メッセージが使われることができる。

端末は、プリアンブルの送信、ＵＬ干渉、パイロット送信電力、受信機でプリアンブルを検出するために要求されるＳＮＲまたはその組合せのために必要な情報を得る。この情報は、プリアンブルの初期送信電力の計算を許容しなければならない。メッセージの送信のために、同じチャネルが使われることを保障するために、周波数観点でプリアンブルの付近でＵＬメッセージを送信することが有利である。

ネットワークが最小限のＳＮＲでプリアンブルを受信することを保障するために、端末は、ＵＬ干渉及びＵＬ経路損失を考慮しなければならない。ＵＬ干渉は、ｅＮＢでのみ決定されることができるため、プリアンブル送信の前にｅＮＢによりブロードキャストされて端末により受信されなければならない。ＵＬ経路損失は、ＤＬ経路損失と類似に考慮されることができ、セルのいくつかのパイロット信号の送信電力が端末に知られると、受信されたＲＸ信号強度から端末により推定されることができる。

プリアンブルの検出のために必要なＵＬＳＮＲは、一般的にＲｘアンテナの数及び受信機性能のようなｅＮＢ構成によって変わる。多少静的なパイロットの送信電力を送信し、変化するＵＬ干渉から必要なＵＬＳＮＲを分離して送信し、及びメッセージとプリアンブルとの間に要求される可能な電力オフセットを送信するのに利点がある。

プリアンブルの初期送信電力は、以下の式によって概略的に計算されることができる。

送信電力＝ＴｒａｎｓｍｉｔＰｉｌｏｔ＋ＲｘＰｉｌｏｔ＋ＵＬ干渉＋オフセット＋ＳＮＲＲｅｑｕｉｒｅｄ

したがって、ＳＮＲＲｅｑｕｉｒｅｄ、ＵＬＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ、ＴｒａｎｓｍｉｔＰｉｌｏｔ及びオフセットのどのような組合せもブロードキャストされることができる。原則的に、ただ一つの値のみがブロードキャストされなければならない。たとえ、３ＧＰＰＬＴＥにおけるＵＬ干渉が主にＵＭＴＳシステムより一定な隣接セル干渉であるとしても、これは現在のＵＭＴＳシステムで本質的である。

前述したように、端末は、プリアンブルの送信のための初期ＵＬ送信電力を決定する。ｅＮＢの受信機は、セルの干渉と比較される相対的な受信電力だけでなく、絶対的な受信電力も推定することができる。ｅＮＢは、干渉と比較される受信信号電力がｅＮＢに知られた閾値より大きい場合、プリアンブルが検出されたと見なす。

端末は、初期推定されたプリアンブルの送信電力が適しなくても、プリアンブルを検出することができるようにパワーランピングを実行する。次のランダムアクセス試み前に、もし、ＡＣＫまたはＮＡＣＫが端末により受信されない場合、他のプリアンブルは、ほとんど送信される。検出の確率を増加させるために、プリアンブルは、互いに異なるＵＬ周波数に送信されることができ、及び/またはプリアンブルの送信電力は、増加されることができる。したがって、検出されるプリアンブルの実際送信電力は、ＵＥにより初期に計算されたプリアンブルの初期送信電力に対応する必要がない。

端末は、可能なＵＬトランスポートフォーマットを必ず決定しなければならない。端末により使われるＭＣＳ及び多数のリソースブロックを含むことができるトランスポートフォーマットは、主に二つのパラメータにより決定される。具体的に、二つのパラメータは、ｅＮＢのＳＮＲ及び送信されるために要求されるメッセージの大きさである。

実際に端末メッセージ大きさの最大、またはペイロード、そして、要求される最小ＳＮＲは、各々、トランスポートフォーマットに対応する。ＵＭＴＳで、プリアンブルの送信以前に推定された初期プリアンブル送信電力、プリアンブルとトランスポートブロックとの間の必要なオフセット、最大に許容されるまたは利用可能な端末送信電力、固定されたオフセット及び付加的なマージンを考慮して送信のためのどのようなトランスポートフォーマットが選択されることができるかどうかを決定することができる。ネットワークが時間及び周波数リソース予約を必要としないため、ＵＭＴＳにおけるプリアンブルは、端末により選択されたトランスポートフォーマットに対するどのような情報も含む必要がない。したがって、トランスポートフォーマットは、送信されたメッセージと共に表示される。

プリアンブルの受信時、正しいトランスポートフォーマットを選択した後、必要な時間及び周波数リソースを予約するために、ｅＮＢは、端末が送信しようとするメッセージの大きさ及び端末により選択されるＳＮＲを認識しなければならない。したがって、端末は、ほとんどＤＬで測定された経路損失または初期プリアンブル送信電力の決定のためのいくつかの同じ測定を考慮するため、最大許容または可用端末送信電力と比較した端末送信電力は、ｅＮＢに知られていないため、受信されたプリアンブルによると、ｅＮＢは、端末により選択されるＳＮＲを推定することができない。

ｅＮＢは、ＤＬで推定された経路損失及びＵＬで推定された経路損失を比較することで、その差を計算することができる。しかし、もし、パワーランピングが使われ、プリアンブルのための端末送信電力が初期計算された端末送信電力と対応しない場合、この計算は不可能である。さらに、実際端末送信電力及び端末が送信するように意図される送信電力の精密度は非常に低い。したがって、経路損失をコード化またはダウンリンク及びメッセージの大きさのＣＱＩ推定のコード化またはシグネチャでＵＬの原因値をコード化することが提案される。

図５は、マクロ領域と共に/及びマクロ領域なしにスモールセルが配置されるシナリオを示す。これは３ＧＰＰＴＲ３６.９３２Ｖ１２.００(２０１２−１２)のＳｅｃｔｉｏｎ６.１を参照することができる。スモールセル向上は、スモールセルがマクロ領域があるまたはない場合、スモールセルを室内または室外に構築する場合、バックホールが理想的または非理想的な場合の両方ともを対象とする。スモールセル構築密度が低い場合はもちろん高い場合も考慮することができる。

図５を参照すると、スモールセル向上は、既に構築されたセルラネットワークの容量を増大させるためにスモールセルノードが一つ以上の重なったＥ−ＵＴＲＡＮマクロセル階層領域内に配置されるシナリオを目的とする。端末がマクロセルとスモールセル領域内に同時にある場合と端末がマクロセルとスモールセル領域内に同時にない場合の二つのシナリオが考慮されることができる。また、スモールセルノードが一つ以上の重なったＥ−ＵＴＲＡＮマクロセル階層の領域に配置されないシナリオも考慮されることができる。

スモールセル向上は、室外及び室内にスモールセル構築を目的とする。スモールセルノードは、室内または室外に配置されることができ、各々の場合に室内または室外の端末にサービスを提供することができる。

以下、セキュリティ機能に対して説明する。

セキュリティ機能は、完全性保護及び暗号化を提供する。完全性保護は、ユーザデータ及びシグナリングが承認されない方式により変更されることを防止し、暗号化は、ユーザデータ及びシグナリングの機密性を提供する。

以下、端末とネットワークとの間にセキュリティの二つのレベルに対して説明する。

１)ＡＳセキュリティ：ＡＳセキュリティは、端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間のＲＲＣシグナリング及びユーザデータを保護する。これは無線プロトコルの制御平面上のＲＲＣシグナリングの完全性保護及び暗号化を提供する。また、ＡＳセキュリティは、無線プロトコルのユーザ平面上のユーザデータの暗号化を提供する。ＲＲＣにおけるセキュリティモード命令手順は、端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間のＡＳセキュリティを活性化するのに使われる。

２)ＮＡＳセキュリティ：ＮＡＳセキュリティは、端末とＭＭＥとの間のＮＡＳシグナリングを保護する。これはＮＡＳシグナリングの完全性保護及び暗号化を提供する。ＮＡＳにおけるセキュリティモード命令手順は、端末とＭＭＥとの間のＮＡＳセキュリティを活性化するのに使われる。

図６は、ハンドオーバを除外したＡＳセキュリティ及びＮＡＳセキュリティのためのキー誘導を示す。

端末とネットワークとの間のセキュリティ機能は、Ｋ_ASMEと呼ばれる秘密キーを基盤とする。Ｋ_ASMEは、ＵＳＩＭ(ｕｎｉｖｅｒｓａｌｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒｉｄｅｎｔｉｔｙｍｏｄｕｌｅ)及びＨＳＳ(ｈｏｍｅｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒｓｅｒｖｅｒ)の両方ともに格納された永続キーから誘導される。ＭＭＥは、ＨＳＳからＫ_ASMEを受信する。端末は、ＮＡＳプロトコルでＡＫＡ(ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｋｅｙａｇｒｅｅｍｅｎｔ)手順の結果を利用してＫ_ASMEを誘導する。ＡＫＡ手順が進行される中、端末とネットワークは、Ｋ_ASMEに対して相互認証及び同意を実行する。

端末とＭＭＥは、Ｋ_ASMEを利用して、ＮＡＳメッセージの完全性保護のためのＫ_NASintを誘導し、ＮＡＳメッセージのセキュリティのためのＫ_NASencを誘導する。端末とｅＮＢは、相互間のＵｕインターフェース上のシグナリング及びユーザデータを保護するためにＫ_ASMEからＫ_eNBを誘導する。端末とｅＮＢは、Ｋ_eNBから、ＲＲＣメッセージの完全性保護のためのＫ_RRCintを誘導し、ＲＲＣメッセージの暗号化のためのＫ_RRCencを誘導し、ユーザデータの暗号化のためのＫ_UPencを誘導する。

４種類のＡＳキー(Ｋ_eNB、Ｋ_RRCint、Ｋ_RRCenc及びＫ_UPenc)は、全てのハンドオーバ及び接続再設定時に変わる。ソース(ｓｏｕｒｃｅ)ｅＮＢからターゲット(ｔａｒｇｅｔ)ｅＮＢへのハンドオーバのために、端末とソースｅＮＢは、ターゲットセルで使われる新しいＫ_eNBであるＫ_eNB ^*を誘導する。他のＡＳキー、即ち、Ｋ_RRCint、Ｋ_RRCenc及びＫ_UPencは、Ｋ_eNB ^*から誘導される。Ｋ_eNB ^*は、端末及びｅＮＢの現在Ｋ_eNB、または新規のＮＨ(ｎｅｘｔｈｏｐ)に基づいて誘導される。また、ターゲットセルの物理セルＩＤ及びダウンリンク搬送波周波数は、Ｋ_eNB ^*の誘導のために使われる。ＮＨは、端末及びＭＭＥでＫ_ASMEから誘導される。ｅＮＢは、ハンドオーバのためのＫ_eNB ^*を誘導するためにＭＭＥからＮＨを受信する。イントラセルハンドオーバ手順は、ＲＲＣ_ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ中にＡＳキーを変更するのに使われることができる。

Ｓ１インターフェースを介した初期コンテキスト設定手順がＭＭＥにより開始された後、ＡＳセキュリティ活性化がｅＮＢにより開始される。初期コンテキスト設定手順間、ＭＭＥは、ｅＮＢにＡＳキー誘導のためにＫ_ASMEから直接誘導されたＫ_eNB、端末でサポートされる完全性保護及び暗号化アルゴリズムに対する情報を提供する。したがって、ＭＭＥからＫ_eNB及びアルゴリズムを受信した後、ｅＮＢは、端末のＡＳセキュリティ活性化を初期化することができる。

図７は、ＡＳセキュリティの初期活性化を示す。

ＡＳセキュリティの初期活性化のために、ｅＮＢは、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージを送信する(Ｓ５０)。ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージは、ＲＲＣ接続設定手順が完了した後、端末のＲＲＣ階層に完全性保護アルゴリズム及び暗号化アルゴリズムを指示する。

端末のＲＲＣ階層は、端末のＰＤＣＰ階層を構成する前に完全性保護を適用するためにＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージを受信する。したがって、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージの受信時、端末のＲＲＣ階層は、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージをデコーディングし、ＲＲＣメッセージの完全性保護のために受信されたＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージが指示するアルゴリズムでＫ_RRCintを誘導する(Ｓ５１)。端末のＲＲＣ階層は、アルゴリズム及びＫ_RRCintを利用して、受信されたＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージの完全性を確認するように端末のＰＤＣＰ階層に要求する(Ｓ５２)。

たとえ、端末でＡＳセキュリティが活性化されないとしても、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージは、完全性保護と共に送信されるという点に留意しなければならない。その理由は、端末がメッセージに含まれているアルゴリズムを利用してメッセージの完全性を確認することができるためである。しかし、暗号化は、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージに適用されない。その理由は、メッセージに含まれている暗号化アルゴリズムが適用される時まで端末がメッセージをデコーディングすることができないためである。

端末のＰＤＣＰ階層は、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージの完全性を確認する(Ｓ５３)。端末のＰＤＣＰ階層は、完全性確認の結果を送信する(Ｓ５４)。もし、端末がＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージの完全性を確認するのに失敗した場合、端末は、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージに対応してＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＦａｉｌｕｒｅメッセージをｅＮＢに送信する。この場合、端末で有効なアルゴリズムを利用することができないため、完全性保護と暗号化のいずれもＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＦａｉｌｕｒｅメッセージに適用されない。

もし、端末のＰＤＣＰ階層で受信されたＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージが完全性確認を通過すると、端末のＲＲＣ階層は、Ｋ_RRCenc及びＫ_UPencをさらに誘導する。端末のＲＲＣ階層は、完全性保護アルゴリズム及びＫ_RRCintを利用して完全性保護を適用するように端末のＰＤＣＰ階層を構成する。端末のＲＲＣ階層は、暗号化アルゴリズム、Ｋ_RRCenc及びＫ_UPencを利用して暗号化を適用するように端末のＰＤＣＰ階層を構成する(Ｓ５５)。次に、端末は、ＡＳセキュリティが活性化されると見なし、端末により受信され、または送信された全ての後続のＲＲＣメッセージに完全性保護及び暗号化を両方とも適用する(Ｓ５６)。

ＡＳセキュリティが活性化されると、端末のＲＲＣ階層は、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージに対応してＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージをｅＮＢに送信する(Ｓ５７)。ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージは、完全性保護されるが、暗号化されない。ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージに暗号化を適用しない理由は、二つの応答メッセージ(即ち、暗号化されないＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＦａｉｌｕｒｅメッセージ及び暗号化されないＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージ)を送信することによって、端末でセキュリティ活性化が成功的に実行されたかどうかを問わず、ｅＮＢが解読なしに応答メッセージを容易にデコーディングすることができるためである。

ＡＳセキュリティが活性化された以後、ｅＮＢは、ＳＲＢ２及びＤＲＢを設定する。ｅＮＢは、ＡＳセキュリティ活性化の前にＳＲＢ２及びＤＲＢを設定しない。ＡＳセキュリティが活性化されると、ＳＲＢ１及びＳＲＢ２を介して全てのＲＲＣメッセージは完全性保護されて暗号化される。また、ＤＲＢを介して全てのユーザデータは、ＰＤＣＰ階層により暗号化される。しかし、完全性保護だけでなく暗号化も、ＳＲＢ０には適用されない。

完全性保護アルゴリズムは、シグナリング無線ベアラＳＲＢ１及びＳＲＢ２に共通され、暗号化アルゴリズムは、全ての無線ベアラ(即ち、ＳＲＢ１、ＳＲＢ２及びＤＲＢ)に共通される。完全性保護及び暗号化アルゴリズムは、ハンドオーバ時にのみ変更されることができる。

ＳＣｅｌｌ(セカンダリセル)構成を説明する。

まず、ＳＣｅｌｌ付加/修正を説明する。これは３ＧＰＰＴＳ３６.３３１Ｖ１１.１.０(２０１２−０９)のＳｅｃｔｉｏｎ５.３.１０.３ｂを参照することができる。端末は、

１>現在端末の構成の一部でないｓＣｅｌｌＴｏＡｄｄＭｏｄｅＬｉｓｔに含まれている各ｓＣｅｌｌＩｎｄｅｘ値に対し(ＳＣｅｌｌ付加)、

２>受信されたｒａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｆｉｇＣｏｍｍｏｎＳＣｅｌｌ及びｒａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｆｉｇＤｅｄｉｃａｔｅｄＳＣｅｌｌによって、ｃｅｌｌＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎに対応してＳＣｅｌｌを追加し、

２>ＳＣｅｌｌが非活性化状態にあると見なすように下位階層を構成する。

１>現在端末の構成の一部であるｓＣｅｌｌＴｏＡｄｄＭｏｄｅＬｉｓｔに含まれている各ｓＣｅｌｌＩｎｄｅｘ値に対し(ＳＣｅｌｌ修正)、

２>受信されたｒａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｆｉｇＤｅｄｉｃａｔｅｄＳＣｅｌｌによって、ＳＣｅｌｌ構成を修正する。

ＳＣｅｌｌ解除を説明する。これは３ＧＰＰＴＳ３６.３３１Ｖ１１.１.０(２０１２−０９)のＳｅｃｔｉｏｎ５.３.１０.３ａを参照することができる。端末は、

１>もし、解除がｓＣｅｌｌＴｏＲｅｌｅａｓｅＬｉｓｔの受信によりトリガされると、

２>ｓＣｅｌｌＴｏＲｅｌｅａｓｅＬｉｓｔに含まれている各ｓＣｅｌｌＩｎｄｅｘ値に対し、

３>もし、現在端末の構成がｓＣｅｌｌＩｎｄｅｘ値を有するＳＣｅｌｌを含むと、

４>ＳＣｅｌｌを解除する。

１>もし、解除がＲＲＣ接続再設定によりトリガされると、

２>現在端末の構成の一部である全てのＳＣｅｌｌを解除する。

スモールセル向上のための二重接続は研究されている。二重接続は下記を意味する。

−制御及びデータ分離：例えば、移動性のための制御シグナリングはマクロ階層を介し、高速データ接続は低電力階層を介して同時に提供される。

−ダウンリンクとアップリンクとの間の分離：ダウンリンク及びアップリンク接続は、互いに異なる階層を介して提供される。

−制御シグナリングに対する多様性：ＲＲＣシグナリングは、複数のリンクを介して提供されることができ、移動性性能をより向上させることができる。

図８は、二重接続シナリオを示す。

図８を参照すると、端末は、マスタｅＮＢ(以下、ＭｅＮＢ)とＲＲＣ接続を有する。二重接続において、ＭｅＮＢは、マクロセルを制御し、少なくともＳ１−ＭＭＥを終了させるｅＮＢであり、したがって、ＣＮへ向かう移動性アンカ(ａｎｃｈｏｒ)として行動する。また、端末は、セカンダリｅＮＢ(以下、ＳｅＮＢ)と無線リンクを有することができる。二重接続において、ＳｅＮＢは、一つ以上のスモールセルを制御し、端末のために追加的な無線リソースを提供する、ＭｅＮＢでないｅＮＢである。したがって、端末は、ＭｅＮＢから制御シグナリングを受信することができ、ＳｅＮＢからデータを受信することができる。ＭｅＮＢとＳｅＮＢは、相互間にネットワークインターフェースを有し、したがって、相互間に情報を交換することができる。

二重接続におけるセキュリティ機能適用は、まだ開発されていない。したがって、二重接続でセキュリティ情報を適用する方法が要求されることができる。

図９は、本発明の一実施例に係るセキュリティ情報を適用する方法の一例を示す。

図９を参照すると、端末は、第１のセキュリティ情報及び第２のセキュリティ情報を取得する(Ｓ１００)。端末は、ＭｅＮＢとシグナリングのために第１の接続を有し、ＳｅＮＢとユーザトラフィックのために第２の接続を有すると仮定する。前記第１の接続は、ＲＲＣ接続である。前記第２の接続はＬ２接続である。

第１のセキュリティ情報は、セキュリティモード命令(ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄ)メッセージを介してＭｅＮＢから受信されることができる。第１のセキュリティ情報は、第１のセキュリティパラメータ及び/または第１のセキュリティキーを含むことができる。例えば、第１のセキュリティ情報は、第１のセキュリティパラメータ及び第１のセキュリティキーを両方とも含むことができる。例えば、第１のセキュリティ情報は、第１のセキュリティパラメータのみを含むことができる。この場合、第１のセキュリティパラメータは、セキュリティモード命令メッセージを介してＭｅＮＢから受信されることができ、前記第１のセキュリティキーは、第１のセキュリティパラメータに基づいて誘導されることができる。前記第１のセキュリティキーは、ＭｅＮＢのためのＫ_RRCint、Ｋ_RRCencまたはＫ_UPencである。

第２のセキュリティ情報は、セキュリティモード命令メッセージを介してＭｅＮＢから受信されることができる。第２のセキュリティ情報は、第２のセキュリティパラメータ及び/または第２のセキュリティキーを含むことができる。例えば、第２のセキュリティ情報は、第２のセキュリティパラメータ及び第２のセキュリティキーを両方とも含むことができる。例えば、第２のセキュリティ情報は、第２のセキュリティパラメータのみを含むことができる。この場合、第２のセキュリティパラメータは、セキュリティモード命令メッセージを介してＭｅＮＢから受信されることができ、第２のセキュリティキーは、第２のセキュリティパラメータに基づいて誘導されることができる。第２のセキュリティキーは、ＳｅＮＢのためのＫ_RRCint、Ｋ_RRCencまたはＫ_UPencである。

以上の説明で、セキュリティキーは、完全性保護または暗号化に適用される。第１のセキュリティパラメータは、ＮＨ(ｎｅｘｔｈｏｐ)及び暗号アルゴリズム(ＥｎｃｒｙｐｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ)を含むことができる。また、シグナリングキーは、第１のセキュリティパラメータと共に第１のセキュリティキーから誘導されることができる。シグナリングキーは、ＭｅＮＢからユーザトラフィックを暗号化し、ＭｅＮＢにより受信されたユーザトラフィックを解読するために端末に使われることができる。また、ユーザトラフィックキーは、第１のセキュリティパラメータまたは第２のセキュリティパラメータと共に第２のセキュリティキーから誘導されることができる。

端末は、第１のセキュリティ情報をＭｅＮＢから提供された第１の無線ベアラ(ＲＢｓ)セットに適用する(Ｓ１１０)。第１のセキュリティ情報は、ＭｅＮＢの一つ以上のセルに適用されることができる。端末は、第１のセキュリティ情報を利用してＭｅＮＢから送信されたシグナリングを暗号化することができ、ＭｅＮＢにより受信されたシグナリングを解読することができる。

端末は、第２のセキュリティ情報をＳｅＮＢから提供された第２の無線ベアラ(ＲＢｓ)セットに適用する(Ｓ１２０)。第２のセキュリティ情報は、ＳｅＮＢの一つ以上のセルに適用されることができる。端末は、第２のセキュリティ情報を利用してＳｅＮＢから送信されたユーザトラフィックを暗号化することができ、ＳｅＮＢにより受信されたユーザトラフィックを解読することができる。

図１０は、本発明の一実施例に係る端末及びＭｅＮＢが端末とマクロセルとの間の無線ＲＢｓのためのセキュリティキーをどのように生成するかを示す。図１０を参照すると、ＭｅＮＢは、ＭＭＥからＫ_PeNBを受信する。Ｋ_PeNBは、ＭｅＮＢのためのｅＮＢセキュリティキーである。ＭｅＮＢは、Ｋ_PeNBからＲＲＣメッセージのための二つのセキュリティキー、即ち、ＲＲＣメッセージの完全性保護のためのＫ_RRCint及びＲＲＣメッセージの暗号化のためのＫ_RRCencを誘導する。

図１１は、本発明の一実施例に係る端末及びＳｅＮＢが端末とスモールセルとの間の無線ＲＢｓのためのセキュリティキーをどのように生成するかを示す。図１１を参照すると、ＳｅＮＢは、ＭＭＥからＫ_SeNBを受信する。Ｋ_SeNBは、ＳｅＮＢのためのｅＮＢセキュリティキーである。または、ＳｅＮＢは、ＭｅＮＢからＫ_SeNBを受信する。その次に、ＳｅＮＢは、Ｋ_SeNBからユーザトラフィックのためのセキュリティキー、即ち、ユーザトラフィックの暗号化のためのＫ_UPencを誘導する。

以下、本発明の一実施例に係るセキュリティモード命令手順を詳細に説明する。

端末がＭｅＮＢ及びＳｅＮＢの両方ともに接続された時、以下説明されたセキュリティモード命令手順によって、端末は、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージを受信し、ＭｅＮＢ及びＳｅＮＢの両方とものためのセキュリティキーを生成する。端末は、分離されたＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージを受信することができる。分離されたＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージは、一つがＭｅＮＢのためのメッセージであり、他の一つがＳｅＮＢのためのメッセージであることを意味する。

ＭｅＮＢから一つ以上のリソースブロックの第１のグループまたは一つ以上のセルの第１のグループに相応するＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージを受信する時、端末は、

１>ＭｅＮＢのためのＫ_eNBキー、即ち、Ｋ_MeNBを誘導し、

１>ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージにより指示されるｉｎｔｅｇｒｉｔｙＰｒｏｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍと関連しているＫ_RRCintキーを誘導し、

１>ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージの完全性保護を確認するために、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージ及びＫ_RRCintキーに含まれているｉｎｔｅｇｒｉｔｙＰｒｏｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍにより指示されるアルゴリズムを使用し、ＲＲＣメッセージに使われる下位ＰＤＣＰ階層を要求し、

１>もし、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージが完全性保護検査を通過すると、

２>ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージにより指示されるｃｉｐｈｅｒｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍと関連しているＫ_RRCencキーを誘導し、

２>完全性保護適用のために指示されるアルゴリズム及びＫ_RRCintキーを直ちに使用してＲＲＣメッセージに使われる下位ＰＤＣＰ階層を構成し(即ち、完全性保護は、ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージを含み、端末により受信され、または送信される全ての後続のメッセージに適用)、

２>手順を完了した以後、暗号化適用のために指示されるアルゴリズム及びＫ_RRCencキーを使用してＲＲＣメッセージに使われる下位ＰＤＣＰ階層を構成し(即ち、暗号化は暗号化されずに送信されたＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージを除いて、端末により受信され、または送信される全ての後続のメッセージに適用)、

２>端末とＭｅＮＢのあるセル(例えば、ＰＣｅｌｌ)との間の通信のためにＡＳセキュリティが活性化されたと見なし、

２>送信のためにＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｐｌｅｔｅメッセージを下位階層に提出し、前記手順を終了し、

１>その他の場合、

２>ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージの受信以前に使われた構成を使用して持続し(即ち、完全性保護だけでなく、暗号化も適用されない)、

２>送信のためにＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＦａｉｌｕｒｅメッセージを下位階層に提出し、前記手順を終了する。

ＭｅＮＢに相応するＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄをＭｅＮＢから受信した以後、端末は、ＳｅＮＢに相応する他のＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄをＰｅＮＢまたはＳｅＮＢのうちいずれか一つから受信することができる。サービングセルとしてＳｅＮＢのセルを構成するＲＲＣ再構成メッセージを受信した以後、端末は、ＳｅＮＢに相応するＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄを受信することができる。

その代わりに、ＭｅＮＢに相応するＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄは、ＳｅＮＢに相応するＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄとしてサービスすることもできる。即ち、一つのＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄは、ＰｅＮＢ及びＳｅＮＢの両方とものために使われることができる。

一つ以上のセルの第２のグループまたは一つ以上のＲＢｓの第２のグループに相応するＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージをＳｅＮＢから受信する時、端末は、

１>ＳｅＮＢのためのＫ_eNBキー、即ち、Ｋ_SeNBを誘導し、

２>ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージにより指示されるｃｉｐｈｅｒｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍと関連しているＫ_UPencキーを誘導し、

２>もし、ＲＮに接続された場合、

３>ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージにより指示されるｉｎｔｅｇｒｉｔｙＰｒｏｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍと関連しているＫ_UPintキーを誘導し、

２>手順を完了した以後、暗号化適用のために指示されるアルゴリズム及びＫ_UPencキーを使用してユーザトラフィックに使われる下位ＰＤＣＰ階層を構成し(即ち、暗号化は、端末とＳｅＮＢとの間にＤＲＢのために端末により受信され、または送信される全てのユーザトラフィックに適用)、

２>もし、ＲＮに接続された場合、

３>指示されたアルゴリズム及びＫ_UPintキーを使用して以後に構成されたＤＲＢに対して(もし、ある場合)完全性保護を適用するために、ユーザトラフィックに対して使われる下位ＰＤＣＰ階層を構成し、

２>端末とＳｅＮＢのあるセル(例えば、ＳＣｅｌｌ)との間の通信のためにＡＳセキュリティが活性化されたと見なし、

１>その他の場合、

２>ＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｄｅＣｏｍｍａｎｄメッセージの受信以前に使われた構成を使用して持続し(即ち、暗号化はもちろん完全性保護も適用されない)、

図１２は、本発明の実施例が具現される無線通信システムのブロック図である。

ｅＮＢ８００は、プロセッサ(ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ)８１０、メモリ(ｍｅｍｏｒｙ)８２０及びＲＦ部(ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｕｎｉｔ)８３０を含むことができる。プロセッサ８１０は、本明細書で説明された機能、過程及び/または方法を具現するように構成されることができる。無線インターフェースプロトコルの階層は、プロセッサ８１０により具現されることができる。メモリ８２０は、プロセッサ８１０と連結され、プロセッサ８１０を駆動するための多様な情報を格納する。ＲＦ部８３０は、プロセッサ８１０と連結され、無線信号を送信及び/または受信する。

端末９００は、プロセッサ９１０、メモリ９２０及びＲＦ部９３０を含むことができる。プロセッサ９１０は、本明細書で説明された機能、過程及び/または方法を具現するように構成されることができる。無線インターフェースプロトコルの階層は、プロセッサ９１０により具現されることができる。メモリ９２０は、プロセッサ９１０と連結され、プロセッサ９１０を駆動するための多様な情報を格納する。ＲＦ部９３０は、プロセッサ９１０と連結され、無線信号を送信及び/または受信する。

プロセッサ８１０、９１０は、ＡＳＩＣ(ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ)、他のチップセット、論理回路及び/またはデータ処理装置を含むことができる。メモリ８２０、９２０は、ＲＯＭ(ｒｅａｄ−ｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ)、ＲＡＭ(ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ)、フラッシュメモリ、メモリカード、格納媒体及び/または他の格納装置を含むことができる。ＲＦ部８３０、９３０は、無線周波数信号を処理するためのベースバンド回路を含むことができる。実施例がソフトウェアで具現される時、前述した技法は、前述した機能を遂行するモジュール(過程、機能など)で具現されることができる。モジュールは、メモリ８２０、９２０に格納され、プロセッサ８１０、９１０により実行されることができる。メモリ８２０、９２０は、プロセッサ８１０、９１０の内部または外部にあり、よく知られた多様な手段でプロセッサ８１０、９１０と連結されることができる。

前述した例示的なシステムにおいて、前述した本発明の特徴によって具現されることができる方法は、流れ図に基づいて説明された。便宜上、方法は、一連のステップまたはブロックで説明したが、請求された本発明の特徴は、ステップまたはブロックの順序に限定されるものではなく、あるステップは、異なるステップと、前述と異なる順序にまたは同時に発生できる。また、当業者であれば、流れ図に示すステップが排他的でなく、他のステップが含まれ、または流れ図の一つまたはそれ以上のステップが本発明の範囲に影響を及ぼさずに削除可能であることを理解することができる。

Claims

無線通信システムにおける端末によるセキュリティキーを適用する方法において、
第１のｅＮＢと第１の接続及び第２のｅＮＢと第２の接続を確立するステップと、
前記第１のｅＮＢに使われる第１のセキュリティキーを取得するステップと、
前記第１のセキュリティキーから前記第２のｅＮＢに使われる第２のセキュリティキーを誘導するステップと、
前記第２のセキュリティキーからユーザトラフィックの暗号化のためのユーザトラフィックキーを誘導するステップと、
前記ユーザトラフィックキーを適用するステップと、を含むことを特徴とする方法。
前記第１のｅＮＢは、マスタｅＮＢ(ＭｅＮＢ)であり、前記第２のｅＮＢは、セカンダリｅＮＢ(ＳｅＮＢ)である、請求項１に記載の方法。
前記ユーザトラフィックキーは、Ｋ_{ＵＰｅｎｃ} である、請求項２に記載の方法。
前記第２のセキュリティキーは、前記ＳｅＮＢの無線ベアラに対するものである、請求項２に記載の方法。
前記第２のセキュリティキーは、前記ＳｅＮＢの一つ以上のセルに対するものである、請求項２に記載の方法。
前記第１のセキュリティキーを適用するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
前記第１のセキュリティキーを適用するステップは、
前記第１のセキュリティキーからＲＲＣメッセージの完全性保護または暗号化のためのシグナリングキーを誘導するスッテプと、
前記シグナリングキーを適用するステップと、を含む、請求項６に記載の方法。
前記シグナリングキーは、Ｋ_{ＲＲＣｉｎｔ} またはＫ_{ＲＲＣｅｎｃ} のうち少なくともいずれか一つである、請求項７に記載の方法。
前記ＭｅＮＢに対する第１の暗号化アルゴリズムを指示する第１のセキュリティパラメータを取得するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
前記ＳｅＮＢに対する第２の暗号化アルゴリズムを指示する第２のセキュリティパラメータを取得するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
前記第２の暗号化アルゴリズムは、前記第２のセキュリティキーと関連している、請求項１０に記載の方法。
前記第１の接続は、シグナリングのためのＲＲＣ接続である、請求項２に記載の方法。
前記第２の接続は、ユーザトラフィックのためのＬ２接続である、請求項２に記載の方法。
端末において、
メモリと、
ＲＦ部と、
前記メモリ及び前記ＲＦ部と連結されるプロセッサと、を含み、
前記プロセッサは、
第１のｅＮＢと第１の接続及び第２のｅＮＢと第２の接続を確立し、
前記第１のｅＮＢに使われる第１のセキュリティキーを取得し、
前記第１のセキュリティキーから前記第２のｅＮＢに使われる第２のセキュリティキーを誘導し、
前記第２のセキュリティキーからユーザトラフィックの暗号化のためのユーザトラフィックキーを誘導し、及び
前記ユーザトラフィックキーを適用するよう構成されることを特徴とする端末。