JP7211657B2 - 端末及び通信方法 - Google Patents
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Description
図1Aは、携帯電話機(mobile telephones (MT))3-1から3-3のユーザが、E-UTRAN基地局5-1及び5-2並びにコアネットワーク7を経由して、お互いに、及び、他のユーザと通信を行う通信ネットワーク1を図式的に示す。当業者に理解されるように、3つの携帯電話機3及び2つの基地局は、説明のために図1Aに示され、他のものは、実施されるシステムに存在する。従来では、携帯電話機3-1及び3-2がお互いに通信する場合、ユーザプレーンデータは、ユーザ機器3-1から基地局5-1へ送られ、コアネットワーク7を経由して、基地局5-1へ戻り、携帯電話機3-2へ送られる(そして、同様に、ユーザプレーンデータは反対方向へ送られる)。同様に、携帯電話機3-1及び3-3がお互いに通信する場合、ユーザプレーンデータは、従来通り、ユーザ機器3-1から基地局5-1へ送られ、コアネットワーク7を経由して、基地局5-2、及び、携帯電話機3-3へ送られる(そして、同様に、ユーザプレーンデータは反対方向へ送られる)。
1)2つの携帯電話機3が、同一の基地局5により取り扱われ、D2D接続が確立されるという決定(determination)は、既存の通信セッションの間でなされる。
2)2つの携帯電話機3が、同一のネットワーク7内に存在するが、異なる基地局5により取り扱われ、D2D接続が確立されるという決定は、既存の通信セッション内でなされる。
3)2つの携帯電話機3が、同一の基地局5により取り扱われ、D2D接続が確立されるという決定は、初期呼設定の間でなされる。
4)2つの携帯電話機3が、同一のネットワーク7内に存在するが、異なる基地局5により取り扱われ、D2D接続が確立されるという決定は、初期呼設定の間でなされる。
上記シナリオを議論する前に、携帯電話機3と基地局5/コアネットワーク7の間でデータを伝送するために用いられるEPSベアラの構造(architecture)を設計する(set out)ことは有益である。図1Bは、携帯電話機3の間のD2Dベアラを調整するために拡大されるようなEPSベアラ構造の概観を与える。さらに詳細は、3GPP TS 23.401 V11.1.0に示され、それの内容は参照によりここに援用する。要約すると、EPSベアラは以下の要素により実現される。
- PDN GW (Packet Data Network Gateway)において、DL TFT (downlink Traffic Flow Template)は、トラフィックフロー集合(traffic flow aggregate)をダウンリンク方向のEPSベアラに対応付ける。
- (TS 36.300 V11.1.0に定義される)無線ベアラは、例えば、サービスの品質、トラフィック量、周波数割り当て、変調方式(modulation scheme)、同期(synchronisation)、multiple-input and multiple-output (MIMO)構成等の、関連づけられた特質の特定の集合(set)を有する2点間の無線リンクである。無線ベアラは、ユーザデータ又は制御データのいずれかの転送のためのより高いレイヤへレイヤ2により提供されるチャネルとして知られる。無線ベアラが制御データの送信に用いられる場合、Signaling Radio Bearer (SRB)と呼ばれる。無線ベアラは、携帯電話機及び基地局5の間のEPSベアラのパケットを転送する。携帯電話機3があるサービスを利用する場合はいつでも、そのサービスは常に、関連づけられた送信パラメータを定義するために、レイヤ2及び物理レイヤ構成を特定する無線ベアラに関連づけられる。しかしながら、これらの関連づけられたパラメータは、通信の2つのエンドポイント及びシステムリソースの現在の利用可能性により課される現在の要求によって、無線ベアラの存続期間(lifetime)中、任意の時間に更新され得る。無線ベアラが存在する場合、EPSベアラとこの無線ベアラとの間で一対一の対応付けが存在する。
- S1ベアラは、基地局5及びServing GW8の間のEPSベアラのパケットを転送する。
- E-RAB (E-UTRAN Radio Access Bearer)は、TS 36.300 V11.1.0に規定されるように、S1ベアラと対応する無線ベアラの連結と呼ぶ。
- S5/S8ベアラは、Serving GW8とPDN GW10の間のEPSベアラのパケットを転送する。
- 携帯電話機3は、アップリンク内のトラフィックフロー集合及び無線ベアラの間の対応付けを生成するために、アップリンクパケットフィルタと無線ベアラの間の対応付けを格納する。
- PDN GW10は、ダウンリンク内のトラフィックフロー集合及びS5/S8ベアラの間の対応付けを生成するために、ダウンリンクパケットフィルタとS5/S8ベアラの間の対応付けを格納する。
- 基地局5は、アップリンク及びダウンリンクの両方で、無線ベアラとS1ベアラの間の対応付けを生成するために、無線ベアラとS1ベアラの間の一対一の対応付けを格納する。
- Serving GW8は、アップリンク及びダウンリンクの両方で、S1ベアラとS5/S8ベアラの間の対応付けを生成するために、S1ベアラとS5/S8ベアラの間の一対一の対応付けを格納する。
図2は、図1Aに示すMME9の機能ブロック図を示す。示されるように、MME9は、基地局インタフェース13経由で基地局5へ信号を送信し、基地局5から信号を受信するための送受信回路11と、例えば、HSS、ゲートウェイ及び他のMME9のようなコアネットワーク7(又は他のオペレータにより操作される他のコアネットワーク)内で他のエンティティへ信号を送信し、他のエンティティから信号を受信するためのコアネットワークインタフェース15とを有する。MME9は、MME9のオペレーションを制御するコントローラ17を有する。コントローラ17は、記憶部19と関連付けられる。必ずしも図2に示されるわけではないが、MME9は、当然、従来のMMEの通常の機能性の全てを有し、適宜、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアの任意の1つまたは任意の組合せにより提供される。ソフトウェアは、例えば、記憶部19にプレインストールされ、及び/又は、通信ネットワーク1経由、又は、リムーバブルデータストレージデバイス(removable data storage device (RMD))からダウンロードされる。コントローラ17は、この例では、記憶部19内に格納されたプログラム命令群又はソフトウェア命令群により、MME9の全体の機能を制御する構成をとる。示されるように、これらのソフトウェア命令群は、他のもの、オペレーティングシステム21、D2D設定モジュール25、及び、セキュリティ機能モジュール27内に含む。
図3は、図1Aに示す基地局5のそれぞれの機能ブロック図を示す。示されるように、基地局5は、1以上のアンテナ53を経由して携帯電話機3へ信号を送信し、携帯電話機3から信号を受信する送受信回路51と、(例えば、MME9のような)コアネットワーク7内のデバイスへ信号を送信し、デバイスから信号を受信するコアネットワークインタフェース55とを有する。コアネットワークインタフェース55は、MMEインタフェース55と呼ばれる。基地局5は、基地局5のオペレーションを制御するコントローラ57を有する。コントローラ57は記憶部59と関連付けられる。必ずしも図3に示されるわけではないが、基地局5は、当然、携帯端末ネットワーク基地局の通常の機能性の全てを有し、適宜、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアの任意の1つまたは任意の組合せにより提供される。ソフトウェアは、例えば、記憶部59にプレインストールされ、及び/又は、通信ネットワーク1経由、又は、リムーバブルデータストレージデバイス(removable data storage device (RMD))からダウンロードされる。コントローラ57は、この例では、記憶部59内に格納されたプログラム命令群又はソフトウェア命令群により、基地局5の全体の機能を制御する構成をとる。示されるように、これらのソフトウェア命令群は、他のもの、オペレーティングシステム61、通信制御モジュール63、D2D設定モジュール65、及び、セキュリティ機能モジュール67内に含む。
図4は、図1Aに示す携帯電話機3の機能ブロック図を示す。示されるように、携帯電話機3は、1以上のアンテナ73経由で基地局5へ信号を送信し、基地局5から信号を受信する送受信回路71を有する。携帯電話機3は、携帯電話機3の機能を制御するコントローラ77を有する。コントローラ77は、記憶部79と関連付けられ、送受信回路71と接続される。必ずしも図4に示されるわけではないが、携帯電話機3は、当然、従来の携帯電話機3(例えばユーザインタフェースのような)の通常の機能性の全てを有し、適宜、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアの任意の1つまたは任意の組合せにより提供される。ソフトウェアは、例えば、記憶部79にプレインストールされ、及び/又は、通信ネットワーク経由、又は、リムーバブルデータストレージデバイス(removable data storage device (RMD))からダウンロードされる。
ここで、D2D通信リンクが、コアネットワーク7を通じて確立される通信リンクを既に有し、同一の基地局5-1により現在、取り扱われる、2つの携帯電話機3-1及び3-2の間で確立されることになっている上で議論されるシナリオについて(図5参照)、以下により詳細に説明する。
ここで、D2D通信リンクが、同一のコアネットワーク7を通じて確立される通信リンクを既に有し、異なる基地局5-1及び5-2により現在取り扱われる、2つの携帯電話機3-1及び3-3の間で確立されることになっている上で議論されるシナリオについて(図6参照)、以下により詳細に説明する。
ここで、D2D通信リンクが、お互いに接続を確立するために探索し、同一の基地局5-1により現在、取り扱われる、2つの携帯電話機3-1及び3-2の間で確立されることになっている上で議論されるシナリオについて(図7参照)、以下により詳細に説明する。
ここで、D2D通信リンクが、お互いに通信リンクを確立することを望み、異なる基地局5-1及び5-2により現在、取り扱われる、2つの携帯電話機3-1及び3-3の間で確立されることになっている上で議論されるシナリオについて(図8参照)、以下により詳細に説明する。
MME UE1 S1AP ID,
eNB UE1 S1AP ID,
修正されたE-RABリスト{E-RAB_UE1, E-RAB Level QoS parameters, E-RAB D2D ID, E-RAB D2D security info, NAS_PDU_UE1 (Modify EPS bearer context request(updated TFT))}、 “updated TFT”パラメータはTFT_UE1を特定する: {送信先アドレス=UE2 IP アドレス}。
D2D無線ベアラ構成情報及びセキュリティ構成は以下のように含まれる。
- “MME UE1 S1AP ID”は、第1の携帯電話機3-1のためのMME9を識別する。
- “eNB UE1 S1AP ID”は、第1の携帯電話機3-1へ向けてネットワークを通じてメッセージを正確に送信するために、第1の携帯電話機3-1のための基地局5-1を識別する。
- E-RABリストは、第1の携帯電話機3-1(“E-RAB_UE1”) のための無線ベアラに関連する情報、D2Dリンクに提供されるためのサービスの品質(Quality of Service)(“E-RAB Level QoS parameters”)、新規なD2Dリンクの識別情報(“E-RAB D2D ID”)、セキュリティ構成(暗号化された共通基準セキュリティ値を含む“E-RAB D2D security info”)、及び、D2DEPSベアラの送信先として第2の携帯電話機3-2を設定した、第1の携帯電話機3-1のための 非アクセス階層(non-access stratum (NAS))プロトコルデータ部(protocol data unit (PDU))(“NAS_PDU_UE1”)を含む。NAS PDUは、その機能を調整するために第1の携帯電話機3-1へ、基地局5-1を経由して配信される、Modify EPS bearer context requestも含む。
MME UE2 S1AP ID,
eNB UE2 S1AP ID,
修正されたE-RABリスト{E-RAB_UE2, E-RAB Level QoS parameters, E-RAB D2D ID, E-RAB D2D security info, NAS_PDU_UE2 (Modify EPS bearer context request(updated TFT))}、 “updated TFT”パラメータはTFT_UE2を特定する: {送信先アドレス=UE1 IP アドレス}。
UE-UEの無線ベアラ構成(UE-to-UE radio bearer configuration)={RBToMod=RBID_UE1, D2Dベアラのための無線構成}、ASセキュリティ構成(AS Security configuration)={共有されたパラメータ、AS暗号化アルゴリズム(AS CipheringAlgo)}
UE-UEの無線ベアラ構成(UE-to-UE radio bearer configuration)={RBToMod=RBID_UE2, D2Dベアラのための無線構成}、ASセキュリティ構成(AS Security configuration)={共有されたパラメータ、AS暗号化アルゴリズム(AS CipheringAlgo)}
上述した第3のシナリオでは、第1の携帯電話機3-1に向けたE-RAB Setup Request、すなわち、ステップS708において送信されるメッセージは、以下の情報を含めてもよい。
MME UE1 S1AP ID,
eNB UE1 S1AP ID,
修正されたE-RABリスト{E-RAB_UE1, E-RAB Level QoS parameters, E-RAB D2D ID, E-RAB D2D security info, NAS_PDU_UE1 (Activate Dedicated EPS bearer request(created TFT))}、“created TFT”パラメータはTFT_UE1を特定する:{送信先アドレス=UE2アドレス(例えば、IPアドレス)}。
MME UE2 S1AP ID,
eNB UE2 S1AP ID,
修正されたE-RABリスト{E-RAB_UE2, E-RAB Level QoS parameters, E-RAB D2D ID, E-RAB D2D security info, NAS_PDU_UE2 (Activate Dedicated EPS bearer request(created TFT))}、 “created TFT”パラメータはTFT_UE2を特定する: {送信先アドレス=UE1アドレス(例えば、IPアドレス)}。
eps-BearerIdentity INTEGER (0..15) OPTIONAL, -- Cond DRB-Setup
drb-Identity DRB-Identity,
pdcp-Config PDCP-Config OPTIONAL, -- Cond PDCP
rlc-Config RLC-Config OPTIONAL, -- Cond Setup
logicalChannelIdentity INTEGER (3..10) OPTIONAL, -- Cond DRB-Setup
logicalChannelConfig LogicalChannelConfig OPTIONAL, -- Cond Setup
...
}
詳細な実施形態について説明した。当業者に理解されるように、上述の実施形態に対し、いくつかの変更形態及び代替形態を作ることができ、その中で具現化される発明から利益を得ることができる。例示のために、これらの代替形態及び変更形態のいくつかについてのみ説明する。
D2D - Device to Device
eNB - Evolved NodeB, E-UTRAN base station
EPC - Evolved Packet Core
EPS - Evolved Packet System
E-UTRA - Evolved UMTS Terrestrial Radio Access
E-UTRAN - Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network
HSS - Home Subscriber Server
LTE - Long Term Evolution (of UTRAN)
MME - Mobility Management Entity
NAS - Non-Access-Stratum
OAM - Operation And Maintenance
P-GW - PDN Gateway
(E-)RAB - (EPS-) Radio Access Bearer
RRC - Radio Resource Control
S1-MME - S1 for the control plane
S1-U - S1 for the user plane
S-GW - Serving Gateway
TFT - Traffic Flow Template
UE - User Equipment
3(3-1, 3-2, 3-3) 携帯電話機
5(5-1, 5-2) 基地局
7 コアネットワーク
8 S-GW(SERVING GATEWAY)
9 MME(mobility management entity)
10 PDN(PACKET DATA NETWORK GATEWAY)
11, 51, 71 送受信回路
13 基地局インタフェース
15, 55 コアネットワークインタフェース
17, 57, 77 コントローラ
19, 59, 79 記憶部
21, 61, 81 オペレーティングシステム
23 D2D監視モジュール
25 D2D設定モジュール
27 セキュリティ機能モジュール
29 D2D準拠モジュール
53, 73 アンテナ
63, 83 通信制御モジュール
65, 85 D2D制御モジュール
67, 87 セキュリティモジュール
A, B D2D接続
Claims (4)
- 第1のネットワークに含まれる端末であって、
前記第1のネットワークのノードから、第1の鍵を用いて暗号化された第1のセキュリティ情報を受信する受信手段と、
第2の鍵を生成する鍵生成手段と、
第2のネットワークに含まれ、前記第2のネットワークのノードから第3の鍵を用いて暗号化された第2のセキュリティ情報を受信した他の端末と、前記第2の鍵を用いて保護したデバイス間通信(device to device communication)を行う通信手段と、
を有し、
前記第1のセキュリティ情報は、前記第2の鍵とは異なる前記第1の鍵で暗号化された情報であり、
前記他の端末は、第4の鍵を取得する端末であり、
前記端末が前記第1のセキュリティ情報を受信した後に生成する前記第2の鍵と、前記他の端末が前記第2のセキュリティ情報を受信した後に取得する前記第4の鍵と、
は同一である、
端末。 - 前記第1のセキュリティ情報と前記第2のセキュリティ情報は、前記端末と前記他の端末とにおいて共通である請求項1に記載の端末。
- 第1のネットワークに含まれる端末の通信方法であって、
前記第1のネットワークのノードから、第1の鍵を用いて暗号化された第1のセキュリティ情報を受信し、
第2の鍵を生成し、
第2のネットワークに含まれ、前記第2のネットワークのノードから第3の鍵を用いて暗号化された第2のセキュリティ情報を受信した他の端末と、前記第2の鍵を用いて保護したデバイス間通信(device to device communication)を行い、
前記第1のセキュリティ情報は、前記第2の鍵とは異なる前記第1の鍵で暗号化された情報であり、
前記他の端末は、第4の鍵を取得する端末であり、
前記端末が前記第1のセキュリティ情報を受信した後に生成する前記第2の鍵と、前記他の端末が前記第2のセキュリティ情報を受信した後に取得する前記第4の鍵と、
は同一である、
端末の通信方法。 - 前記第1のセキュリティ情報と前記第2のセキュリティ情報は、前記端末と前記他の端末とにおいて共通である請求項3に記載の通信方法。
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