KR20090020453A - Handover system in wireless mobile communication system and method thereof - Google Patents

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KR20090020453A KR1020070122890A KR20070122890A KR20090020453A KR 20090020453 A KR20090020453 A KR 20090020453A KR 1020070122890 A KR1020070122890 A KR 1020070122890A KR 20070122890 A KR20070122890 A KR 20070122890A KR 20090020453 A KR20090020453 A KR 20090020453A
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Abstract

A handover system in a wireless mobile communication system and a method thereof are provided to realize the enhanced and simplified authentication procedure in the handover by using a CMAC(Cipher based Message Authentication Code) value. A mobile station(300) determines whether the handover condition is satisfied or not. If so, the mobile station transmits a handover request message(MOB_MSHO-REQ: Mobile MShandover Request) to a serving base station(310)(301). Here, a target base station 1(320) and target base station 2(330) are base stations to which the mobile station is handed over. Therefore, in the MOB MSHO-REQ message, the information indicating the target base station 1 and the information indicating the target base station 2 are included. The information can become identifiers of each target base station.

Description

무선 이동 통신 시스템에서 핸드오버 시스템 및 방법{HANDOVER SYSTEM IN WIRELESS MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}Handover system and method in wireless mobile communication system {HANDOVER SYSTEM IN WIRELESS MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 무선 이동 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 이동 통신 시스템에서 핸드오버 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless mobile communication system, and more particularly, to a handover system and method in a wireless mobile communication system.

차세대 무선 이동 통신 시스템에서는 고속의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 연구가 진행되고 있다. 대표적인 차세대 무선 이동 통신 시스템으로 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 기반의 통신 시스템이 있다. 상기 차세대 무선 이동 통신 시스템에서 이동국(MS: Mobile Station)은 현재 위치한 셀에서 다른 셀로 핸드오버(handover) 할 수 있다.In the next generation wireless mobile communication system, research is being conducted to provide users with services having high quality of service (QoS). Representative next generation wireless mobile communication system is IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 based communication system. In the next generation wireless mobile communication system, a mobile station (MS) may handover from one cell to another cell.

도 1은 종래의 무선 이동 통신 시스템에서 이동국의 핸드오버와 관련된 절차를 도시한 신호 흐름도이다.1 is a signal flow diagram illustrating a procedure related to handover of a mobile station in a conventional wireless mobile communication system.

도 1을 참조하면, 이동국(100)은 핸드오버 조건을 만족하는지 판단하고, 핸드오버 조건 만족시 서빙 기지국(Serving BS(Base Station), 이하 'SBS'라 칭 함)(110)으로 핸드오버 요청 메시지(MOB_MSHO-REQ: Mobile MS handover Request)를 송신한다(101단계). 여기서는 상기 이동국(100)이 핸드오버 대상 기지국으로 타겟 기지국 1(Target BS 1, 이하 'TBS 1'이라 칭함)(120) 및 TBS 2(130)를 고려하는 것으로 가정한다. 따라서, 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에는 TBS 1을 지시하는 정보와 TBS 2를 지시하는 정보가 포함된다. 각각의 TBS 지시 정보는 각 TBS의 식별자(ID)가 될 수 있다. Referring to FIG. 1, the mobile station 100 determines whether the handover condition is satisfied, and when the handover condition is satisfied, the mobile station 100 requests a handover to a serving base station (hereinafter referred to as an SBS) 110. In step 101, a message (MOB_MSHO-REQ: Mobile MS handover Request) is transmitted. Here, it is assumed that the mobile station 100 considers a target base station 1 (Target BS 1, hereinafter referred to as 'TBS 1') 120 and a TBS 2 130 as a base station to be handed over. Therefore, the MOB_MSHO-REQ message includes information indicating TBS 1 and information indicating TBS 2. Each TBS indication information may be an identifier (ID) of each TBS.

상기 SBS(110)는 상기 TBS 1(120) 및 TBS 2(130)로 이동국(100)의 핸드오버 요청을 알리는 HO-request 메시지를 각각 송신한다(103단계 및 105단계). The SBS 110 transmits HO-request messages informing of the handover request of the mobile station 100 to the TBS 1 120 and the TBS 2 130, respectively (step 103 and step 105).

상기 TBS 1(120) 및 TBS 2(130) 각각은 상기 SBS(110)로 HO-request 메시지 수신에 대한 응답 메시지인 HO-response 메시지를 송신한다(107단계 및 109단계). 여기서, 상기 TBS들은 상기 이동국(100)의 핸드오버를 받아들일 수 있는 기지국들로 가정한다.Each of the TBS 1 120 and the TBS 2 130 transmits a HO-response message, which is a response message to the reception of the HO-request message, to the SBS 110 (steps 107 and 109). Here, the TBSs are assumed to be base stations capable of accepting the handover of the mobile station 100.

상기 SBS(110)는 상기 TBS들 정보 및 메시지 인증을 위한 CMAC(Cipher-based Message Authentication Code) 정보를 포함시킨 핸드오버 응답(MOB_BS-RSP: Mobile BS Response) 메시지를 송신한다(111단계). 여기서, 상기 CMAC은 생성되는 프레임에 따라 서로 다른 값으로 결정될 수 있다. 또한, 상기 SBS(110)는 상기 TBS 1(120) 및 TBS 2(130) 각각으로 상기 HO-response 메시지를 수신하였음을 알리는 핸드오버 액크(HO-ACK: Handover Acknowledgement) 메시지를 송신한다(113단계 및 115단계).The SBS 110 transmits a handover response (MOB_BS-RSP: Mobile BS Response) message including the TBS information and Cipher-based Message Authentication Code (CMAC) information for message authentication (step 111). Here, the CMAC may be determined to have different values according to the generated frames. In addition, the SBS 110 transmits a handover acknowledgment (HO-ACK) message indicating that the HO-response message has been received to each of the TBS 1 120 and the TBS 2 130 (step 113). And step 115).

상기 이동국(100)은 핸드오버 하고자 하는 기지국을 결정한 후, 결정된 기지 국 정보와 CMAC 정보가 포함된 핸드오버 지시(MOB_HO-IND: Mobile Handover Indication) 메시지를 상기 SBS(110)로 송신한다(117단계). 여기서는 상기 이동국(100)이 핸드오버 대상 기지국으로 TBS 2(130)를 선택한 것으로 가정한다. After determining the base station to be handed over to, the mobile station 100 transmits a mobile handover indication (MOB_HO-IND) message including the determined base station information and CMAC information to the SBS 110 (step 117). ). In this case, it is assumed that the mobile station 100 selects TBS 2 130 as the base station to be handed over.

상기 SBS(110)는 상기 TBS 2(130)로 상기 이동국(100)이 핸드오버 할 것임을 알리는 핸드오버 확인(HO-confirm) 메시지를 송신한다(119단계). 이후, 상기 SBS(110)는 상기 TBS 2(130)로 상기 이동국의 컨텍스트(context) 정보를 송신한다(121단계).The SBS 110 transmits a handover confirmation (HO-confirm) message to the TBS 2 (130) indicating that the mobile station 100 will be handed over (step 119). Thereafter, the SBS 110 transmits context information of the mobile station to the TBS 2 130 (step 121).

상기 TBS 2(130)는 상기 컨텍스트 정보를 수신하였음을 알리는 HO-ACK 메시지를 상기 SBS(110)로 송신한다(123단계).The TBS 2 130 transmits a HO-ACK message indicating that the context information has been received to the SBS 110 (step 123).

상기 이동국(100)은 상기 TBS 2(130)와 레인징을 수행하기 위해 상기 TBS 2(130)로 레인징 코드를 송신한다(125단계). 상기 TBS 2(130)는 상기 이동국(100)으로 레인징 응답(RNG-RSP: Ranging Response) 메시지를 송신한다(127단계). 상기 레인징 응답 메시지는 상기 이동국(100)이 상향링크 레인징 요구(RNG-REQ: Ranging Request) 메시지를 송신할 수 있도록 자원을 할당하는 용도로 사용된다. 따라서, 상기 이동국(100)은 할당받은 상향링크 자원을 이용하여 상기 TBS 2(130)로 RNG-REQ 메시지를 송신한다(129단계). 상기 RNG-REQ 메시지는 CMAC tuple 정보를 포함한다.The mobile station 100 transmits a ranging code to the TBS 2 130 to perform ranging with the TBS 2 130 (step 125). The TBS 2 130 transmits a ranging response (RNG-RSP) message to the mobile station 100 (step 127). The ranging response message is used for allocating resources so that the mobile station 100 can transmit an uplink ranging request (RNG-REQ) message. Accordingly, the mobile station 100 transmits an RNG-REQ message to the TBS 2 130 using the allocated uplink resource (step 129). The RNG-REQ message includes CMAC tuple information.

상기 TBS 2(130)는 인증국(authentication)(140)으로 상기 CMAC tuple에 대한 인증을 요청한다(131단계). 상기 인증국(140)은 인증키(AK: Authentication Key)를 생성하고(133단계), 생성된 AK 정보, 즉 AK 컨텍스트와 보안 협약(SA: Security Association) 정보를 포함시킨 인증 응답 메시지를 상기 TBS 2(130)로 송신한다(135단계).The TBS 2 130 requests authentication for the CMAC tuple to an authentication station 140 (step 131). The authentication station 140 generates an authentication key (AK) (step 133), and generates an authentication response message including the generated AK information, that is, the AK context and security association (SA) information. 2 130 (step 135).

상기 TBS 2(130)는 이동국(100)의 CMAC을 검증하고(137단계), 상기 CMAC이 유효한 경우 상기 이동국(100)으로 RNG-RSP 메시지를 송신한다(139단계). 상기 RNG-RSP 메시지는 핸드오버 절차 최적화 필드(HO process optimization field)와, CMAC 정보를 포함한다. 또한, 상기 TBS 2(130)는 상기 인증국(140)으로 인증 응답 메시지에 대한 확인(confirm) 메시지를 송신한다(141단계). 이후, 상기 이동국(100)과 상기 TBS 2(130)간에는 데이터 송수신이 이루어진다.The TBS 2 130 verifies the CMAC of the mobile station 100 (step 137), and if the CMAC is valid, transmits an RNG-RSP message to the mobile station 100 (step 139). The RNG-RSP message includes a handover procedure optimization field (HO process optimization field) and CMAC information. In addition, the TBS 2 130 transmits a confirmation message for the authentication response message to the authentication station 140 (step 141). Thereafter, data is transmitted and received between the mobile station 100 and the TBS 2 130.

상술한 바와 같이, 이동국이 핸드오버 하려는 TBS는 인증국으로부터 인증 정보를 수신한 후, 상기 이동국의 CMAC 값의 올바름을 판단하여야 한다. 이는 상기 TBS가 상기 이동국으로부터 정상적인 RNG-REQ 메시지를 수신하는 경우나 혹은 잘못된 RNG-REQ 메시지를 수신하는 경우 모두 동일한 검증 과정을 수행하여야 함을 의미한다. 따라서, 검증에 필요한 자원이 낭비되는 문제점이 발생한다. 특히, 악의적인 의도를 가진 이동국이 다수 존재하여 잘못된 메시지를 조작하여 송신하는 경우, 주파수 자원, 시간 자원 및 메모리 자원 같은 자원들을 많이 낭비하게 된다.As described above, the TBS to which the mobile station intends to handover should determine the correctness of the CMAC value of the mobile station after receiving the authentication information from the authentication station. This means that when the TBS receives a normal RNG-REQ message or a wrong RNG-REQ message from the mobile station, the same verification procedure should be performed. Thus, a problem arises in that resources necessary for verification are wasted. In particular, when a large number of mobile stations with malicious intention exist and manipulate and transmit a wrong message, resources such as frequency resources, time resources, and memory resources are wasted.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 이동 통신 시스템에서 인증에 따른 자원 낭비를 감소시키는 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a system and method for reducing resource waste due to authentication in a wireless mobile communication system.

본 발명의 제1 방법은; 무선 이동 통신 시스템에서 이동국의 핸드오버 방법에 있어서, 핸드오버 결정에 따른 핸드오버 요구 메시지를 서빙 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 대상 기지국 정보가 포함된 핸드오버 응답 메시지를 수신하는 과정과, 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로 상기 전체 CMAC 값 및 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국 정보가 포함된 핸드오버 지시 메시지를 송신하는 과정과, 상기 일부 CMAC 값을 이용하여 레인징 코드를 선택하는 과정과, 선택한 레인징 코드를 타겟 기지국으로 송신하는 과정을 포함한다.The first method of the present invention; A method for handover of a mobile station in a wireless mobile communication system, the method comprising: transmitting a handover request message according to a handover decision to a serving base station, and receiving a handover response message including handover target base station information from the serving base station; Determining a total cipher based message authentication code (CMAC) value corresponding to first number bits, storing a partial CMAC value corresponding to upper second number bits in the CMAC value, and the serving base station Transmitting a handover indication message including the total CMAC value and target base station information determined to be handed over, selecting a ranging code using the partial CMAC value, and using the selected ranging code as a target base station Including the process of transmitting.

본 발명의 제2 방법은; 무선 이동 통신 시스템에서 서빙 기지국의 핸드오버 지원 방법에 있어서, 이동국으로부터 핸드오버 요구 메시지를 수신하면, 핸드오버 후보 타겟 기지국들과 상기 이동국의 핸드오버를 수용할 것인지 협상하는 과정과, 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하는 과정과, 협상 결과에 따라 상기 이동국이 핸드오버 할 수 있는 타겟 기지국으로 상기 일부 CMAC 값이 포함된 메시지를 송신하는 과정을 포함한다.The second method of the present invention; A method for supporting handover of a serving base station in a wireless mobile communication system, comprising: negotiating with a handover candidate target base station whether to accept a handover of the mobile station when receiving a handover request message from a mobile station; Determining a total Cipher based Message Authentication Code (CMAC) value corresponding to the first and second CMBA values, and storing some CMAC values corresponding to upper second number bits in the CMAC value; And transmitting a message including the partial CMAC value to a target base station.

본 발명의 제3 방법은; 무선 이동 통신 시스템에서 이동국이 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국의 핸드오버 지원 방법에 있어서, 서빙 기지국으로부터 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값 중 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값이 포함된 메시지를 수신하는 과정과, 상기 이동국으로부터 상기 이동국이 SAI를 이용하여 선택한 레인징 코드를 수신하는 과정과, 상기 레인징 코드의 검증을 수행하는 과정을 포함한다.The third method of the present invention; A method for supporting handover of a target base station determined to handover by a mobile station in a wireless mobile communication system, the method comprising: upper second number bits of total Cipher based Message Authentication Code (CMAC) values corresponding to first number bits from a serving base station Receiving a message including a partial CMAC value corresponding to the step of receiving the ranging code selected by the mobile station using the SAI from the mobile station, and performing the verification of the ranging code.

본 발명의 제4 방법은; 무선 이동 통신 시스템에서 이동국의 고속 기지국 전환(FBSS: Fast Base Station Switching) 핸드오버 방법에 있어서, 앵커(anchor) 기지국으로부터 상기 이동국이 핸드오버 할 수 있는 타겟 기지국 정보가 포함된 핸드오버 응답 메시지를 수신하는 과정과, 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하는 과정과, 상기 일부 CMAC 값을 이용하여 코드 워드(code word)를 선택하고, 선택한 코드 워드 중 일부 비트에 해당하는 값을 짧은 일부 CMAC 값으로 설정하는 과정과, 설정한 짧은 일부 CMAC 값을 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국으로 송신하는 과정을 포함한다.Fourth method of the present invention; In a fast base station switching (FBSS) handover method of a mobile station in a wireless mobile communication system, a handover response message including target base station information to which the mobile station can handover is received from an anchor base station. Determining a total cipher based message authentication code (CMAC) value corresponding to the first number bits, and storing some CMAC values corresponding to upper second number bits in the CMAC value; A target base station that selects a code word using a CMAC value, sets a value corresponding to some bits of the selected code word to a short partial CMAC value, and decides to handover the set short CMAC value. Including the process of transmitting.

본 발명의 제5 방법은; 무선 이동 통신 시스템에서 이동국이 핸드오버 하기 로 결정한 타겟 기지국의 고속 기지국 전환(FBSS: Fast Base Station Switching) 핸드오버 지원 방법에 있어서, 서빙 기지국으로부터 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값 중 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값이 포함된 메시지를 수신하는 과정과, 상기 이동국으로부터 상기 이동국이 SAI를 이용하여 선택한 레인징 코드 혹은 상기 이동국이 상기 일부 CMAC 값을 이용하여 코드 워드(code word)를 선택하고, 선택한 코드 워드 중 일부 비트에 해당하는 값을 짧은 일부 CMAC 값을 수신하는 과정과, 상기 이동국의 검증을 수행하는 과정을 포함한다.The fifth method of the present invention; A method for supporting fast base station switching (FBSS) handover of a target base station determined by a mobile station to handover in a wireless mobile communication system, comprising: a total cipher based message corresponding to first number bits from a serving base station A message including a partial CMAC value corresponding to the upper second number bits of the authentication code) value, and a ranging code selected by the mobile station using the SAI from the mobile station or the partial number of the CMAC value by the mobile station. Selecting a code word, receiving a partial CMAC value whose value corresponds to some bits of the selected code word, and performing verification of the mobile station.

본 발명의 제6방법은; 무선 이동 통신 시스템에서, 이동국의 핸드오버 방법에 있어서, 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 이용하여 코드 인덱스를 결정하는 과정과, 결정된 코드 인덱스를 이용하여 레인징 코드를 선택하는 과정과, 선택한 레인징 코드를 핸드오버 대상 기지국으로 송신하는 과정을 포함한다.The sixth method of the present invention; In a wireless mobile communication system, in a handover method of a mobile station, a total Cipher Based Message Authentication Code (CMAC) value corresponding to first number bits is determined, and a portion corresponding to upper second number bits in the CMAC value is determined. Determining a code index using a CMAC value, selecting a ranging code using the determined code index, and transmitting a selected ranging code to a base station to be handed over to.

본 발명의 시스템은; 이동국과, 서빙 기지국과, 상기 이동국이 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국을 포함하며, 상기 이동국은 핸드오버 요구 메시지를 상기 서빙 기지국으로 송신하고, 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 대상 기지국 정보가 포함된 핸드오버 응답 메시지를 수신하고, 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하고, 상기 서빙 기지국 으로 상기 전체 CMAC 값 및 상기 타겟 기지국 정보가 포함된 핸드오버 지시 메시지를 송신하고, 상기 일부 CMAC 값을 이용하여 레인징 코드를 선택하여 상기 타겟 기지국으로 송신하며, 상기 서빙 기지국은 상기 이동국으로부터 핸드오버 요구 메시지를 수신하면, 핸드오버 후보 타겟 기지국들과 상기 이동국의 핸드오버를 수용할 것인지 협상하고, 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하고, 협상 결과에 따라 상기 이동국이 핸드오버 할 수 있는 타겟 기지국으로 상기 일부 CMAC 값이 포함된 메시지를 송신한다.The system of the present invention; A mobile station, a serving base station, and a target base station determined to be handed over by the mobile station, wherein the mobile station transmits a handover request message to the serving base station and includes handover target base station information from the serving base station; Receive a response message, determine a total Cipher based Message Authentication Code (CMAC) value corresponding to the first number bits, store some CMAC value corresponding to the upper second number bits in the CMAC value, the serving A handover indication message including the total CMAC value and the target base station information is transmitted to a base station, and a ranging code is selected and transmitted to the target base station using the partial CMAC value, and the serving base station is handed from the mobile station. Upon receiving the over request message, the handover candidate target base stations and the mobile station handle the hand. Negotiate to accept the over, determine an overall CMAC value corresponding to the first number bits, store some CMAC value corresponding to the upper second number bits in the CMAC value, and according to the negotiation result, the mobile station A message including the partial CMAC value is transmitted to a target base station capable of handover.

본 발명은 무선 이동 통신 시스템에서 새롭게 제안하는 일부 CMAC 값을 이용하여 핸드오버 수행시 보다 강화되고 간소화 된 인증 절차를 제공할 수 있다.The present invention can provide a stronger and simplified authentication procedure when performing handover using some CMAC values newly proposed in the wireless mobile communication system.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 본 발명의 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며 그 이외의 배경 기술은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, only parts necessary for understanding the operation of the present invention will be described, and other background art will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

본 발명은 무선 이동 통신 시스템에서 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값 중 일부분의 값을 이용하여 보안이 강화되고, 부하를 줄인 이동국(MS: Mobile Station)의 핸드오버 시스템 및 방법을 제공한다. 이하에서 는 일부 CMAC 값을 '공유된 인증 정보', 즉 'SAI(Shared Authentication Information)'라 명명하기로 한다.The present invention provides a system and method for handover of a mobile station (MS) with enhanced security and reduced load by using values of a part of total Cipher based Message Authentication Code (CMAC) values in a wireless mobile communication system. Hereinafter, some CMAC values will be referred to as 'shared authentication information', that is, 'SAI (Shared Authentication Information)'.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 인증에 사용되는 일부 CMAC 값을 결정하는 동작을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating an operation of determining some CMAC values used for authentication of a mobile station according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전체 CMAC 값의 결정에는 CMAC 키(CMAC_KEY), 인증키 식별자(AKID: Authentication Key Identifier), CMAC 패킷 번호(packet number), 카운터(counter) 및 연결 식별자(Connection Identifier, 이하 'CID'라 칭함)가 사용된다. Referring to FIG. 2, the total CMAC value may be determined by using a CMAC key (CMAC_KEY), an authentication key identifier (AKID), a CMAC packet number, a counter, and a connection identifier CID ') is used.

상기 CMAC 키는 다수개가 존재하며, 대표적으로 하향링크(downlink) 메시지를 인증하기 위해 사용하는 하향링크용 CMAC 키(CMAC_KEY_D)와 상향링크(uplink) 메시지를 인증하기 위해 사용하는 상향링크용 CMAC 키(CMAC_KEY_U)가 있다. 상기 CMAC 키는 AK로부터 생성되며, 상기 AK는 고유의 식별자를 가진다. 따라서, CMAC 값 결정을 위해 사용되는 AKID는 CMAC 키가 생성된 AK의 AKID를 의미한다. 또한, 반복 공격(replay attack)을 방지하기 위해 상향링크와 하향링크 각각 패킷 번호 카운터인 CMAC_PN_U 및 CMAC_PN_D)를 사용한다. 각 패킷 번호 카운터는 4 바이트(byte) 값을 가지며, 하나의 패킷을 송신될 때마다 카운트(count) 값이 증가한다. 상기 CID는 기지국이 이동국에 고유하게 할당하는 연결 식별자이다. 전체 CMAC 값은 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.There are a plurality of CMAC keys, and the uplink CMAC key (CMAC_KEY_D) used for authenticating downlink (downlink) messages and the uplink CMAC key used for authenticating uplink (uplink) messages ( CMAC_KEY_U). The CMAC key is generated from an AK, which has a unique identifier. Therefore, the AKID used for determining the CMAC value means the AKID of the AK in which the CMAC key is generated. In addition, in order to prevent replay attack, the packet number counters CMAC_PN_U and CMAC_PN_D, respectively, are used. Each packet number counter has a 4 byte value, and a count value increases each time one packet is transmitted. The CID is a connection identifier uniquely assigned to the mobile station by the base station. The total CMAC value may be expressed as in Equation 1 below.

Figure 112007086194953-PAT00001
Figure 112007086194953-PAT00001

도 2 및 상기 수학식 1에서의 Truncate 64는 전체 128 비트(bit)의 CMAC 값에서 상위 64 비트와 하위 64 비트를 구분하여 잘라내는 함수(function)를 의미한다. 여기서, 상기 상위 64 비트에 해당하는 값이 SAI가 된다. Truncate 64 in FIG. 2 and Equation 1 denotes a function for dividing the upper 64 bits and the lower 64 bits from the total 128 bits of the CMAC value. Here, the value corresponding to the upper 64 bits is SAI.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 이동 통신 시스템에서 이동국의 핸드오버와 관련된 절차를 도시한 신호 흐름도이다.3 is a signal flow diagram illustrating a procedure related to handover of a mobile station in a wireless mobile communication system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 이동국(300)은 핸드오버 조건을 만족하는지 판단하고, 핸드오버 조건 만족시 서빙 기지국(Serving BS(Base Station), 이하 'SBS'라 칭함)(310)으로 핸드오버 요청 메시지(MOB_MSHO-REQ: Mobile MS handover Request)를 송신한다(301단계). 여기서는 상기 이동국(300)이 핸드오버 대상 기지국으로 타겟 기지국 1(Target BS 1, 이하 'TBS 1'이라 칭함)(320) 및 TBS 2(330)를 고려하는 것으로 가정한다. 따라서, 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에는 TBS 1(320)을 지시하는 정보와 TBS 2(330)를 지시하는 정보가 포함된다. 각각의 TBS 지시 정보는 각 TBS의 식별자(ID)가 될 수 있다. Referring to FIG. 3, the mobile station 300 determines whether the handover condition is satisfied, and when the handover condition is satisfied, a handover request message to a serving base station (hereinafter referred to as an SBS) 310. (MOB_MSHO-REQ: Mobile MS handover Request) is transmitted (step 301). Here, it is assumed that the mobile station 300 considers a target base station 1 (Target BS 1, hereinafter referred to as 'TBS 1') 320 and a TBS 2 330 as a base station to be handed over. Accordingly, the MOB_MSHO-REQ message includes information indicating TBS 1 320 and information indicating TBS 2 330. Each TBS indication information may be an identifier (ID) of each TBS.

상기 SBS(130)는 상기 TBS 1(320) 및 TBS 2(330)로 이동국(300)의 핸드오버 요청을 알리는 HO-request 메시지를 각각 송신한다(303단계 및 305단계). The SBS 130 transmits HO-request messages to the TBS 1 320 and the TBS 2 330 indicating the handover request of the mobile station 300 (steps 303 and 305).

상기 TBS 1(320) 및 TBS 2(330) 각각은 상기 SBS(310)로 HO-request 메시지 수신에 대한 응답 메시지인 HO-response 메시지를 송신한다(307단계 및 309단계). 여기서, 상기 TBS들은 상기 이동국(300)의 핸드오버를 받아들일 수 있는 기지국들로 가정한다.Each of the TBS 1 320 and the TBS 2 330 transmits a HO-response message, which is a response message to the reception of the HO-request message, to the SBS 310 (steps 307 and 309). Here, it is assumed that the TBSs are base stations that can accept the handover of the mobile station 300.

상기 SBS(310)는 전체 CMAC 값을 생성하여 SAI를 획득한 후, 획득한 SAI를 저장한다(311단계). 이하에서는 상기 SAI를 획득하는 것을 'SAI를 생성한다'라고 기재한다. 이후, 상기 SBS(310)는 상기 이동국(300)이 핸드오버 할 수 있는 TBS 정보 및 메시지 인증을 위한 CMAC(Cipher-based Message Authentication Code) 정보를 포함시킨 핸드오버 응답(MOB_BS-RSP: Mobile BS Response) 메시지를 송신한다(313단계).The SBS 310 generates an overall CMAC value to obtain an SAI, and then stores the obtained SAI (step 311). Hereinafter, obtaining the SAI will be described as 'generating SAI'. Subsequently, the SBS 310 includes a handover response (MOB_BS-RSP: Mobile BS Response) including TBS information that the mobile station 300 can handover and Cipher-based Message Authentication Code (CMAC) information for message authentication. In step 313, the message is transmitted.

또한, 상기 SBS(310)는 상기 TBS 1(320) 및 TBS 2(330) 각각으로 상기 HO-response 메시지를 수신하였음을 알리는 핸드오버 액크(HO-ACK: Handover Acknowledgement) 메시지를 송신한다(315단계 및 317단계). 상기 HO-ACK 메시지는 상기 SBS(310)가 생성한 SAI 정보를 포함한다.In addition, the SBS 310 transmits a handover acknowledgment (HO-ACK) message indicating that the HO-response message has been received to each of the TBS 1 320 and the TBS 2 330 (step 315). And step 317). The HO-ACK message includes the SAI information generated by the SBS 310.

한편, 상기 이동국(300)은 전체 CMAC 값을 생성한 후 SAI를 생성하고, 생성된 SAI를 저장한다(319단계). 상기 이동국(100)은 핸드오버 하고자 하는 기지국을 결정한 후, 결정된 기지국 정보와 CMAC 정보가 포함된 핸드오버 지시(MOB_HO-IND: Mobile Handover Indication) 메시지를 상기 SBS(310)로 송신한다(321단계). 여기서는 상기 이동국(300)이 핸드오버 대상 기지국으로 TBS 2(330)를 선택한 것으로 가정한다. On the other hand, the mobile station 300 generates the SAI after generating the total CMAC value, and stores the generated SAI (step 319). After determining the base station to be handed over to, the mobile station 100 transmits a Mobile Handover Indication (MOB_HO-IND) message including the determined base station information and CMAC information to the SBS 310 (step 321). . In this case, it is assumed that the mobile station 300 selects the TBS 2 330 as the base station to be handed over.

상기 SBS(310)는 상기 TBS 2(330)로 상기 이동국(300)이 핸드오버 할 것임을 알리는 핸드오버 확인(HO-confirm) 메시지를 송신한다(323단계). 이 때, 상기 SBS(310)는 상기 TBS 2(330)에게 311 단계에서 저장한 SAI 정보를 HO-confirm 메시지를 전송할 때 다시 포함하여 전송할 수 있다. 만약, 시스템에서 HO-ACK 메시지와 HO-confirm 메시지 중 어느 하나의 메시지에만 SAI를 포함시키기로 약속한 경우, 333단계에서의 SAI 검증은 포함된 SAI를 이용하게 된다. 예컨대, 상기 이동국으로부터 수신한 레인징 코드와 하기 수학식 2 및 4를 이용하여 결정된 코드 인덱스에 상응하는 레인징 코드를 비교하여 일치하는지 여부를 판별함으로써 SAI가 올바른 값인지 확인한다. 이후, 상기 SBS(310)는 상기 TBS 2(330)로 상기 이동국의 컨텍스트(context) 정보를 송신한다(325단계).The SBS 310 transmits a handover confirmation (HO-confirm) message to the TBS 2 (330) indicating that the mobile station 300 will be handed over (step 323). At this time, the SBS 310 may include the SAI information stored in step 311 to the TBS 2 330 again when transmitting the HO-confirm message. If the system promises to include the SAI in only one of the HO-ACK message and the HO-confirm message, the SAI verification in step 333 uses the included SAI. For example, the ranging code received from the mobile station is compared with the ranging code corresponding to the code index determined by using Equations 2 and 4 to determine whether the SAI is correct. Thereafter, the SBS 310 transmits context information of the mobile station to the TBS 2 330 (step 325).

상기 TBS 2(330)는 상기 컨텍스트 정보를 수신하였음을 알리는 HO-ACK 메시지를 상기 SBS(310)로 송신한다(327단계).The TBS 2 330 transmits a HO-ACK message indicating that the context information has been received to the SBS 310 (step 327).

한편, 상기 이동국(300)은 생성한 SAI를 이용하여 레인징 코드를 선택한다(329단계). 상기 SAI를 이용하여 레인징 코드를 선택하는 동작은 다양한 방안들이 있을 수 있으며, 이하에서는 일례로 두가지 방안에 대해 설명하기로 한다. On the other hand, the mobile station 300 selects the ranging code using the generated SAI (step 329). The operation of selecting the ranging code using the SAI may have various methods. Hereinafter, two methods will be described as an example.

첫번째로, SAI를 입력값으로 하는 함수를 이용하여 코드 인덱스(index)를 결정하는 방안이다. 이를 수학식으로 나타내면 하기 수학식 2와 같다.First, the code index is determined by using a function whose SAI is an input value. This is represented by Equation 2 below.

code index=f(SAI(64 bits))code index = f (SAI (64 bits))

상기 수학식 2에서 f()는 코드 인덱스를 추출해 내기 위한 함수를 의미하며, 가장 간단한 함수 형태로는 모듈로(modulo) 함수가 있다. 현재 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 기반 통신 시스템의 경우 총 가용 한 코드는 256개이며, 이 중 초기 레인징, 주기 레인징 및 자원 요청 레인징의 용도로 사용되어야 하는 코드 개수, 예컨대 128개를 제외한 나머지 128개가 여분의 코드라고 가정하면, 상기 수학식 2는 하기 수학식 3과 같은 형태로 나타낼 수 있다.In Equation 2, f () denotes a function for extracting a code index. The simplest function is a modulo function. Currently, the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.16-based communication system has a total of 256 available codes, of which 128 are required for initial ranging, periodic ranging, and resource request ranging. Assuming that the remaining 128 except the number is an extra code, Equation 2 may be expressed as Equation 3 below.

code index=SAI mod 128code index = SAI mod 128

두번째로, 프레임 번호를 입력값으로 하는 함수를 이용하여 코드 인덱스를 결정하는 방안이다. 상기 프레임 번호는 리플레이(replay) 공격을 막기 위한 용도로 사용된다. 즉, 악의적인 이동국이 정상적인 이동국이 사용하는 코드를 악용하여 상기 코드를 반복적으로 기지국으로 송신하는 것을 막기 위해서는 프레임마다 코드 인덱스를 변경하는 것이 요구된다. 상기 프레임 번호는 이동국과 기지국간에 사전에 알 수 있는 값이다. 상기 프레임 번호를 이용한 코드 인덱스 결정은 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.Second, the code index is determined by using a function that takes a frame number as an input value. The frame number is used for the purpose of preventing a replay attack. That is, in order to prevent a malicious mobile station from using a code used by a normal mobile station repeatedly to transmit the code to the base station, it is required to change the code index for each frame. The frame number is a value previously known between the mobile station and the base station. The code index determination using the frame number can be expressed by Equation 4 below.

code index=g(SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits))code index = g (SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits))

상기 수학식 4에서 g()는 코드 인덱스를 추출하기 위한 함수를 의미하며, 프레임 번호는 전체 길이를 다 사용할 수도 있고, 그 중 하위 x 비트만 사용할 수도 있다. 상기 수학식 4와 같은 형태로 코드 인덱스를 결정하기 위해서는 연접(concatenation) 및 모듈로 연산 방법을 사용할 수 있다. 즉, SAI 값과 프레임 번호를 단순히 이어서 합친 다음 합쳐진 값에 대해 모듈로 연산을 수행한다. 첫번 째 방안과 마찬가지로 128개의 여분의 코드가 존재하는 경우, SAI 및 프레임 번호를 이용한 코드 인덱스 결정은 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.In Equation 4, g () means a function for extracting a code index, and the frame number may use the entire length, or only the lower x bits may be used. In order to determine the code index in the form as shown in Equation 4, a concatenation and a modulo operation method may be used. That is, the SAI value and the frame number are simply added together, and then a modulo operation is performed on the combined values. As in the first scheme, when 128 extra codes exist, the code index determination using the SAI and the frame number may be expressed as in Equation 5 below.

code index=(SAI | LSB of frame number) mod 128code index = (SAI | LSB of frame number) mod 128

상기 이동국(300)은 상기 상기 TBS 2(130)로 결정된 레인징 코드를 송신한다(331단계). 상기 TBS 2(330)는 상기 이동국(300)에서 코드 인덱스 결정에 사용된 알고리즘과 동일한 알고리즘을 사용하여 상기 이동국(300)이 송신할 코드를 예측하고, 수신한 레인징 코드가 상기 이동국(300)이 송신한 것이 맞는지 확인한다(333단계). 이는 상기 TBS 2(330)가 사전에 SAI 값을 SBS(310)로부터 수신하여 저장하였기 때문에 가능하다. 이러한 이동국의 검증 절차는 인증국과 연동되지 않고도 가능하다. 때문에 악의적인 이동국이 리플레이 공격을 수행하는 경우, 검증을 위한 시그널링 로드 및 검증 실패에 따른 자원 낭비를 최소화 할 수 있다.The mobile station 300 transmits the ranging code determined to the TBS 2 130 (step 331). The TBS 2 330 predicts a code to be transmitted by the mobile station 300 using the same algorithm as the algorithm used to determine the code index in the mobile station 300, and the received ranging code is the mobile station 300. This transmission is confirmed to be correct (step 333). This is possible because the TBS 2 330 previously received and stored the SAI value from the SBS 310. The verification procedure of such a mobile station is possible without interworking with the certification station. Therefore, when a malicious mobile station performs a replay attack, it is possible to minimize resource waste due to signaling failure for verification and failure to verify.

상기 TBS 2(330)는 인증국(authentication)(340)으로 상기 이동국(300)의 인증을 요청한다(335단계). 상기 인증국(340)은 인증키(AK: Authentication Key)를 생성하고(337단계), 생성된 AK 정보, 즉 AK 컨텍스트와 보안 협약(SA: Security Association) 정보를 포함시킨 인증 응답 메시지를 상기 TBS 2(330)로 송신한다(339단계).The TBS 2 330 requests authentication of the mobile station 300 from an authentication station 340 (step 335). The authentication station 340 generates an authentication key (AK) (step 337), and generates an authentication response message including the generated AK information, that is, the AK context and security association (SA) information. 2 (330) (step 339).

상기 TBS 2(330)는 이동국(300)으로 RNG-RSP 메시지를 송신한다(341단계). 상기 RNG-RSP 메시지는 핸드오버 절차 최적화 필드(HO process optimization field)와, CMAC 정보를 포함한다. 또한, 상기 TBS 2(330)는 상기 인증국(340)으로 인증 응답 메시지에 대한 확인(confirm) 메시지를 송신한다(343단계). 이후, 상기 이동국(300)과 상기 TBS 2(330)간에는 데이터 송수신이 이루어진다.The TBS 2 330 transmits an RNG-RSP message to the mobile station 300 (step 341). The RNG-RSP message includes a handover procedure optimization field (HO process optimization field) and CMAC information. In addition, the TBS 2 330 transmits a confirmation message for the authentication response message to the authentication station 340 (step 343). Thereafter, data is transmitted and received between the mobile station 300 and the TBS 2 330.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 핸드오버 동작을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a handover operation of a mobile station according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 401단계에서 이동국은 핸드오버 요청을 위한 MOB_MSHO-REQ 메시지를 SBS로 송신하고 403단계로 진행한다. 상기 403단계에서 상기 이동국은 상기 SBS로부터 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신하고 405단계로 진행한다. 상기 405단계에서 상기 이동국은 SAI를 생성 후 저장하고 407단계로 진행한다. 상기 407단계에서 상기 이동국은 핸드오버 대상 기지국, 즉 TBS 정보가 포함된 MOB_HO-IND 메시지를 상기 SBS로 송신하고 409단계로 진행한다. 상기 409단계에서 상기 이동국은 SAI를 이용하여 레인징 코드를 선택하고 411단계로 진행한다. 상기 411단계에서 상기 이동국은 선택한 레인징 코드를 상기 TBS로 송신하고 413단계로 진행한다. 상기 413단계에서 상기 이동국은 상기 TBS로부터 RNG-RSP 메시지를 수신하는지 판단한다. 상기 RNG-RSP 메시지 수신시 415단계에서 상기 이동국의 핸드오버 절차를 완료된다. 그렇지 않고 상기 RNG-RSP 메시지를 일정 시간내에 수신하지 못한 경우 409단계부터 다시 수행한다.Referring to FIG. 4, in step 401, the mobile station transmits a MOB_MSHO-REQ message for handover request to the SBS and proceeds to step 403. In step 403, the mobile station receives a MOB_BSHO-RSP message from the SBS and proceeds to step 405. In step 405, the mobile station generates and stores the SAI and proceeds to step 407. In step 407, the mobile station transmits a MOB_HO-IND message including handover target base station, that is, TBS information, to the SBS and proceeds to step 409. In step 409, the mobile station selects a ranging code using SAI and proceeds to step 411. In step 411, the mobile station transmits the selected ranging code to the TBS. In step 413, the mobile station determines whether an RNG-RSP message is received from the TBS. Upon reception of the RNG-RSP message, the handover procedure of the mobile station is completed in step 415. Otherwise, if the RNG-RSP message is not received within a certain time, the process is performed again from step 409.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서빙 기지국(SBS)의 핸드오버 관련 동작을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a handover related operation of a serving base station (SBS) according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 501단계에서 SBS는 이동국으로부터 MOB_MSHO-REQ 메시지를 수신하고 503단계로 진행한다. 상기 503단계에서 상기 SBS는 SAI를 생성한 후 저장 하고 505단계로 진행한다. 상기 505단계에서 상기 SBS는 상기 이동국으로 MOB_BSHO-RSP 메시지를 송신하고 507단계로 진행한다. 상기 507단계에서 상기 SBS는 타겟 기지국들로 생성된 SAI가 포함된 HO-ACK 메시지를 송신하고 509단계로 진행한다. 상기 509단계에서 상기 SBS는 상기 이동국으로부터 MOB_HO-IND 메시지를 수신하고 511단계로 진행한다. 상기 511단계에서 상기 SBS는 상기 이동국이 핸드오버 하려는 TBS로 HO-confirm 메시지를 송신하고 513단계로 진행한다. 상기 513단계에서 상기 SBS는 이동국의 컨텍스트 정보를 상기 TBS로 송신하고 515단계로 진행한다. 상기 515단계에서 상기 SBS는 상기 TBS로부터 HO-ACK 메시지를 수신한다.Referring to FIG. 5, in step 501, the SBS receives a MOB_MSHO-REQ message from the mobile station and proceeds to step 503. In step 503, the SBS generates and stores the SAI and proceeds to step 505. In step 505, the SBS transmits a MOB_BSHO-RSP message to the mobile station. In step 507, the SBS transmits a HO-ACK message including the SAI generated to the target base stations, and proceeds to step 509. In step 509, the SBS receives a MOB_HO-IND message from the mobile station and proceeds to step 511. In step 511, the SBS transmits a HO-confirm message to the TBS to be handed over by the mobile station. In step 513, the SBS transmits context information of the mobile station to the TBS. In step 515, the SBS receives a HO-ACK message from the TBS.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 타겟 기지국(TBS)의 핸드오버 관련 동작을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a handover related operation of a target base station (TBS) according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 601단계에서 TBS는 SBS로부터 HO-REQ 메시지를 수신하고 603단계로 진행한다. 상기 603단계에서 상기 TBS는 HO-RSP 메시지를 생성하고 605단계로 진행한다. 여기서, 상기 TBS는 이동국이 핸드오버 하려는 타겟 기지국으로 가정한다. 상기 605단계에서 상기 TBS는 상기 SBS로 생성한 HO-RSP 메시지를 송신하고 607단계로 진행한다. 상기 607단계에서 상기 TBS는 SAI가 포함된 HO-ACK 메시지를 SBS로부터 수신하고 609단계로 진행한다. 상기 609단계에서 상기 TBS는 상기 SBS로부터 HO-confirm 메시지를 수신하고 611단계로 진행한다. 상기 611단계에서 상기 TBS는 상기 SBS로부터 이동국의 컨텍스트 정보를 수신하고 613단계로 진행한다.Referring to FIG. 6, in step 601, the TBS receives a HO-REQ message from the SBS and proceeds to step 603. In step 603, the TBS generates a HO-RSP message and proceeds to step 605. In this case, it is assumed that the TBS is a target base station to be handed over by the mobile station. In step 605, the TBS transmits a HO-RSP message generated by the SBS, and proceeds to step 607. In step 607, the TBS receives the HO-ACK message including the SAI from the SBS and proceeds to step 609. In step 609, the TBS receives a HO-confirm message from the SBS and proceeds to step 611. In step 611, the TBS receives context information of the mobile station from the SBS, and proceeds to step 613.

상기 613단계에서 상기 TBS는 상기 SBS로 HO-ACK 메시지를 송신하고 615단계 로 진행한다. 상기 615단계에서 상기 TBS는 상기 이동국으로부터 SAI를 이용하여 선택된 레인징 코드를 수신하고 617단계로 진행한다. 상기 617단계에서 상기 TBS는 상기 레인징 코드가 올바른 코드인지 판단한다. 판단 결과, 올바른 코드인 경우 619단계에서 상기 TBS는 상기 인증국으로 AK 송신을 요청하고 621단계로 진행한다. 상기 621단계에서 상기 TBS는 AK 컨텍스트 및 SA 정보가 포함된 인증 응답을 수신하고 623단계로 진행한다. 상기 623단계에서 상기 TBS는 CMAC을 생성하고 625단계로 진행한다. 상기 625단계에서 상기 TBS는 상기 이동국으로 CMAC이 포함된 RNG-RSP 메시지를 송신한다.In step 613, the TBS transmits a HO-ACK message to the SBS and proceeds to step 615. In step 615, the TBS receives the selected ranging code from the mobile station using SAI and proceeds to step 617. In step 617, the TBS determines whether the ranging code is a correct code. If it is determined that the correct code is found, in step 619, the TBS requests AK transmission to the authentication station and proceeds to step 621. In step 621, the TBS receives an authentication response including the AK context and SA information, and proceeds to step 623. In step 623, the TBS generates a CMAC and proceeds to step 625. In step 625, the TBS transmits an RNG-RSP message including a CMAC to the mobile station.

한편, IEEE 802.16 기반 통신 시스템에서는 이동국의 빠른 핸드오버를 위해 고속 기지국 전환(Fast Base Station Switching, 이하 'FBSS'라 칭함)을 지원한다. 하지만, 현재까지의 FBSS 핸드오버 절차는 인증 절차가 존재하지 않기 때문에 보안상에 심각한 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는 SAI를 이용하여 결정된 코드 워드(codeword) 혹은 레인징 코드를 이용하여 보안이 강화된 FBSS 핸드오버 수행 방안에 대해 설명하기로 한다.Meanwhile, the IEEE 802.16 based communication system supports fast base station switching (FBSS) for fast handover of a mobile station. However, the FBSS handover procedure to date has a serious problem in security because there is no authentication procedure. Therefore, in another embodiment of the present invention, a method of performing FBSS handover with enhanced security using a codeword or a ranging code determined using SAI will be described.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드 워드 선택에 따른 이동국의 FBSS 핸드오버와 관련된 절차를 도시한 신호 흐름도이다.7 is a signal flow diagram illustrating a procedure related to FBSS handover of a mobile station according to code word selection according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 이동국(700)은 액티브 셋(active set)을 관리한다. 상기 액티브 셋은 이동국이 핸드오버 할 예비 기지국 목록이다. 만약, 액티브 셋에 포함된 특정 기지국의 신호 세기가 미리 설정된 임계치 미만이면 상기 특정 기지국은 상기 액티브 셋에서 삭제된다. 반대로, 상기 액티브 셋에 포함되지 않은 특정 기지 국의 신호 세기가 상기 임계치 이상이면 상기 특정 기지국은 상기 액티브 셋에 추가된다.Referring to FIG. 7, the mobile station 700 manages an active set. The active set is a list of spare base stations for handover by the mobile station. If the signal strength of a specific base station included in the active set is less than a preset threshold, the specific base station is deleted from the active set. Conversely, if a signal strength of a specific base station not included in the active set is greater than or equal to the threshold, the specific base station is added to the active set.

상기 이동국(700)은 TBS 1(720) 및 TBS 2(730)를 액티브 셋에 추가시키기 위해 앵커 기지국(Anchor BS, 이하 'ABS'라 칭함)(710)으로 MOB_MSHO-REQ 메시지를 송신한다(701단계). 상기 MOB_MSHO-REQ 메시지에는 상기 TBS 1(720) 및 TBS 2(730)의 식별자 정보가 포함된다. The mobile station 700 transmits a MOB_MSHO-REQ message to the anchor BS (hereinafter referred to as 'ABS') 710 to add the TBS 1 720 and the TBS 2 730 to the active set (701). step). The MOB_MSHO-REQ message includes identifier information of the TBS 1 720 and the TBS 2 730.

상기 ABS(710)는 상기 TBS 1(720) 및 TBS 2(730) 각각으로 HO-request 메시지를 송신한다(703단계 및 705단계). 상기 TBS 1(720) 및 TBS 2(730) 각각은 액티브 셋에 추가되는걸 허용할지 여부를 결정하고, 결정된 정보가 포함된 HO-response 메시지를 상기 ABS(710)로 각각 송신한다(707단계 및 709단계).The ABS 710 transmits a HO-request message to each of the TBS 1 720 and the TBS 2 730 (steps 703 and 705). Each of the TBS 1 720 and the TBS 2 730 determines whether to allow addition to the active set, and transmits a HO-response message including the determined information to the ABS 710 (step 707 and Step 709).

상기 ABS(710)는 CMAC을 생성하면서 SAI를 생성하고, 생성된 SAI를 저장한다(711단계). 상기 ABS(710)는 액티브 셋 추가를 허용한 타겟 기지국들, 즉 TBS 1(720) 및 TBS 2(730) 정보와, CMAC이 포함된 MOB_BSHO-RSP 메시지를 상기 이동국(700)으로 송신한다(713단계). 또한, 상기 ABS(710)는 상기 TBS 1(720) 및 TBS 2(730) 각각으로 HO-ACK 메시지를 송신한다(715단계 및 717단계). 상기 HO-ACK 메시지는 SAI를 포함한다.The ABS 710 generates an SAI while generating a CMAC and stores the generated SAI (step 711). The ABS 710 transmits to the mobile station 700 a target base station, that is, TBS 1 720 and TBS 2 730 information and a CMB including a MOB_BSHO-RSP message including the active set, allowing the active set addition (713). step). In addition, the ABS 710 transmits a HO-ACK message to each of the TBS 1 720 and the TBS 2 730 (steps 715 and 717). The HO-ACK message includes an SAI.

한편, 상기 이동국(700)은 전체 CMAC 값을 생성한 후 SAI를 생성하고, 생성된 SAI를 저장한다(719단계). 상기 이동국(700)은 핸드오버 하고자 하는 기지국을 결정한 후, 결정된 기지국 정보와 CMAC 정보가 포함된 MOB_HO-IND 메시지를 상기 ABS(710)로 송신한다(721단계). 여기서는 상기 이동국(700)이 핸드오버 대상 기지 국으로 TBS 2(730)를 선택한 것으로 가정한다. On the other hand, the mobile station 700 generates the SAI after generating the total CMAC value, and stores the generated SAI (step 719). After determining the base station to be handed over, the mobile station 700 transmits a MOB_HO-IND message including the determined base station information and CMAC information to the ABS 710 (step 721). It is assumed here that the mobile station 700 has selected TBS 2 730 as the base station to be handed over.

상기 ABS(710)는 상기 TBS 2(730)로 상기 이동국(700)이 핸드오버 할 것임을 알리는 HO-confirm 메시지를 송신한다(723단계). 상기 HO-confirm 메시지 역시 SAI 정보를 포함할 수 있다. 만약, 시스템에서 HO-ACK 메시지와 HO-confirm 메시지 중 어느 하나의 메시지에만 SAI를 포함시키기로 약속한 경우, 735단계에서의 SAI 검증은 포함된 SAI를 이용하게 된다. 만약, 상기 두 메시지들 모두에 SAI가 포함되는 경우, 이동국의 핸드오버 대상 기지국은 미리 약속된 어느 하나의 SAI만 이용하여 이동국을 검증한다. The ABS 710 transmits a HO-confirm message to the TBS 2 730 indicating that the mobile station 700 will be handed over (step 723). The HO-confirm message may also include SAI information. If the system promises to include the SAI in only one of the HO-ACK message and the HO-confirm message, the SAI verification in step 735 uses the included SAI. If SAI is included in both of the above messages, the mobile station's handover target base station verifies the mobile station using only one SAI promised in advance.

상기 ABS(710)는 상기 TBS 2(730)로 이동국의 컨텍스트 정보를 전달한다(725단계). 상기 TBS 2(730)는 상기 컨텍스트 정보를 수신하였음을 알리는 HO-ACK 메시지를 상기 SBS(710)로 송신한다(727단계).The ABS 710 transmits context information of the mobile station to the TBS 2 730 (step 725). The TBS 2 730 transmits a HO-ACK message indicating that the context information has been received to the SBS 710 (step 727).

이후, 상기 이동국(700)은 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 특정 기지국으로 핸드오버 하고자 상기 ABS(710)로 상기 특정 기지국에 대응되는 임시 기지국 식별자(TEMP_BS_ID)를 송신한다(729단계). 여기서, 상기 TEMP_BS_ID는 고속 피드백 채널(FFCH: Fast Feedback Channel)을 통해 송신된다. 상기에서 HO-IND 메시지에 포함된 TBS 2의 의미는 핸드오버를 언제든지 할 수 있는 예비 기지국, 즉 활성 기지국 집합(active BS set)에 TBS 2가 포함되었음을 의미한다. 만약 이동국이 TBS 2로 핸드오버를 하고자 할 경우, TBS 2에 해당하는 TEMP_BS_ID를 송신하여야만 실제 핸드오버가 일어난다.Thereafter, the mobile station 700 transmits a temporary base station identifier (TEMP_BS_ID) corresponding to the specific base station to the ABS 710 to handover to a specific base station among the active sets (step 729). In this case, the TEMP_BS_ID is transmitted through a fast feedback channel (FFCH). The meaning of TBS 2 included in the HO-IND message means that TBS 2 is included in a spare base station, ie, active BS set, capable of performing handover at any time. If the mobile station intends to handover to TBS 2, the actual handover only occurs when TEMP_BS_ID corresponding to TBS 2 is transmitted.

상기 이동국(700)은 SAI를 이용하여 코드 워드를 선택한다(731단계). 현재 IEEE 802.16 규격에서 정의하고 있는 FFCH을 통해 송신되는 코드 워드의 비트수는 6 비트이다. 따라서, 상기 이동국(700)은 6 비트의 짧은 SAI(short SAI), 즉 코드 워드를 상기 FFCH를 통해 상기 TBS 2(730)로 송신한다(733단계). 상기 Short SAI 역시 상기 수학식 2 혹은 4를 이용하여 생성할 수 있으며, 64 모듈로 연산 함수를 이용할 수 있다. The mobile station 700 selects a code word using the SAI (step 731). The number of bits of the code word transmitted through the FFCH as defined by the IEEE 802.16 standard is 6 bits. Accordingly, the mobile station 700 transmits a 6 bit short SAI (SAI), that is, a code word, to the TBS 2 730 through the FFCH (step 733). The short SAI may also be generated using Equation 2 or 4, and may use 64 modulo arithmetic functions.

상기 TBS 2(730)는 상기 ABS(710)로부터 수신한 SAI를 이용하여 상기 이동국(700)의 인증을 수행한다(735단계). 상기 TBS 2(730)는 인증 수행 결과를 SAI ACK/NACK 메시지에 포함시켜 이동국(700)으로 송신한다(737단계). 이후, 상기 이동국(700)은 상기 TBS 2(730)와 데이터를 송수신하고, 기할당된 FFCH를 통해 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information)를 송신한다. The TBS 2 730 performs authentication of the mobile station 700 using the SAI received from the ABS 710 (step 735). The TBS 2 730 includes the result of authentication in the SAI ACK / NACK message and transmits the result to the mobile station 700 (step 737). Thereafter, the mobile station 700 transmits and receives data to and from the TBS 2 730 and transmits channel quality information (CQI) through the pre-allocated FFCH.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드 선택에 따른 이동국의 FBSS 핸드오버와 관련된 절차를 도시한 신호 흐름도이다.8 is a signal flow diagram illustrating a procedure related to FBSS handover of a mobile station according to code selection according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 801단계 내지 829단계는 도 7의 701단계 내지 729단계와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다. 831단계에서 이동국(800)은 SAI를 이용하여 SAI를 이용하여 레인징 코드, 즉 Short SAI를 선택한다. 이후, 상기 이동국(800)은 Short SAI와 CQI를 동시에 TBS 2(830)로 송신한다(833단계). 상기 TBS 2(830)는 미리 저장하고 있는 SAI와 상기 이동국(800)이 송신한 레인징 코드를 이용하여 상기 이동국의 검증을 수행한다.Referring to FIG. 8, since steps 801 to 829 are the same as steps 701 to 729 of FIG. 7, a detailed description thereof will be omitted. In step 831, the mobile station 800 selects a ranging code, that is, a short SAI, using the SAI using the SAI. Thereafter, the mobile station 800 simultaneously transmits the short SAI and the CQI to the TBS 2 830 (step 833). The TBS 2 830 performs verification of the mobile station by using the SAI stored in advance and a ranging code transmitted by the mobile station 800.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동국의 핸드오버 동작을 도시한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a handover operation of a mobile station according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 901단계에서 이동국은 핸드오버 요청을 위한 MOB_MSHO-REQ 메시지를 ABS로 송신하고 903단계로 진행한다. 상기 903단계에서 상기 이동국은 상기 ABS로부터 MOB_BSHO-RSP 메시지를 수신하고 905단계로 진행한다. 상기 905단계에서 상기 이동국은 SAI를 생성 후 저장하고 907단계로 진행한다. 상기 907단계에서 상기 이동국은 핸드오버 대상 기지국, 즉 TBS 정보가 포함된 MOB_HO-IND 메시지를 상기 ABS로 송신하고 909단계로 진행한다. 상기 909단계에서 상기 이동국은 SAI를 이용하여 코드 워드 혹은 레인징 코드를 결정하고 911단계로 진행한다. 상기 911단계에서 상기 이동국은 Short SAI 혹은 Short SAI와 CQI를 동시에 TBS로 송신하고 913단계로 진행한다. 상기 913단계에서 상기 이동국은 SAI AcK/NACK 메시지를 수신한다.Referring to FIG. 9, in step 901, the mobile station transmits a MOB_MSHO-REQ message for the handover request to the ABS and proceeds to step 903. In step 903, the mobile station receives a MOB_BSHO-RSP message from the ABS and proceeds to step 905. In step 905, the mobile station generates and stores the SAI and proceeds to step 907. In step 907, the mobile station transmits a MOB_HO-IND message including handover target base station, that is, TBS information, to the ABS and proceeds to step 909. In step 909, the mobile station determines a code word or ranging code using SAI and proceeds to step 911. In step 911, the mobile station simultaneously transmits short SAI or short SAI and CQI to the TBS, and proceeds to step 913. In step 913, the mobile station receives an SAI AcK / NACK message.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 ABS의 핸드오버 관련 동작을 도시한 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a handover related operation of an ABS according to another embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 1001단계에서 ABS는 이동국으로부터 MOB_MSHO-REQ 메시지를 수신하고 1003단계로 진행한다. 상기 1003단계에서 상기 ABS는 SAI를 생성한 후 저장하고 1005단계로 진행한다. 상기 1005단계에서 상기 ABS는 상기 이동국으로 MOB_BSHO-RSP 메시지를 송신하고 1007단계로 진행한다. 상기 1007단계에서 상기 ABS는 타겟 기지국들로 생성된 SAI가 포함된 HO-ACK 메시지를 송신하고 1009단계로 진행한다. 상기 1009단계에서 상기 ABS는 상기 이동국으로부터 MOB_HO-IND 메시지를 수신하고 1011단계로 진행한다. 상기 1011단계에서 상기 ABS는 상기 이동국이 핸드오버 하려는 TBS로 HO-confirm 메시지를 송신하고 1013단계로 진행한다. 상기 10513단계에서 상기 ABS는 이동국의 컨텍스트 정보를 상기 TBS로 송신하고 1015단계로 진행한다. 상기 1015단계에서 상기 ABS는 상기 TBS로부터 HO-ACK 메시지를 수신한다.Referring to FIG. 10, in step 1001, the ABS receives a MOB_MSHO-REQ message from a mobile station and proceeds to step 1003. In step 1003, the ABS generates and stores the SAI and proceeds to step 1005. In step 1005, the ABS transmits a MOB_BSHO-RSP message to the mobile station, and proceeds to step 1007. In step 1007, the ABS transmits a HO-ACK message including the SAI generated to the target base stations, and proceeds to step 1009. In step 1009, the ABS receives a MOB_HO-IND message from the mobile station, and proceeds to step 1011. In step 1011, the ABS transmits a HO-confirm message to the TBS to which the mobile station intends to handover, and proceeds to step 1013. In step 10513, the ABS transmits context information of the mobile station to the TBS, and proceeds to step 1015. In step 1015, the ABS receives a HO-ACK message from the TBS.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타겟 기지국(TBS)의 핸드오버 관련 동작을 도시한 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a handover related operation of a target base station (TBS) according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 1101단계에서 TBS는 ABS로부터 HO-REQ 메시지를 수신하고 1103단계로 진행한다. 상기 1103단계에서 상기 TBS는 HO-RSP 메시지를 송신하고 1105단계로 진행한다. 상기 1105단계에서 상기 TBS는 SAI가 포함된 HO-ACK 메시지를 SBS로부터 수신하고 1107단계로 진행한다. 상기 1107단계에서 상기 TBS는 상기 ABS로부터 HO-confirm 메시지를 수신하고 1109단계로 진행한다. 상기 1109단계에서 상기 TBS는 상기 ABS로부터 이동국의 컨텍스트 정보를 수신하고 1111단계로 진행한다.Referring to FIG. 11, in step 1101, the TBS receives a HO-REQ message from the ABS and proceeds to step 1103. In step 1103, the TBS transmits a HO-RSP message and proceeds to step 1105. In step 1105, the TBS receives a HO-ACK message including the SAI from the SBS and proceeds to step 1107. In step 1107, the TBS receives a HO-confirm message from the ABS and proceeds to step 1109. In step 1109, the TBS receives context information of the mobile station from the ABS and proceeds to step 1111.

상기 1111단계에서 상기 TBS는 상기 ABS로 HO-ACK 메시지를 송신하고 1113단계로 진행한다. 상기 1113단계에서 상기 TBS는 상기 이동국으로부터 Short SAI 혹은 Short SAI와 CQI를 동시에 수신하고 1115단계로 진행한다. 상기 1115단계에서 상기 TBS는 상기 이동국의 검증을 수행한다.In step 1111, the TBS transmits a HO-ACK message to the ABS and proceeds to step 1113. In step 1113, the TBS simultaneously receives Short SAI or Short SAI and CQI from the mobile station, and proceeds to step 1115. In step 1115, the TBS performs verification of the mobile station.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무선 이동 통신 시스템에서 SAI를 이용한 레인징까지의 과정을 도시한 신호 흐름도이다.12 is a signal flowchart illustrating a process up to ranging using SAI in a wireless mobile communication system according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 이동국(1200)은 타겟 기지국(1220)으로 핸드오버하기로 결정한 후, 서빙 기지국(1210)으로 MOB_MSHO-REQ 메시지를 송신한다(1201단계). 상 기 MOB_MSHO-REQ 메시지는 메시지 인증을 위한 CMAC 값을 포함한다. 상기 이동국(1200) 및 상기 서빙 기지국(1210)은 각각 SAI를 생성한다(1203, 1205단계). Referring to FIG. 12, the mobile station 1200 determines to handover to the target base station 1220 and then transmits a MOB_MSHO-REQ message to the serving base station 1210 (step 1201). The MOB_MSHO-REQ message includes a CMAC value for message authentication. The mobile station 1200 and the serving base station 1210 generate SAIs (steps 1203 and 1205), respectively.

상기 이동국(1200) 및 상기 서빙 기지국(1210)은 각각 생성한 SAI 및 상기 수학식 2 내지 5 중 어느 하나의 수학식을 이용하여 코드 인덱스를 결정한다(1207, 1209단계).The mobile station 1200 and the serving base station 1210 determine a code index using the generated SAI and any one of Equations 2 to 5 (steps 1207 and 1209).

상기 서빙 기지국(1210)은 타겟 기지국(1220)으로 상기 이동국(1200)의 핸드오버를 알리는 핸드오버 요청(HO-request) 메시지를 송신한다(1211단계). 상기 핸드오버 요청 메시지는 상기 서빙 기지국(1210)이 결정한 코드 인덱스 정보를 포함한다. The serving base station 1210 transmits a handover request (HO-request) message indicating a handover of the mobile station 1200 to the target base station 1220 (step 1211). The handover request message includes code index information determined by the serving base station 1210.

상기 타겟 기지국(1220)은 상기 코드 인덱스가 이전에 다른 목적, 예컨대 초기 레인징, 주기적 레인징, 대역폭 요청 레인징 등에 사용된 코드 혹은 핸드오버를 시도하는 다은 이동국이 선택한 코드와 중복되는지 여부를 판단한다. 중복되지 않는 경우, 상기 타겟 기지국(1220)은 상기 서빙 기지국(1210)으로 핸드오버 응답(HO-Response) 메시지를 송신한다(1213단계). 상기 핸드오버 응답 메시지는 상기 이동국(1200)의 연결 식별자(CID)를 포함하며, 필요에 따라 코드 오프셋(code offset)을 포함한다. 상기 코드 오프셋은 상기 이동국(1200)을 구분하는데 사용될 뿐만 아니라 다른 코드와 충돌을 방지하기 위해 사용된다.The target base station 1220 determines whether the code index overlaps with a code previously used for another purpose, such as initial ranging, periodic ranging, bandwidth request ranging, or the like, for which a mobile station attempting a handover is selected. do. If not duplicated, the target base station 1220 transmits a handover response (HO-Response) message to the serving base station 1210 (step 1213). The handover response message includes a connection identifier (CID) of the mobile station 1200 and, if necessary, includes a code offset. The code offset is used to distinguish the mobile station 1200 as well as to avoid collisions with other codes.

상기 서빙 기지국(1210)은 상기 이동국(1200)으로 MOB_BSHO-RSP 메시지를 송신하고(1215단계), 상기 이동국(1200)으로부터 MOB_HO-IND 메시지를 수신한다(1219단계). 상기 MOB_BSHO-RSP 메시지는 CID를 포함하거나 혹은 CID와 코드 오프셋을 함께 포함할 수 있다. 한편, 상기 서빙 기지국(1210)은 상기 타겟 기지국(1220)와 HO-ACK 및 HO-confirm 메시지를 송수신한다(1217, 1223, 1225단계).The serving base station 1210 transmits a MOB_BSHO-RSP message to the mobile station 1200 (step 1215), and receives a MOB_HO-IND message from the mobile station 1200 (step 1219). The MOB_BSHO-RSP message may include a CID or may include a CID and a code offset. Meanwhile, the serving base station 1210 transmits and receives a HO-ACK and a HO-confirm message with the target base station 1220 (steps 1217, 1223, and 1225).

상기 MOB_BSHO-RSP 메시지는 하기 표 1과 같은 형태를 가진다.The MOB_BSHO-RSP message has a form as shown in Table 1 below.

TypeType LengthLength ValueValue ScopeScope 22 1One 0~255: code offset0 to 255: code offset MOB_BSHO-RSPMOB_BSHO-RSP

상기 이동국(1200)은 타겟 기지국(1220)과의 레인징을 위해 레인징 코드를 선택한다(1221단계). 레인징 코드 선택은 하기 수학식 6을 이용하여 이루어진다.The mobile station 1200 selects a ranging code for ranging with the target base station 1220 (step 1221). The ranging code is selected using Equation 6 below.

레인징 코드 인덱스=(결정된 코드 인덱스+수신한 코드 오프셋) mod 256Ranging code index = (determined code index + received code offset) mod 256

즉, 상기 이동국(1200)은 1207단계에서 결정한 코드 인덱스와 MOB_BSHO-RSP 메시지에 포함된 코드 오프셋을 더한 값을 256 모듈로 연산을 통해 레인징 코드 인덱스를 선택한다.That is, the mobile station 1200 selects the ranging code index through 256 modulo operation by adding the code index determined in step 1207 and the code offset included in the MOB_BSHO-RSP message.

상기 이동국(1200)은 선택한 레인징 코드를 타겟 기지국(1220)으로 송신한다(1227단계). 상기 타겟 기지국(1220)은 수신한 레인징 코드에 대응하는 이동국을 확인한다. 상기 이동국의 확인은, 코드 인덱스와 코드 오프셋을 참조하여 이루어진다.The mobile station 1200 transmits the selected ranging code to the target base station 1220 (step 1227). The target base station 1220 identifies the mobile station corresponding to the received ranging code. The mobile station is identified with reference to a code index and a code offset.

한편 도 12에서는 이동국이 핸드오버 이후 사용할 CID 정보를 핸드오버 이전에 미리 알고 있다는 가정하에 동작하는 것을 설명하였다. 그러나, 상기 이동국이 핸드오버 이전에 미리 CID 정보를 모르고 있는 경우 상기 타겟 기지국(1220)의 이동국 확인 이후, 상기 타겟 기지국(1220)으로부터 RNG-RSP 메시지를 수신함에 따라 CID 정보를 획득할 수도 있다.Meanwhile, FIG. 12 illustrates that the mobile station operates under the assumption that CID information to be used after handover is known before handover. However, when the mobile station does not know the CID information before handover, the CID information may be obtained by receiving the RNG-RSP message from the target base station 1220 after the mobile station checks the target base station 1220.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

도 1은 종래의 무선 이동 통신 시스템에서 이동국의 핸드오버와 관련된 절차를 도시한 신호 흐름도1 is a signal flow diagram illustrating a procedure related to handover of a mobile station in a conventional wireless mobile communication system.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 인증에 사용되는 일부 CMAC 값을 결정하는 동작을 도시한 도면2 illustrates an operation of determining some CMAC values used for authentication of a mobile station in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 이동 통신 시스템에서 이동국의 핸드오버와 관련된 절차를 도시한 신호 흐름도3 is a signal flow diagram illustrating a procedure related to handover of a mobile station in a wireless mobile communication system according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 핸드오버 동작을 도시한 흐름도4 is a flowchart illustrating a handover operation of a mobile station according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서빙 기지국(SBS)의 핸드오버 관련 동작을 도시한 흐름도5 is a flowchart illustrating a handover related operation of a serving base station (SBS) according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 타겟 기지국(TBS)의 핸드오버 관련 동작을 도시한 흐름도6 is a flowchart illustrating a handover related operation of a target base station (TBS) according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드 워드 선택에 따른 이동국의 FBSS 핸드오버와 관련된 절차를 도시한 신호 흐름도7 is a signal flow diagram illustrating a procedure related to FBSS handover of a mobile station according to code word selection according to another embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드 선택에 따른 이동국의 FBSS 핸드오버와 관련된 절차를 도시한 신호 흐름도8 is a signal flow diagram illustrating a procedure related to FBSS handover of a mobile station according to code selection according to another embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동국의 핸드오버 동작을 도시한 흐름도9 is a flowchart illustrating a handover operation of a mobile station according to another embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 ABS의 핸드오버 관련 동작을 도시한 흐름도10 is a flowchart illustrating a handover related operation of an ABS according to another embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타겟 기지국(TBS)의 핸드오버 관련 동작을 도시한 흐름도11 is a flowchart illustrating a handover related operation of a target base station (TBS) according to another embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 이동 통신 시스템에서 SAI를 이용한 레인징 동작을 도시한 신호 흐름도12 is a signal flow diagram illustrating a ranging operation using SAI in a wireless mobile communication system according to another embodiment of the present invention.

Claims (26)

무선 이동 통신 시스템에서 이동국의 핸드오버 방법에 있어서,In a handover method of a mobile station in a wireless mobile communication system, 핸드오버 결정에 따른 핸드오버 요구 메시지를 서빙 기지국으로 송신하는 과정과,Transmitting a handover request message according to the handover decision to the serving base station; 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 대상 기지국 정보가 포함된 핸드오버 응답 메시지를 수신하는 과정과,Receiving a handover response message including handover target base station information from the serving base station; 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하는 과정과,Determining a total Cipher Based Message Authentication Code (CMAC) value corresponding to first number bits and storing some CMAC values corresponding to upper second number bits in the CMAC value; 상기 서빙 기지국으로 상기 전체 CMAC 값 및 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국 정보가 포함된 핸드오버 지시 메시지를 송신하는 과정과,Transmitting a handover indication message including the total CMAC value and target base station information determined to handover to the serving base station; 상기 일부 CMAC 값을 이용하여 레인징 코드를 선택하는 과정과,Selecting a ranging code using the partial CMAC value; 선택한 레인징 코드를 타겟 기지국으로 송신하는 과정을 포함하는 이동국의 핸드오버 방법.Transmitting the selected ranging code to the target base station. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 타겟 기지국으로부터 이동국의 인증이 성공되었음을 의미하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 이동국의 핸드오버 방법.And receiving a ranging response message indicating that authentication of the mobile station is successful from the target base station. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 개수는 128 비트이고 상기 제2 개수는 64비트임을 특징임을 하는 이동국의 핸드오버 방법.Wherein the first number is 128 bits and the second number is 64 bits. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 레인징 코드는 하기 수학식을 이용하여 선택함을 특징으로 하는 이동국의 핸드오버 방법.The ranging code is selected using the following equation. code index=f(SAI(64 bits))code index = f (SAI (64 bits)) 상기 수학식에서 f()는 미리 설정된 함수를, SAI는 일부 CMAC 값을 의미함.In the above equation, f () means a predetermined function, and SAI means some CMAC values. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 미리 설정된 함수는 모듈로(modulo) 함수임을 특징으로 하는 이동국의 핸드오버 방법.And the predetermined function is a modulo function. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레인징 코드는 하기 수학식을 이용하여 선택함을 특징으로 하는 이동국 의 핸드오버 방법.The ranging code is selected using the following equation. code index=g(SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits))code index = g (SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits)) 상기 수학식에서 g()는 코드 인덱스를 추출하기 위한 함수를 의미하며, SAI는 일부 CMAC 값을 의미하며, frame number는 프레임 번호를 의미하며, 상기 프레임 번호의 전체 비트를 다 사용하거나 혹은 그 중 하위 x 비트만 사용함.In the above equation, g () means a function for extracting a code index, SAI means some CMAC values, frame number means a frame number, and all the bits of the frame number are used or the lower of them. Only use x bits. 무선 이동 통신 시스템에서 서빙 기지국의 핸드오버 지원 방법에 있어서,A method for supporting handover of a serving base station in a wireless mobile communication system, 이동국으로부터 핸드오버 요구 메시지를 수신하면, 핸드오버 후보 타겟 기지국들과 상기 이동국의 핸드오버를 수용할 것인지 협상하는 과정과,Upon receiving a handover request message from the mobile station, negotiating with the handover candidate target base stations whether to accept the handover of the mobile station; 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하는 과정과,Determining a total Cipher Based Message Authentication Code (CMAC) value corresponding to first number bits and storing some CMAC values corresponding to upper second number bits in the CMAC value; 협상 결과에 따라 상기 이동국이 핸드오버 할 수 있는 타겟 기지국으로 상기 일부 CMAC 값이 포함된 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 서빙 기지국의 핸드오버 지원 방법.And transmitting a message including the partial CMAC value to a target base station to which the mobile station can handover according to a negotiation result. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 이동국으로 상기 이동국이 핸드오버 할 수 있는 후보 타겟 기지국 정보 와 상기 전체 CMAC 값이 포함된 핸드오버 응답 메시지를 송신하는 과정과,Transmitting a handover response message including candidate target base station information that the mobile station can handover to and the total CMAC value to the mobile station; 상기 이동국으로부터 상기 이동국이 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국 정보 및 상기 이동국이 생성한 전체 CMAC 값 정보가 포함된 핸드오버 지시 메시지를 수신하는 과정과,Receiving, from the mobile station, a handover indication message including target base station information determined by the mobile station to handover and total CMAC value information generated by the mobile station; 상기 타겟 기지국으로 상기 이동국의 일부 CMAC 값 정보가 포함된 핸드오버 확인 메시지를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 서빙 기지국의 핸드오버 지원 방법.And transmitting a handover confirmation message including some CMAC value information of the mobile station to the target base station. 무선 이동 통신 시스템에서 이동국이 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국의 핸드오버 지원 방법에 있어서,A handover support method of a target base station determined to handover by a mobile station in a wireless mobile communication system, 서빙 기지국으로부터 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값 중 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값이 포함된 메시지를 수신하는 과정과,Receiving a message including some CMAC values corresponding to upper second number bits among total Cipher based Message Authentication Code (CMAC) values corresponding to first number bits from a serving base station; 상기 이동국으로부터 상기 이동국이 SAI를 이용하여 선택한 레인징 코드를 수신하는 과정과,Receiving a ranging code selected by the mobile station from the mobile station using SAI; 상기 레인징 코드의 검증을 수행하는 과정을 포함하는 타겟 기지국의 핸드오버 지원 방법.And performing a verification of the ranging code. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 인증국으로 인증키를 요청하는 과정과,Requesting an authentication key from a certification authority; 상기 인증국으로부터 인증키를 수신하는 과정과,Receiving an authentication key from the authentication station; 상기 이동국으로 레인징 응답 메시지를 수신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 타겟 기지국의 핸드오버 지원 방법.And receiving a ranging response message to the mobile station. 제9항에 있어서, 상기 레인징 코드의 검증 과정은;The method of claim 9, wherein the verifying of the ranging code comprises: 상기 이동국으로부터 수신한 레인징 코드와 하기 수학식을 이용하여 결정된 코드 인덱스에 상응하는 레인징 코드를 비교하여 일치하는지 여부를 판별하는 과정임을 특징으로 하는 타겟 기지국의 핸드오버 지원 방법.And comparing a ranging code corresponding to a code index determined by using the following equation and a ranging code received from the mobile station to determine whether a matching code coincides with a ranging code. code index=f(SAI(64 bits))code index = f (SAI (64 bits)) 상기 수학식에서 f()는 미리 설정된 함수를, SAI는 일부 CMAC 값을 의미함.In the above equation, f () means a predetermined function, and SAI means some CMAC values. 제9항에 있어서, 상기 레인징 코드의 검증 과정은;The method of claim 9, wherein the verifying of the ranging code comprises: 상기 이동국으로부터 수신한 레인징 코드와 하기 수학식을 이용하여 결정된 코드 인덱스에 상응하는 레인징 코드를 비교하여 일치하는지 여부를 판별하는 과정임을 특징으로 하는 타겟 기지국의 핸드오버 지원 방법.And comparing a ranging code corresponding to a code index determined by using the following equation and a ranging code received from the mobile station to determine whether a matching code coincides with a ranging code. code index=g(SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits))code index = g (SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits)) 상기 수학식에서 g()는 코드 인덱스를 추출하기 위한 함수를 의미하며, SAI는 일부 CMAC 값을 의미하며, frame number는 프레임 번호를 의미하며, 상기 프레임 번호의 전체 비트를 다 사용하거나 혹은 그 중 하위 x 비트만 사용함.In the above equation, g () means a function for extracting a code index, SAI means some CMAC values, frame number means a frame number, and all the bits of the frame number are used or the lower of them. Only use x bits. 무선 이동 통신 시스템에서,In wireless mobile communication systems, 이동국과,With mobile station, 서빙 기지국과,Serving base station, 상기 이동국이 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국을 포함하며,A target base station determined to handover by the mobile station, 상기 이동국은 핸드오버 요구 메시지를 상기 서빙 기지국으로 송신하고, 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 대상 기지국 정보가 포함된 핸드오버 응답 메시지를 수신하고, 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하고, 상기 서빙 기지국으로 상기 전체 CMAC 값 및 상기 타겟 기지국 정보가 포함된 핸드오버 지시 메시지를 송신하고, 상기 일부 CMAC 값을 이용하여 레인징 코드를 선택하여 상기 타겟 기지국으로 송신하며,The mobile station transmits a handover request message to the serving base station, receives a handover response message including handover target base station information from the serving base station, and receives a total cipher based message authentication corresponding to first number bits. Code), store some CMAC values corresponding to upper second number bits in the CMAC value, and transmit a handover indication message including the total CMAC value and the target base station information to the serving base station. Selects a ranging code using the partial CMAC value and transmits the ranging code to the target base station; 상기 서빙 기지국은 상기 이동국으로부터 핸드오버 요구 메시지를 수신하면, 핸드오버 후보 타겟 기지국들과 상기 이동국의 핸드오버를 수용할 것인지 협상하고, 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하고, 협상 결과에 따라 상기 이 동국이 핸드오버 할 수 있는 타겟 기지국으로 상기 일부 CMAC 값이 포함된 메시지를 송신함을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템.When the serving base station receives a handover request message from the mobile station, the serving base station negotiates with the handover candidate target base stations whether to accept the handover of the mobile station, determines a total CMAC value corresponding to the first number bits, and Storing a partial CMAC value corresponding to the upper second number bits in the CMAC value, and transmitting a message including the partial CMAC value to a target base station to which the mobile station can handover according to a negotiation result; Wireless mobile communication system. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 타겟 기지국은 상기 서빙 기지국으로부터 일부 CMAC 값이 포함된 메시지를 수신하고, 상기 이동국으로부터 상기 이동국이 일부 CMAC 값을 이용하여 선택한 레인징 코드를 수신하고, 상기 레인징 코드의 검증을 수행함을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템.The target base station receives a message including a partial CMAC value from the serving base station, receives a ranging code selected by the mobile station using the partial CMAC value from the mobile station, and performs the verification of the ranging code Wireless mobile communication system. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 이동국은 하기 수학식을 이용하여 상기 레인징 코드를 선택함을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템.The mobile station selects the ranging code using the following equation. code index=f(SAI(64 bits))code index = f (SAI (64 bits)) 상기 수학식에서 f()는 미리 설정된 함수를, SAI는 일부 CMAC 값을 의미함.In the above equation, f () means a predetermined function, and SAI means some CMAC values. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 미리 설정된 함수는 모듈로(modulo) 함수임을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템.And the preset function is a modulo function. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 이동국은 하기 수학식을 이용하여 상기 레인징 코드를 선택함을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템.The mobile station selects the ranging code using the following equation. code index=g(SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits))code index = g (SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits)) 상기 수학식에서 g()는 코드 인덱스를 추출하기 위한 함수를 의미하며, SAI는 일부 CMAC 값을 의미하며, frame number는 프레임 번호를 의미하며, 상기 프레임 번호의 전체 비트를 다 사용하거나 혹은 그 중 하위 x 비트만 사용함.In the above equation, g () means a function for extracting a code index, SAI means some CMAC values, frame number means a frame number, and all the bits of the frame number are used or the lower of them. Only use x bits. 무선 이동 통신 시스템에서 이동국의 고속 기지국 전환(FBSS: Fast Base Station Switching) 핸드오버 방법에 있어서,A method for fast base station switching (FBSS) handover of a mobile station in a wireless mobile communication system, 앵커(anchor) 기지국으로부터 상기 이동국이 핸드오버 할 수 있는 타겟 기지국 정보가 포함된 핸드오버 응답 메시지를 수신하는 과정과,Receiving a handover response message including target base station information to which the mobile station can handover from an anchor base station; 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 저장하는 과정과,Determining a total Cipher Based Message Authentication Code (CMAC) value corresponding to first number bits and storing some CMAC values corresponding to upper second number bits in the CMAC value; 상기 일부 CMAC 값을 이용하여 코드 워드(code word)를 선택하고, 선택한 코 드 워드 중 일부 비트에 해당하는 값을 짧은 일부 CMAC 값으로 설정하는 과정과,Selecting a code word using the partial CMAC value and setting a value corresponding to some bits of the selected code word to a short partial CMAC value; 설정한 짧은 일부 CMAC 값을 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국으로 송신하는 과정을 포함하는 이동국의 FBSS 핸드오버 방법.A FBSS handover method of a mobile station, comprising the step of transmitting a set short CMAC value to a target base station determined to handover. 제18항에 있어서, The method of claim 18, 상기 레인징 코드는 하기 수학식을 이용하여 선택함을 특징으로 하는 이동국의 FBSS 핸드오버 방법.The ranging code is selected using the following equation. code index=f(SAI(64 bits))code index = f (SAI (64 bits)) 상기 수학식에서 f()는 미리 설정된 함수를, SAI는 일부 CMAC 값을 의미함.In the above equation, f () means a predetermined function, and SAI means some CMAC values. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 미리 설정된 함수는 모듈로(modulo) 함수임을 특징으로 하는 이동국의 FBSS 핸드오버 방법.And the preset function is a modulo function. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 레인징 코드는 하기 수학식을 이용하여 선택함을 특징으로 하는 이동국의 FBSS 핸드오버 방법.The ranging code is selected using the following equation. code index=g(SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits))code index = g (SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits)) 상기 수학식에서 g()는 코드 인덱스를 추출하기 위한 함수를 의미하며, SAI는 일부 CMAC 값을 의미하며, frame number는 프레임 번호를 의미하며, 상기 프레임 번호의 전체 비트를 다 사용하거나 혹은 그 중 하위 x 비트만 사용함.In the above equation, g () means a function for extracting a code index, SAI means some CMAC values, frame number means a frame number, and all the bits of the frame number are used or the lower of them. Only use x bits. 제18항에 있어서, 설정한 짧은 일부 CMAC 값을 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국으로 송신하는 과정은;19. The method of claim 18, further comprising: transmitting the set short partial CMAC value to the target base station determined to handover; 특정 채널을 통해 채널 품질 정보를 상기 짧은 일부 CMAC 값과 동시에 상기 타겟 기지국으로 송신하는 과정임을 특징으로 하는 이동국의 FBSS 핸드오버 방법.And transmitting channel quality information to the target base station simultaneously with the short partial CMAC value through a specific channel. 무선 이동 통신 시스템에서 이동국이 핸드오버 하기로 결정한 타겟 기지국의 고속 기지국 전환(FBSS: Fast Base Station Switching) 핸드오버 지원 방법에 있어서,A method for supporting Fast Base Station Switching (FBSS) handover of a target base station determined by a mobile station to handover in a wireless mobile communication system, 서빙 기지국으로부터 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값 중 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값이 포함된 메시지를 수신하는 과정과,Receiving a message including some CMAC values corresponding to upper second number bits among total Cipher based Message Authentication Code (CMAC) values corresponding to first number bits from a serving base station; 상기 이동국으로부터 상기 이동국이 SAI를 이용하여 선택한 레인징 코드 혹은 상기 이동국이 상기 일부 CMAC 값을 이용하여 코드 워드(code word)를 선택하 고, 선택한 코드 워드 중 일부 비트에 해당하는 값을 짧은 일부 CMAC 값을 수신하는 과정과,A ranging code selected by the mobile station from the mobile station using SAI, or the mobile station selects a code word using the partial CMAC value, and shortens a value corresponding to some bit of the selected code word Receiving the value, 상기 이동국의 검증을 수행하는 과정을 포함하는 타겟 기지국의 FBSS 핸드오버 지원 방법.And performing verification of the mobile station. 무선 이동 통신 시스템에서, 이동국의 핸드오버 방법에 있어서,In a wireless mobile communication system, a handover method of a mobile station, 제1 개수 비트들에 해당하는 전체 CMAC(Cipher based Message Authentication Code) 값을 결정하고, 상기 CMAC 값에서 상위 제2 개수 비트들에 해당하는 일부 CMAC 값을 이용하여 코드 인덱스를 결정하는 과정과,Determining a total Cipher Based Message Authentication Code (CMAC) value corresponding to the first number bits, and determining a code index by using a partial CMAC value corresponding to upper second number bits in the CMAC value; 결정된 코드 인덱스를 이용하여 레인징 코드를 선택하는 과정과,Selecting a ranging code using the determined code index; 선택한 레인징 코드를 핸드오버 대상 기지국으로 송신하는 과정을 포함하는 이동국의 핸드오버 방법.And transmitting the selected ranging code to the base station to be handed over. 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 코드 인덱스는 하기 수학식들 중 어느 하나를 이용하여 결정함을 특징으로 하는 이동국의 핸드오버 방법.The code index is determined by using any one of the following equations. code index=f(SAI(64 bits))code index = f (SAI (64 bits)) code index=SAI mod 128code index = SAI mod 128 code index=g(SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits))code index = g (SAI (64 bits), (LSB of) frame number (x bits)) code index=(SAI | LSB of frame number) mod 128 code index = (SAI | LSB of frame number) mod 128 상기 수학식에서 f()는 미리 설정된 함수인 모듈로(modulo) 함수를, SAI는 일부 CMAC 값을 의미하고, g()는 코드 인덱스를 추출하기 위한 모듈로 함수를 의미하며, frame number는 프레임 번호를 의미하며, 상기 프레임 번호의 전체 비트를 다 사용하거나 혹은 그 중 하위 x 비트만 사용함.In the above equation, f () denotes a modulo function which is a preset function, SAI denotes some CMAC values, g () denotes a modulo function for extracting a code index, and frame number denotes a frame number. Means to use all the bits of the frame number or only the lower x bits of the frame number. 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 레인징 코드는 하기 수학식을 이용하여 선택함을 특징으로 하는 이동국의 핸드오버 방법.The ranging code is selected using the following equation. 레인징 코드 인덱스=(결정된 코드 인덱스+ 코드 오프셋) mod 256Ranging code index = (determined code index + code offset) mod 256 상기 수학식에서 코드 오프셋은 상기 이동국이 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국으로부터 핸드오버 응답 메시지를 통해 수신함.In the above equation, the code offset is received through a handover response message from a serving base station to which the mobile station is being serviced.
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