TWI387286B - 無線通訊系統封包資料聚合協定層資料解密的方法及裝置 - Google Patents

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Description

無線通訊系統封包資料聚合協定層資料解密的方法及裝置
本發明係關於一種用於一無線通訊系統處理資料解密的方法及裝置，尤指一種用於一無線通訊系統之一用戶端之一封包資料聚合協定層中於基地台交遞程序時處理資料解密的方法及裝置。
第三代行動通訊技術可提供高度頻譜利用效率、無遠弗屆的覆蓋率及高品質、高速率的多媒體資料傳輸，同時更能同時滿足各種不同的QoS服務要求，提供具彈性的多樣化雙向傳輸服務，並提供較佳的通訊品質，有效降低通訊中斷率。然而，在市場對於高速資料傳輸與多媒體應用的大量需求下，業界已開始發展下一代行動通訊技術，而相關規範制定委員會也針對這樣的目標，不斷修訂通訊規範，以符合業界需求。長期演進(Long Term Evolution，LTE)無線通訊系統，即是一種建立於第三代行動通訊系統(如全球行動電信系統)之上的先進式高速無線通訊系統，其只需支援封包交換傳輸，主要目標在於降低系統複雜度，同時降低傳輸延遲並提高傳輸速率。
在長期演進無線通訊系統中，當用戶端進行基地台交遞(Handover)時，無線鏈結控制層允許跳序遞送(out-of-sequence delivery)來自於來源基地台之協定資料單元(Protocol Data Unit)至封包資料聚合協定層；封包資料聚合協定(Packet Data Convergence Protocol，PDCP) 層，其為無線鏈結控制層的上層，對協定資料單元進行一解密程序，以避免用戶資料與某些信令資訊(Signaling Information)被截收而遭到冒用之損害。其中，「跳序遞送」係指接收端之無線鏈結控制層於收到封包之後，不按照封包表頭的序號順序遞送封包給上層。
一般而言，無線通訊系統之解密主要是依賴一保密參數集(Security ParameterSet)，此保密參數集含一金鑰(Key)以及與所傳送封包相關之多個參數，如封包計數值(COUNT)、封包所使用無線電承載編號(BEARER)、和封包傳輸方向(DIRECTION)。用戶端根據此保密參數集，透過特定演算法對密文(Cipher Text)資料進行解密，以得到明文(Plain Text)資料。
上述保密參數集中之封包計數值(COUNT)係由一接收端超框數(RX_HFN)及一嵌入於傳輸封包表頭中的封包序號(Sequence Number，SN)所組成。其中，超框數類似於封包序號的進位數，當超過封包序號之表示位元數所能表示的數值時，封包序號會從啟始值重新開始累加，同時超框數會被加1。舉例來說，當封包序號由七個位元表示時，亦即封包序號可依序計數0到127。一旦封包序號超過127時，超框數就會被加1，而封包序號則重新由0開始。因此，根據每一封包的封包序號，傳輸端與接收端分別於適當時機累加超框數，以令彼此保持超框數的同步，確保加解密的順利進行。更進一步來說，在進行封包解密之前，封包資料聚合協定層會先比較嵌入於傳輸封包表頭 中之封包序號與封包資料聚合協定層所維護之一預期封包資料聚合協定接收序號(Next_PDCP_RX_SN)之大小，若前者小於後者，這表示封包序號已經超過127，而重新由0開始，因此接收超框數(RX_HFN)就會被加1，以便和傳輸端同步。以上說明顯示，封包資料聚合協定層必須維護一預期封包資料聚合協定接收序號(Next_PDCP_RX_SN)及一接收端超框數(RX_HFN)，以作為封包解密之用。
依據習知規範，當用戶端進行基地台交遞，且操作於無線鏈路控制層之一非確認模式(Unacknowledged Mode，UM)時，用戶端之封包資料聚合協定封包解密程序先重置保密變數，即一預期封包資料聚合協定接收序號(Next_PDCP_RX_SN)和一接收端超框數(RX_HFN)，之後才對來源基地台所接收之封包進行解密。然而，在基地台交遞之前，來源基地台係使用對應於用戶端重置前的保密變數所求得的封包計數值(COUNT)進行加密，但在基地台交遞時，用戶端卻使用重置後的保密變數進行解密。在此情形下，用戶端將無法正確解出從來源基地台所接收之封包資料，或解出之資料對於上層來說係不正確的。
舉例來說，用戶端與一來源基地台進行串流影視播放服務(屬於非確認模式的服務)，並在基地台交遞初期，兩者共同使用值為”120”的超框數，來產生封包計數值，以進行封包加密。於基地台交遞期間，部分來自來源基地台的封包儲存於暫存器中。在此情況下，雖然還未進行封包解密，根據習知交遞流程，用戶端將預期封包資料聚合協定接收 序號及接收端超框數的值皆重設為”0”。結果，在往後封包解密時，用戶端所使用的接收端超框數，將不同於來源基地台加密時所使用的超框數值，因此無法正確解密。在此情況下，雖然暫存器中來自來源基地台的封包經過解密並送至上層，但是解出的錯誤資料會造成影視播放畫面出現亂碼，影響服務品質。
因此，在習知技術中，由於重置之後的保密變數不同於來源基地台加密時所使用的保密變數，在解密從來源基地台所接收之封包時，交遞中及交遞後的用戶端會發生解密錯誤或解出無用資訊的情況。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種用於一無線通訊系統之一用戶端之一封包資料聚合協定層中於基地台交遞程序時處理資料解密的方法及裝置，以使從一來源基地台所接收之封包正確解密。
本發明揭露一種用於一無線通訊系統之一用戶端之一封包資料聚合協定層中於基地台交遞程序時處理資料解密的方法，其包含有於該用戶端由一來源基地台交遞至一目地基地台時，使用對應於該來源基地台之一保密變數，解密從該來源基地台所接收之封包。
本發明另揭露一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以於基地台交遞程序時，正確處理封包資料聚合協定層資料解密。該通訊裝置包含有一控制電路、一中央處理器，以及一儲存裝置。該控制電路用來實現該通訊裝置的功 能。該中央處理器設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路。該儲存裝置設於該控制電路中且耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼。其中，該程式碼中包含有於該通訊裝置由一來源基地台交遞至一目地基地台時，該通訊裝置之一封包資料聚合協定層使用對應於該來源基地台之一保密變數，解密從該來源基地台所接收之封包。
請參考第1圖，第1圖為一無線通訊系統100之示意圖。無線通訊系統100較佳地為一長期演進無線通訊系統，其簡略地係由一網路端及複數個用戶端(User Equipment，UE)所組成。在第1圖中，網路端及用戶端係用來說明無線通訊系統100之架構；實際上，網路端可視不同需求包含有複數個基地台、無線網路控制器等；而用戶端則可能是行動電話、電腦系統等設備。
請參考第2圖，第2圖為一無線通訊裝置200之功能方塊圖。無線通訊裝置200可以用來實現第1圖中之用戶端。為求簡潔，第2圖僅繪出無線通訊裝置200之一輸入裝置202、一輸出裝置204、一控制電路206、一中央處理器208、一儲存裝置210、一程式碼212及一收發器214。在無線通訊裝置200中，控制電路206透過中央處理器208執行儲存於儲存裝置210中的程式碼212，從而控制無線通訊裝置200之運作，其可透過輸入裝置202(如鍵盤)接收使用者輸入之訊號，或透過輸出裝置204(如螢幕、喇叭等) 輸出畫面、聲音等訊號。收發器214用以接收或發送無線訊號，並將所接收之訊號傳送至控制電路206，或將控制電路206所產生之訊號以無線電方式輸出。換言之，以通訊協定之架構而言，收發器214可視為第一層的一部分，而控制電路206則用來實現第二層及第三層的功能。
請繼續參考第3圖，第3圖為第2圖中程式碼212之示意圖。程式碼212包含有一應用程式層300、一第三層302及一第二層306，並與一第一層310連接。第三層302包含一封包資料聚合協定層介面304。第二層306用來實現鏈結控制，而第一層310則用來實現實體連結。在下鏈路傳輸中，封包資料聚合協定層介面304從第二層306接收協定資料單元(Protocol Data Unit，PDU)，並執行去表頭、解壓表頭及解密等流程，並將封包中所解出之使用者平面(User Plane)資料上傳至上層(如應用程式層300)。
對於基地台交遞(Handover)之封包資料聚合協定層資料解密，本發明實施例於程式碼212中提供一解密程式碼320，用以將從來源基地台所接收之封包正確解密。請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一流程40之示意圖。流程40用於一用戶端之封包資料聚合協定層中，用來於基地台交遞時，處理使用者平面(User Plane)資料保密，其可被編譯為解密程式碼320，並包含以下步驟：
步驟400：開始。
步驟402：於由一來源基地台交遞至一目地基地台時，使用對應於該來源基地台之一保密變數，解 密從該來源基地台所接收之封包。
步驟404：初始化保密變數。
步驟406：重置標頭壓縮與解壓之協定。
步驟408：結束。
根據流程40，本發明實施例先利用對應於該來源基地台之保密變數，將從該來源基地台所接收之封包資料聚合協定封包解密，再初始化保密變數。接著，本發明實施例重置標頭壓縮與解壓之協定，以完成封包資料聚合協定層的交遞流程。
較佳地，保密變數包含一預期封包資料聚合協定接收序號(Next_PDCP_RX_SN)及一接收端超框數(RX_HFN)。
換句話說，用戶端利用對應於來源基地台之一保密變數將從來源基地台所接收之封包解密，以避免於交遞至目標基地台時，用戶端因需對應至目標基地台，而將封包資料聚合協定層之保密變數初始至零，進而造成初始化之保密變數無法解密從來源基地台所接收之封包，或解密出無效資訊。
在流程40中，對應於該來源基地台之保密變數係指於交遞期間，用戶端尚未針對目標基地台而變更的保密變數。較佳地，用戶端係於該保密變數因基地台交遞被重置之前，使用該保密變數，解密從該來源基地台所接收之封包資料聚合協定封包。
由上可知，當用戶端由來源基地台交遞至目標基地台時，封包資料聚合協定層使用對應於來源基地台之保密變 數，解密從該來源基地台所接收之封包，使封包被正確解密，以提升無線通訊系統資料解密的正確性。
另外，上述之基地台交遞程序，其封包資料聚合協定封包係利用一非確認模式(Unacknowledged Mode，UM mode)傳輸。上述來源基地台所接收之封包資料聚合協定封包可為一使用者平面(User Plane)的資料傳輸。
特別注意的是，第4圖僅為本發明實施例之流程圖，本領域具通常知識者當可據以做不同之變化，而不限於此。舉例來說，用戶端使用對應於來源基地台之保密變數將從來源基地台所接收之封包資料聚合協定封包解密後，可先執行步驟406，再執行步驟404。本發明實施例的重點在於用戶端使用尚未因對應至目標基地台而初始化之保密變數，將來源基地台所接收的封包解密。
在習知技術中，保密變數先被重置後才對來自來源基地台之封包進行解密。由於重置之後的保密變數不同於來源基地台加密時所使用的保密變數，因而造成錯誤解密。相較之下，在本發明實施例中，為了正確解密，首先用戶端需維持封包資料聚合協定層之保密變數，解密來源基地台所接收之封包資料聚合協定封包，並待解密完成後，再重置保密變數。在此情形下，用戶端可利用原對應於來源基地台所接受封包之保密變數將封包解密，因而可對封包正確解密，從而提升無線通訊系統資料解密的正確性。
綜上所述，本發明實施例利用原對應於來源基地台所接受封包之保密變數將封包正確解密後，才根據目標基地台 將封包資料聚合協定層之保密變數重置，因此用戶端可解出正確且有用的資料。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧無線通訊系統
200‧‧‧無線通訊裝置
202‧‧‧輸入裝置
204‧‧‧輸出裝置
206‧‧‧控制電路
208‧‧‧中央處理器
210‧‧‧儲存裝置
212‧‧‧程式碼
214‧‧‧收發器
300‧‧‧應用程式層
302‧‧‧第三層
304‧‧‧封包資料聚合協定層介面
306‧‧‧第二層
310‧‧‧第一層
320‧‧‧解密程式碼
40‧‧‧流程
400、402、404、406、408‧‧‧步驟
第1圖為一無線通訊系統之示意圖。
第2圖為一無線通訊裝置之功能方塊圖。
第3圖為第2圖中程式碼之示意圖。
第4圖為本發明實施例一流程圖。
40‧‧‧流程
400、402、404、406、408‧‧‧步驟

Claims (8)

  1. 一種用於一無線通訊系統之一用戶端(User Equipment，UE)之一封包資料聚合協定層(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)中於基地台交遞程序(Handover)時處理資料解密的方法，包含有：於該用戶端由一來源基地台交遞至一目地基地台時，在使用對應於該來源基地台之一保密變數，解密從該來源基地台所接收之封包之後，重置該保密變數；該保密變數包含一預期封包資料聚合協定接收序號(Next_PDCP_RX_SN)以及一接收端超框數(RX_HFN)。
  2. 如請求項1所述之方法，其中從該來源基地台所接收之封包資料聚合協定封包對應於一無線鏈路控制層(Radio Link Control，RLC)之一非確認模式。
  3. 如請求項1所述之方法，其中從該來源基地台所接收之封包資料聚合協定封包係用於一使用者平面(User Plane)資料傳輸。
  4. 如請求項1所述之方法，其中重置該保密變數的步驟包含有重置該預期封包資料聚合協定接收序號(Next_PDCP_RX_SN)以及該接收端超框數(RX_HFN)。
  5. 一種用於一無線通訊系統之通訊裝置，用以於基地台交遞程序(Handover)時，正確處理封包資料聚合協定層(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)資料解密，該通訊裝置包含有： 一控制電路，用來實現該通訊裝置的功能；一中央處理器，設於該控制電路中，用來執行一程式碼以操控該控制電路；以及一儲存裝置，設於該控制電路中且耦接於該中央處理器，用來儲存該程式碼；其中該程式碼中包含有：於該通訊裝置由一來源基地台交遞至一目地基地台時，該通訊裝置之一封包資料聚合協定層使用對應於該來源基地台之一保密變數，解密從該來源基地台所接收之封包之後，重置該保密變數；該保密變數包含一預期封包資料聚合協定接收序號(Next_PDCP_RX_SN)以及一接收端超框數(RX_HFN)。
  6. 如請求項5所述之通訊裝置，其中從該來源基地台所接收之封包資料聚合協定封包對應於一無線鏈路控制層(Radio Link Control，RLC)之一非確認模式。
  7. 如請求項5所述之通訊裝置，其中從該來源基地台所接收之封包資料聚合協定封包係用於一使用者平面(User Plane)資料傳輸。
  8. 如請求項5所述之通訊裝置，其中重置該保密變數的步驟包含有重置該預期封包資料聚合協定接收序號(Next_PDCP_RX_SN)以及該接收端超框數(RX_HFN)。
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