WO2014184938A1 - 端末装置、通信システム及び通信制御プログラム - Google Patents

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WO2014184938A1
WO2014184938A1 PCT/JP2013/063724 JP2013063724W WO2014184938A1 WO 2014184938 A1 WO2014184938 A1 WO 2014184938A1 JP 2013063724 W JP2013063724 W JP 2013063724W WO 2014184938 A1 WO2014184938 A1 WO 2014184938A1
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unit
level
processing unit
terminal
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PCT/JP2013/063724
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大太郎 古田
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富士通株式会社
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a terminal device, a communication system, and a communication control program.
  • encryption / decryption processing using a predetermined encryption key / encryption method is performed in order to protect information from threats such as eavesdropping and modification by a third party. That is, on the transmission side, before inputting information on a wired or wireless transmission path, the information is encrypted using a predetermined encryption key / encryption method. On the receiving side, encrypted information output from a wired or wireless transmission path is received, and the information is decrypted using a predetermined encryption key (decryption key) / encryption method.
  • Patent Literature 1 in wireless communication between a mobile body equipped with wireless communication means and a wireless base station, an encryption key used for encryption / decryption processing of communication data is used to maintain communication security strength. Technologies that update in conjunction with driving have been proposed.
  • Patent Literature 2 when content such as video and audio is transmitted / received via a network, every time content to be transmitted is switched in order to avoid damage expansion when an encryption key is decrypted by a third party during transmission, Alternatively, a technique has been proposed in which an encryption method used for content encryption / decryption processing is changed every time content of a predetermined time or a predetermined size is transmitted.
  • Patent Document 3 the computing resource is exhausted due to the load of encryption / decryption processing, and the communication state that changes every time is acquired every time data is transmitted for the purpose of preventing deterioration of communication quality due to data delay and loss.
  • Patent Document 4 proposes a technique for selecting an encryption algorithm that can be used based on the remaining battery capacity and the scheduled communication time when a user transmits data to a counterpart device using a communication application.
  • LTE 3rd Generation Partnership Project Radio Access Network Long Term Evolution
  • PDCP corresponding to the sublayer of layer 2 of the protocol stack
  • Encryption / decryption processing is performed in the (Packet Data Convergence Protocol) layer.
  • a terminal device is a base station device that uses a Capability list that indicates the capability of the own terminal for the encryption method that can be processed by the own terminal among these three encryption methods. (It may be abbreviated as “base station” in the following) to notify the MME (Mobility Management Entity).
  • the MME selects any one of the encryption methods included in the Capability list notified from the terminal and instructs the terminal.
  • the terminal that has received the instruction encrypts data in the PDCP layer by the encryption method determined by the MME and transmits the encrypted data to the base station.
  • the MME compares the encryption method that can be processed by the base station with the encryption methods included in the Capability list from the terminal, and selects, for example, the encryption method with the highest confidentiality from among the encryption methods that can be processed by both. To do. That is, when the terminal is compatible with the three encryption schemes SNOW-3G, AES, and KASUMI, the MME selects SNOW-3G with the highest confidentiality. Conventionally, the encryption method selected in this way is not switched to another encryption method during the connection between the terminal and the base station. In other words, conventionally, the encryption method that can be processed by the terminal is selected by the MME with the largest amount of computation and power consumption, and after the selected encryption method is connected (attached) between the terminal and the base station. It is used permanently until it is disconnected (detached).
  • encryption may be further performed in a layer higher than the PDCP layer.
  • VoIP Voice over Internet Protocol
  • IPsec Security Architecture for Internet Protocol
  • encryption / decryption processing may be performed in a plurality of layers (for example, a lower layer such as a PDCP layer and an upper layer such as an IP layer).
  • a lower layer such as a PDCP layer
  • an upper layer such as an IP layer.
  • the interface specification between nodes or layers is defined in the standard specification, so that the specification change of the interface between nodes or layers is rigid. I can say that. Even if the change of the standard specification is realized, there is a concern that the number of devices to be corrected for conforming to the standard specification after the change increases, resulting in an increase in development cost. In addition, the change in the implementation of the upper layer such as the application layer tends to increase the number of programs to be installed, which may cause an increase in development cost.
  • the disclosed technique has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a terminal, a communication system, and a communication control program that can save power in encryption processing.
  • the terminal device that performs the first encryption in the upper layer of the protocol stack including the upper layer and the lower layer while performing the second encryption in the lower layer depends on the state of the terminal device. 2. Decide the encryption level of encryption, and send a notification of the determined encryption level to the base station.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a communication system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating the main configuration of the terminal according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the main configuration of the base station according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a functional block diagram illustrating the main configuration of the MME according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the encryption level according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the threshold value table according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the processing operation of the terminal according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of the terminal according to the second embodiment.
  • FIG. 9A is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the third embodiment.
  • FIG. 9B is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the third embodiment.
  • FIG. 10A is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10B is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12A is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 12B is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13A is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the seventh embodiment.
  • FIG. 13B is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the seventh embodiment.
  • FIG. 14A is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the eighth embodiment.
  • FIG. 14B is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the eighth embodiment.
  • FIG. 14C is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the eighth embodiment.
  • FIG. 15 is a functional block diagram illustrating the main configuration of the terminal according to the ninth embodiment.
  • an LTE communication system will be described as an example.
  • a communication system to which the disclosed technology is applicable is not limited to an LTE communication system.
  • the disclosed technology can also be applied to other communication systems such as UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a communication system according to the first embodiment.
  • the communication system 1 includes a terminal 2, a base station 3, and an MME 4.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating the main configuration of the terminal according to the first embodiment.
  • the terminal 2 includes a first layer processing unit 2a, a second layer processing unit 2c, an encryption level determination unit 2e, a notification signal generation unit 2f, a transmission unit 2g, an antenna 2h, and a reception unit. 2i.
  • the first layer processing unit 2a includes a primary encryption processing unit 2b and a secondary decryption processing unit 2k
  • the second layer processing unit 2c includes a secondary encryption processing unit 2d and a primary decryption processing unit 2j.
  • the first layer processing unit 2a performs processing based on the protocol of the first layer of the protocol stack.
  • the primary encryption processing unit 2b can perform encryption in the first layer, that is, primary encryption, on the data input to the first layer processing unit 2a on the transmission side.
  • the secondary decoding processing unit 2k can perform decoding in the first layer, that is, secondary decoding, on the data input to the first layer processing unit 2a on the receiving side.
  • the second layer processing unit 2c performs processing based on the protocol of the second layer of the protocol stack.
  • the secondary encryption processing unit 2d can perform encryption in the second layer, that is, secondary encryption, on the data input to the second layer processing unit 2c on the transmission side.
  • the primary decoding processing unit 2j can perform decoding in the second layer, that is, primary decoding, on the data input to the second layer processing unit 2c on the receiving side.
  • data may be encrypted redundantly in both the first layer and the second layer.
  • the first layer may be any layer above the second layer, and the second layer may be any layer below the first layer. That is, the first layer corresponds to the upper layer, and the second layer corresponds to the lower layer.
  • a network layer is mentioned as the first layer
  • a PDCP layer is mentioned as the second layer.
  • the transport layer or higher may be set as the upper layer, and less than the transport layer, that is, the IP layer or lower may be set as the lower layer.
  • the encryption level determination unit 2e acquires the “terminal state” and the threshold value, and in accordance with the terminal state, the encryption level of the secondary encryption processing unit 2d and the primary decryption processing unit 2j Determine the decoding level.
  • the decryption level of the primary decryption processing unit 2j is the same level as the encryption level of the secondary encryption processing unit 2d.
  • the encryption level determination unit 2e outputs the determined encryption level to the notification signal generation unit 2f.
  • terminal state refers to various states that the terminal 2 can detect.
  • the wireless quality between the terminal 2 and the base station 3 the number of Redirections, the operating rate of the processor provided in the terminal 2, the packet discard rate, the number of handovers caused by the handover command, and the like can be mentioned.
  • the notification signal generation unit 2f generates a notification signal for notifying the encryption level determined by the encryption level determination unit 2e (hereinafter sometimes referred to as “encryption level notification signal”), and the transmission unit 2g Output to. That is, the notification signal generation unit 2f generates and transmits an encryption level notification signal so that the possibility that the encryption level determined by the encryption level determination unit 2e is finally determined by the MME 4 is higher than usual. To part 2g. For example, an encryption level notification signal indicating that the terminal 2 is a terminal that supports only the encryption method related to the determined encryption level is output to the transmission unit 2g. Since the encryption level is a kind of terminal capability of the terminal 2, the notification signal generation unit 2f may notify the encryption level as terminal capability information.
  • the transmission unit 2g receives the data input via the first layer processing unit 2a and the second layer processing unit 2c and the encryption level notification signal input from the notification signal generation unit 2f via the antenna 2h. 3 to send.
  • the base station 3 transfers the received encryption level notification signal to the MME 4.
  • the MME 4 finally determines the encryption levels of the terminal 2 and the base station 3 based on the encryption level notified by the encryption level notification signal, and information on the determined encryption level (hereinafter referred to as “encryption level”).
  • Information (sometimes referred to as “information”) to the terminal 2 via the base station 2.
  • the encryption level of terminal 2 is the same level as the decryption level of base station 3, and the decryption level of terminal 2 is the same level as the encryption level of base station 3.
  • the receiving unit 2i receives the encryption level information determined by the MME 4 via the antenna 2h, and outputs the received encryption level information to the encryption level determining unit 2e.
  • the receiving unit 2i outputs data received from the base station 3 via the antenna 2h to the second layer processing unit 2c.
  • the encryption level determination unit 2e sets the encryption level finally determined by the MME 4 in the secondary encryption processing unit 2d based on the input encryption level information. Also, the encryption level determination unit 2e sets a decryption level of the same level as the encryption level set in the secondary encryption processing unit 2d in the primary decryption processing unit 2j. The encryption level determination unit 2e activates the encryption / decryption module corresponding to the set level, while reducing the power consumption of the encryption / decryption module not corresponding to the set level by stopping the supply of the operation clock.
  • the encryption level determination unit 2e may set the encryption level and the decryption level determined according to the state of the terminal in the secondary encryption processing unit 2d and the primary decryption processing unit 2j. In this case, since the encryption level information is not required to set the encryption level and the decryption level for the secondary encryption processing unit 2d and the primary decryption processing unit 2j, the encryption level determination unit 2e Level information may be discarded.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the main configuration of the base station according to the first embodiment.
  • the base station 3 includes an antenna 3a, a receiving unit 3b, a second layer processing unit 3c, a first layer processing unit 3e, a core network interface unit 3g, an encryption level setting unit 3h, a control It has a signal generator 3k and a transmitter 3l.
  • the first layer processing unit 3e includes a primary encryption processing unit 3i and a secondary decryption processing unit 3f
  • the second layer processing unit 3c includes a secondary encryption processing unit 3j and a primary decryption processing unit 3d.
  • the receiving unit 3b outputs the data received from the terminal 2 via the antenna 3a to the second layer processing unit 3c.
  • the receiving unit 3b outputs the encryption level notification signal received from the terminal 2 via the antenna 3a to the core network interface unit 3g.
  • the second layer processing unit 3c performs processing based on the protocol of the second layer of the protocol stack.
  • the primary decoding processing unit 3d can perform decoding in the second layer, that is, primary decoding, on the data input to the second layer processing unit 3c on the receiving side.
  • the secondary encryption processing unit 3j can perform encryption in the second layer, that is, secondary encryption, on the data input to the second layer processing unit 3c on the transmission side.
  • the first layer processing unit 3e performs processing based on the protocol of the first layer of the protocol stack.
  • the secondary decoding processing unit 3f can perform decoding in the first layer, that is, secondary decoding, on the data input to the first layer processing unit 3e on the receiving side.
  • the primary encryption processing unit 3i can perform encryption in the first layer, that is, primary encryption, on the data input to the first layer processing unit 3e on the transmission side.
  • data may be redundantly encrypted in both the first layer and the second layer, as with the terminal 2.
  • the core network interface unit 3g transmits the data input from the first layer processing unit 3e and the encryption level notification signal input from the receiving unit 3b to the MME 4. Further, the core network interface unit 3g outputs the encryption level information received from the MME 4 to the encryption level setting unit 3h and the transmission unit 3l, and outputs the data received from the MME 4 to the first layer processing unit 3e.
  • the encryption level setting unit 3h sets the encryption level finally determined by the MME 4 in the secondary encryption processing unit 3j based on the input encryption level information. Also, the encryption level setting unit 3h sets a decryption level of the same level as the encryption level set in the secondary encryption processing unit 3j in the primary decryption processing unit 3d. The encryption level setting unit 3h activates the encryption / decryption module corresponding to the set level, while reducing the power consumption of the encryption / decryption module not corresponding to the set level by stopping the supply of the operation clock.
  • the control signal generator 3k generates various control signals for the terminal 2 and outputs them to the transmitter 3l.
  • the transmission unit 31 transmits the control signal input from the control signal generation unit 3k, the encryption level information input from the core network interface unit 3g, and the data input from the second layer processing unit 3c via the antenna 3a. To the terminal 2.
  • FIG. 4 is a functional block diagram illustrating the main configuration of the MME according to the first embodiment.
  • the MME 4 includes a core network interface unit 4a, a data processing unit 4b, and an encryption level determining unit 4c.
  • the core network interface unit 4a is connected to the core network interface unit 4a of the base station 3, and outputs the data received from the base station 3 to the data processing unit 4b, and the data input from the data processing unit 4b to the base station 3 to send.
  • the core network interface unit 4a outputs the encryption level notification signal received from the base station 3 to the encryption level determination unit 4c, and transmits the encryption level information input from the encryption level determination unit 4c to the base station 3. Send.
  • the data processing unit 4b performs various processes on the core network side for the input data.
  • the encryption level determination unit 4c finally determines the encryption levels of the terminal 2 and the base station 3 based on the encryption level notified by the encryption level notification signal, and transmits the encryption level information to the core network interface unit. Output to 4a.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the encryption level according to the first embodiment.
  • the terminal 2 can use three encryption schemes of SNOW-3G, AES, and KASUMI in the capability of the terminal 2.
  • the SNOW-3G is 10K
  • AES is 5.4K
  • KASUMI is 3.7K.
  • SNOW-3G is 10,000 znfy
  • AES is 5400 znfy
  • KASUMI is 3700 znfy.
  • “z” is the number of basic calls per gate
  • “n” is power consumption per basic call
  • “f” is the maximum frequency [MHz]
  • “y” is the operation rate [W]. Therefore, the power consumption of SNOW-3G is 2.7 times that of AES, and the power consumption of AES is 1.5 times that of KASUMI.
  • the confidentiality of each encryption method is higher in the order of SNOW-3G, AES, and KASUMI. That is, since the encryption method with higher secrecy has a larger amount of calculation, power consumption is larger.
  • an encryption level is assigned to each encryption method according to the level of confidentiality, that is, the power consumption. That is, level 1 is assigned to KASUMI, level 2 is assigned to AES, and level 3 is assigned to SNOW-3G in order of increasing confidentiality. Furthermore, encryption is not performed in the secondary encryption processing unit 2d, that is, level 0 is given to “no encryption”. In other words, in this embodiment, the higher the encryption level, the higher the secrecy and the greater the power consumption.
  • the following threshold values are set for each encryption level.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the threshold value table according to the first embodiment.
  • packet discard rate “processor operating rate”, “redirection count”, and “wireless quality” are parameters indicating “terminal state”.
  • the encryption level determination unit 2e receives these parameters and obtains the threshold value of each parameter from the threshold table.
  • each parameter will be described.
  • ⁇ Wireless quality> An example of wireless quality is RSRP (Reference Signal Received Power) at the terminal 2.
  • the radio quality between the terminal 2 and the base station 3 is usually better as RSRP is larger and worse as RSRP is smaller. Therefore, in this embodiment, the encryption level is further lowered as the RSRP becomes smaller.
  • the terminal 2 may be referred to as “handover” (hereinafter abbreviated as “HO”) for switching the connection destination to another base station other than the base station 3. ) Is likely to occur, the demand for electric power required for the HO processing increases.
  • handover hereinafter abbreviated as “HO”
  • the fact that the RSRP at the terminal 2 is small means that the radio quality of the uplink is not good as well as the downlink, so the transmission power of the terminal 2 when the RSRP is small May be performed to increase transmission power. Therefore, in this embodiment, the smaller the RSRP, that is, the worse the radio quality, the lower the encryption level.
  • the encryption level determination unit 2e sets the encryption level to level 3 (SNOW-3G) when RSRP is ⁇ 75 dBm or more, and to level when RSRP is ⁇ 90 dBm or more and less than ⁇ 75 dBm. 2 (AES).
  • the encryption level determination unit 2e determines the encryption level to be level 1 (KASUMI) when RSRP is ⁇ 105 dBm or more and less than ⁇ 90 dBm, and to level 0 (no encryption) when it is less than ⁇ 105 dBm. .
  • KASUMI level 1
  • 0 no encryption
  • Redirection is transmitted from the base station 3 to the terminal 2 when the base station 3 leads the terminal 2 from the base station 3 to another base station forcibly, regardless of a request from the terminal 2.
  • the base station 3 transmits Redirection
  • the terminal 2 receives Redirection from the base station 3, the terminal 2 is forced to HO to other base stations other than the base station 3.
  • the encryption level is further lowered as the number of redirections is increased.
  • the encryption level determination unit 2e sets the encryption level to level 3 (SNOW-3G), level 2 (AES), or level. 1 (KASUMI) is determined. At this time, any one of the levels 1 to 3 is determined based on parameters other than the number of redirection times.
  • the encryption level determination unit 2e determines the encryption level to be level 0 (no encryption) when the number of redirection times is 5 or more per minute. As a result, as the number of redirections increases, the power consumption of encryption in the secondary encryption processing unit 2d can be further reduced, and the reduced power can be allocated to the HO process.
  • the encryption level determination unit 2e sets the encryption level to level 3 (SNOW-3G) when the processor operation rate is less than 25%, and when it is 25% or more and less than 50%. Is determined to be level 2 (AES).
  • the encryption level determination unit 2e sets the encryption level to level 1 (KASUMI) when the processor operation rate is 50% or more and less than 80%, and to level 0 (no encryption) when it is 80% or more. decide. Thereby, the higher the processor operating rate, the lower the power consumption of encryption in the secondary encryption processing unit 2d.
  • ⁇ Packet discard rate> As a case where the downlink packet received by the terminal 2 is discarded, there is a case where a CRC (Cyclic Redundancy Check) result of the downlink packet becomes NG due to deterioration of radio quality. Further, as a case where the uplink packet transmitted from the terminal 2 is discarded, there is a case where the CRC result of the uplink packet becomes NG inside the terminal 2 due to the loss of synchronization in the terminal 2. When the packet is discarded in this way, the terminal 2 performs the packet retransmission process, and the demand for power necessary for the retransmission process increases.
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • a process of transmitting a NACK (Negative ACKnowledgement) to the base station 3 is performed, and when an uplink packet is discarded, a process of resending the uplink packet to the base station 3 Is done.
  • NACK Negative ACKnowledgement
  • the fact that the CRC result of the downlink packet is NG is assumed that the radio quality of the uplink is also bad as well as the downlink, and therefore when the CRC result is NG, the transmission power of the terminal 2 May be performed to increase transmission power. Therefore, in this embodiment, the higher the packet discard rate, the lower the encryption level. For example, as shown in FIG.
  • the encryption level determination unit 2e sets the encryption level to level 3 (SNOW-3G) when the packet discard rate is less than 25%, and when it is 25% or more and less than 50%. Is determined to be level 2 (AES). Also, the encryption level determination unit 2e sets the encryption level to level 1 (KASUMI) when the packet discard rate is 50% or more and less than 75%, and to level 0 (no encryption) when 75% or more. decide. Thereby, as the packet discard rate is higher, the power consumption of encryption in the secondary encryption processing unit 2d can be further reduced, and the reduced power can be allocated to the retransmission process or the increase of transmission power.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the processing operation of the terminal according to the first embodiment.
  • the encryption level determination unit 2e stands by until each of the above parameters, that is, the terminal state is acquired (step S71: No).
  • the encryption level determination unit 2e acquires the terminal state (step S71: Yes)
  • the encryption level determination unit 2e acquires the threshold value of each parameter representing the terminal state from the threshold value table (FIG. 6) (step S72).
  • the encryption level determination unit 2e determines the encryption level by determining the threshold value of each parameter, and outputs the determined encryption level to the notification signal generation unit 2f (steps S73 and S74). ).
  • the notification signal generation unit 2f generates an encryption level notification signal (step S75), and the transmission unit 2g transmits the encryption level notification signal (step S76).
  • the receiving unit 2i receives the encryption level information indicating the encryption level finally determined by the MME 4 from the base station 3 (step S77).
  • the encryption level determination unit 2e sets the encryption level of the secondary encryption processing unit 2d and the decryption level of the primary decryption processing unit 2j based on the encryption level information received in step S77 (step S78). ).
  • the primary encryption processing unit 2b performs encryption in the first layer of the protocol stack
  • the secondary encryption processing unit 2d Perform layer encryption.
  • the encryption level determination unit 2e determines the encryption level of encryption in the second layer according to the state of the terminal 2. If encryption is performed in the first layer, confidentiality can be maintained even if the encryption level in the second layer is lower than the highest encryption level that the terminal 2 can process. Therefore, when the first layer and the second layer can be encrypted twice, the encryption level of the encryption in the second layer can be made lower than the highest encryption level that the terminal 2 can process. Therefore, it is possible to save power in the encryption process.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of the terminal according to the second embodiment.
  • the terminal 2 includes an application CPU 10, a control CPU 20, a memory 40, an L1 (Layer 1) processing unit 31, an RF circuit 50, and an antenna 60.
  • the application CPU 10 includes a user application processing unit 11, a transport layer processing unit 13, an interface layer processing unit 14, and a network interface layer processing unit 16.
  • the user application processing unit 11 includes an encryption / decryption processing unit 12, and the interface layer processing unit 14 includes an encryption / decryption processing unit 15.
  • the control CPU 20 includes a network interface processing unit 21, a state detection unit 22, an encryption level determination unit 23, an RRC (Radio Resource Control) unit 24, a PDCP layer processing unit 25, and a data integration layer processing unit 30.
  • the PDCP layer processing unit 25 includes a C-Plane (control plane) processing unit 26 and a U-Plane (user plane) processing unit 28.
  • the C-Plane processing unit 26 transmits the encryption / decryption processing unit 27 to the U-Plane processing unit 27.
  • the -plane processing unit 28 includes an encryption / decryption processing unit 29.
  • each encryption / decryption processing unit can perform decryption processing on the encrypted received data at the decryption level set by the encryption level determination unit 23.
  • the user application processing unit 11 processes user data such as VoIP data and streaming data generated by each user application started in the terminal 2, that is, U-Plane data.
  • the encryption / decryption processing unit 12 can encrypt U-Plane data generated by each user application.
  • the transport layer processing unit 13 processes U-Plane data according to each protocol of TCP (Transmission Control Protocol) and UDP (User Datagram Protocol).
  • TCP Transmission Control Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • the interface layer processing unit 14 processes the U-Plane data in accordance with IP (Internet Protocol).
  • IP Internet Protocol
  • the encryption / decryption processing unit 15 can perform encryption at the interface layer.
  • the transport layer processing unit 13 or the like may be used. It may be mounted on the processing unit.
  • the network interface processing units 16 and 21 perform interface processing between the application CPU 10 and the control CPU 20 in accordance with PPP (Point-to-Point Protocol).
  • PPP Point-to-Point Protocol
  • the state detection unit 22 detects various states of the terminal 2, that is, the terminal state, and outputs the detected state to the encryption level determination unit 23.
  • the encryption level determination unit 23 corresponds to the encryption level determination unit 2e in FIG. 2, and determines the encryption levels of the encryption / decryption processing units 27 and 29 according to the terminal state.
  • the RRC unit 24 corresponds to the notification signal generation unit 2f in FIG. 2, and generates and analyzes data for controlling the radio channel, that is, C-Plane data.
  • One of the C-Plane data is an encryption level notification signal.
  • the RRC unit 24 generates an encryption level notification signal for notifying the encryption level determined by the encryption level determination unit 23, and outputs it to the C-Plane processing unit 26. That is, the RRC unit 24 generates an encryption level notification signal so that the possibility that the encryption level determined by the encryption level determination unit 23 is finally determined by the MME 4 is higher than usual, and the C-Plane is generated.
  • the data is output to the processing unit 26.
  • an encryption level notification signal indicating that the terminal 2 is a terminal that supports only the encryption method related to the determined encryption level is output to the C-Plane processing unit 26. Since the encryption level is a kind of terminal capability of the terminal 2, the RRC unit 24 may notify the encryption level as terminal capability information.
  • the RRC unit 24 executes processing specified in 3GPP TS36.331. For example, the RRC unit 24 executes broadcast, paging, RRC connection management, RB (Resource Block) control, movement management, measurement result report, and the like.
  • the PDCP layer processing unit 25 executes processes specified in 3GPP TS36.323 such as header compression and encryption / decryption processing. *
  • the C-Plane processing unit 26 converts the C-Plane data into a wireless communication format.
  • the encryption / decryption processing unit 27 can encrypt the C-Plane data.
  • the U-Plane processing unit 28 converts U-Plane data into a wireless communication format.
  • the encryption / decryption processing unit 29 can encrypt the U-Plane data.
  • the data integration layer processing unit 30 integrates the C-Plane data and the U-Plane data into the assigned radio frame.
  • the data integration layer processing unit 30 performs MAC (Medium Access Control) processing and RLC (Radio Link Control) processing. That is, the data integration layer processing unit 30 executes layer 2 processing defined in 3GPP TS36.321 such as error detection and mapping of various channels as MAC processing.
  • the data integration layer processing unit 30 executes layer 2 processing defined in 3GPP TS36.322, such as line establishment between the terminal 2 and the base station 3 and ARQ (Automatic repeat-request) processing as RLC processing. To do.
  • the L1 processing unit 31 performs processing specified in 3GPP TS36.302, TS36.101, TS36.211, TS36.212, TS36.213, and TS36.214.
  • the L1 processing unit 31 encodes and modulates C-Plane data and U-Plane data, which are physical channel data, and outputs a baseband signal to the RF circuit 50.
  • the L1 processing unit 31 is realized by, for example, a DSP (Digital Signal Processor).
  • the RF circuit 50 corresponds to the transmission unit 2 g in FIG. 2, converts the baseband signal into a radio signal, and transmits the radio signal via the antenna 60.
  • the antenna 60 corresponds to the antenna 2h in FIG.
  • the memory 40 is, for example, RAM such as SDRAM, ROM, flash memory, or the like.
  • the U-Plane data is sent from the user application processing unit 11 to the data integration layer processing unit 30 via the transport layer processing unit 13, interface layer processing unit 14, network interface layer processing units 16 and 21, and U-Plane processing unit 28. Is input.
  • the C-Plane data is input from the RRC unit 24 to the data integration layer processing unit 30 via the C-Plane processing unit 26.
  • the user application processing unit 11 or an interface layer processing unit 14 as a processing unit capable of encryption in the first layer. That is, the user application processing unit 11 or the interface layer processing unit 14 corresponds to the first layer processing unit 2a in FIG. Therefore, the encryption / decryption processing unit 12 or the encryption / decryption processing unit 15 corresponds to the primary encryption processing unit 2b and the secondary decryption processing unit 2k in FIG. That is, the primary encryption processing unit 2b in FIG. 2 can encrypt only the U-Plane data out of the U-Plane data and the C-Plane data, and the secondary decryption processing unit in FIG. 2k can decode only U-Plane data out of U-Plane data and C-Plane data.
  • the PDCP layer processing unit 25 as a processing unit capable of encryption in the second layer. That is, the PDCP layer processing unit 25 corresponds to the second layer processing unit 2c in FIG. Therefore, the encryption / decryption processing units 27 and 29 correspond to the secondary encryption processing unit 2d and the primary decryption processing unit 2j in FIG. 2 as one encryption / decryption processing unit. That is, the secondary encryption processing unit 2d in FIG. 2 can encrypt both C-Plane data and U-Plane data, and the primary decryption processing unit 2j in FIG. It is possible to perform decoding on both the Plane data and the U-Plane data.
  • U-Plane data may be encrypted twice in the first and second layers, while C-Plane data is only encrypted in the second layer. Therefore, according to the present embodiment, the degree of secrecy can be made different between U-Plane data and C-Plane data.
  • the U-Plane data can be double-encrypted in the first layer and the second layer, so that the confidentiality of the U-Plane data can be made higher than the confidentiality of the C-Plane data.
  • the encryption level determination unit 23 also encrypts the encryption level in the encryption / decryption processing unit 27, that is, the encryption level of the C-Plane data, and the encryption level in the encryption / decryption processing unit 29, that is, the U-Plane data.
  • the encryption levels may be determined independently of each other. Thereby, in the PDCP layer, two encryption levels, that is, the encryption level of C-Plane data and the encryption level of U-Plane data can be made different.
  • the encryption level determination unit 23 determines the encryption level of the encryption / decryption processing unit 29 based on the above parameters according to the state of the terminal 2, while the encryption level of the encryption / decryption processing unit 27 is determined by the terminal. You may decide according to 2 capability.
  • the encryption level determination unit 23 determines the encryption level of the encryption / decryption processing unit 27, that is, the encryption level of the C-Plane data to the highest level allowed by the capability of the terminal 2. That is, when there are four encryption levels shown in FIG. 6, the encryption level of C-Plane data is determined to be level 3 (SNOW-3G).
  • the encryption level of the second layer of U-Plane data is lowered below the maximum level while the encryption level of the C-Plane data that can only be encrypted at the second layer is kept constant at the highest level. Can do.
  • the C-Plane processing unit 26 and the data integration layer processing unit 30 exist between the RRC unit 24 and the L1 processing unit 31.
  • the description of the C-Plane processing unit 26 and the data integration layer processing unit 30 is omitted for the sake of brevity.
  • the C-Plane data from the RRC unit 24 is input to the L1 processing unit 31 via the C-Plane processing unit 26 and the data integration layer processing unit 30.
  • the RF circuit 50 and the antenna 60 exist after the L1 processing unit 31.
  • the description of the RF circuit 50 and the antenna 60 is omitted for the sake of brevity. Also in the third to eighth embodiments, data from the LI processing unit 31 is transmitted to the base station 3 via the RF circuit 50 and the antenna 60.
  • 9A and 9B are sequence diagrams illustrating an example of processing operations of the communication system according to the third embodiment. 9A and 9B show a sequence at the start of communication.
  • connection request is input to the RRC unit 24 via the transport layer processing unit 13, the interface layer processing unit 14, and the network interface layer processing units 16 and 21.
  • connection request When the connection request is input to the RRC unit 24 (step S101), the RRC unit 24 outputs the connection request to the L1 processing unit 31 via the PDCP layer processing unit 25 and the data integration layer processing unit 30 (step S102).
  • the L1 processing unit 31 transmits a connection request as an rrcConnectionRequest to the base station 3 via the RF circuit 50 and the antenna 60 (step S103).
  • the base station 3 transmits rrcConnectionSetup to the terminal 2 (step S104).
  • the L1 processing unit 31 measures RSRP (step S105), and outputs ⁇ 80 dBm of the measurement result to the RRC unit 24 via the data integration layer processing unit 30 and the PDCP layer processing unit 25, and the RRC unit 24 outputs the measurement result to the state detection unit 22 (step S106).
  • the encryption level determination unit 23 acquires RSRP threshold information from the threshold table (FIG. 6) stored in the memory 40 (step S108). In addition, the encryption level determination unit 23 acquires the Redirection count stored in the variable area of the memory 40 (Step S109), and acquires threshold information on the Redirection count from the threshold table (Step S110). At the start of communication, the Redirection count is 0.
  • the encryption level determination unit 23 determines the encryption level to be level 2 (AES) (step S111). The encryption level determination unit 23 notifies the determined encryption level to the RRC unit 24 (step S112).
  • the RRC unit 24 receives the notification of the encryption level, the RRC unit 24 generates rrcConnectionSetupComplete indicating that the encryption method that can be processed with the capability of the terminal 2 (UE) is only level 2 AES for both C-Plane and U-Plane,
  • the data is output to the L1 processing unit 31 via the PDCP layer processing unit 25 and the data integration layer processing unit 30 (step S114).
  • the L1 processing unit 31 transmits rrcConnectionSetupComplete to the base station 3 via the RF circuit 50 and the antenna 60 (step S115).
  • the conventional terminal notifies the MME via the base station of an encryption method that can be processed by the terminal among the three encryption methods of SNOW-3G, AES, and KASUMI. For this reason, the conventional terminal sometimes designates a plurality of encryption methods in the UE network Capability list included in rrcConnectionSetupComplete. In contrast, the UE network Capability list included in the rrcConnectionSetupComplete generated by the RRC unit 24 of the terminal 2 specifies only one of the above three encryption methods determined by the encryption level determination unit 23. Not. For example, in the example shown in FIG. 9, only the AES flag among the three flags SNOW-3G, AES, and KASUMI is set to “ON” for both C-Plane and U-Plane. This UEnetwork Capability list corresponds to the above-mentioned “encryption level notification signal”.
  • the base station 3 that has received the rrcConnectionSetupComplete transfers the UE network Capability list to the MME 4 as terminal information and notifies it (step S116).
  • Level 2 is determined (step S117).
  • the MME 4 transmits a Security Mode Command indicating that the finally determined encryption level is level 2 (AES) to the base station 3 (step S118).
  • This Security Mode Command corresponds to the above “Encryption Level Information”.
  • the base station 3 transfers the Security Mode Command received from the MME 4 to the terminal 2 (step S119).
  • the L1 processing unit 31 outputs the Security Mode Command received via the antenna 60 and the RF circuit 50 to the RRC unit 24 via the data integration layer processing unit 30 and the PDCP layer processing unit 25 (step S120). ).
  • the RRC unit 24 notifies the encryption level determination unit 23 that the content of the Security Mode Command, that is, the encryption level finally determined by the MME 4 is level 2 (AES) (step S121).
  • the encryption level determination unit 23 sets the encryption level of the encryption / decryption processing units 27 and 29 to level 2 (AES) according to the notification in step S121, and activates the AES accelerator of the encryption processing units 27 and 29 ( Step S122).
  • AES level 2
  • the RRC unit 24 having received the Security Mode Command in step S120 outputs the Security Mode Complete to the L1 processing unit 31 via the PDCP layer processing unit 25 and the data integration layer processing unit 30 (step S123), and L1 The processing unit 31 transmits Security Mode Complete to the base station 3 via the RF circuit 50 and the antenna 60 (step S124).
  • the base station 3 that has received the Security Mode Complete transfers the Security Mode Complete to the MME 4 (Step S125).
  • the MME 4 transmits an AES setting instruction to the base station 3 (step S126).
  • This setting instruction corresponds to the “encryption level information” described above.
  • the base station 3 sets the encryption level of the base station 3 to level 2 (AES) according to the setting instruction from the MME 4 (step S127).
  • 10A and 10B are sequence diagrams illustrating an example of processing operations of the communication system according to the fourth embodiment. 10A and 10B are sequences that follow the sequence of FIGS. 9A and 9B.
  • the base station 3 transmits a Release including Redirection to the terminal 2 (step S201).
  • the L1 processing unit 31 outputs Release command data obtained by analyzing Release, that is, Redirection to the RRC unit 24 (step S202).
  • the RRC unit 24 to which the Redirection is input adds “1” to the number of Redirections per minute, writes the number of Redirections after the addition in the variable area of the memory 40 (Step S203), and the occurrence of Redirection is detected by the state detection unit 22 (Step S204).
  • the state detection unit 22 detects the occurrence of Redirection as the state of the terminal 2, and notifies the encryption level determination unit 23 of the occurrence of Redirection (step S205).
  • the encryption level determination unit 23 notified of the occurrence of Redirection acquires threshold information on the number of times of redirection from the threshold table (FIG. 6) stored in the memory 40 (step S206). Further, the encryption level determination unit 23 acquires the number of redirections per minute stored in the variable area of the memory 40 (step S207). Here, the number of times of redirection is less than 5 times per minute. Therefore, the encryption level determination unit 23 sets the determination of the number of redirections to “OK” and maintains level 2 (AES) determined in FIGS. 9A and 9B according to parameters other than the number of redirections, here RSRP (step S208). .
  • AES level 2
  • the processing in steps S209 to S215 is the same as the processing in steps S201 to S207. However, it is assumed that the number of redirections is 5 or more per minute by counting the number of redirections in step S211. Therefore, the encryption level determination unit 23 sets the determination of the number of redirections to “NG”, and determines the encryption level to be level 0 (no encryption) (step S216). The encryption level determination unit 23 notifies the RRC unit 24 of an encryption change request for “encryption stop” (step S217).
  • the RRC unit 24 receives the encryption change request, the RRC unit 24 outputs the release request information whose factor is “Other cause” to the L1 processing unit 31 via the PDCP layer processing unit 25 and the data integration layer processing unit 30 (step S219).
  • the L1 processing unit 31 transmits rrcConnectionRelease (Other cause) to the base station 3 via the RF circuit 50 and the antenna 60 (step S220).
  • the RRC unit 24 and the L1 processing unit 31 enter the idle mode.
  • the L1 processing unit 31 that has returned from the idle mode transmits an rrcConnectionRequest to the base station 3 via the RF circuit 50 and the antenna 60 (step S221).
  • the base station 3 transmits rrcConnectionSetup to the terminal 2 (step S222).
  • the encryption level determination unit 23 notifies the RRC unit 24 of level 0 (no encryption) that is the encryption level determined in step S216 (step S223).
  • the RRC unit 24 Upon receiving the notification of the encryption level, the RRC unit 24 generates rrcConnectionSetupComplete indicating that the encryption level is level 0 (no encryption) for both C-Plane and U-Plane, and the PDCP layer processing unit 25 and the data integration The data is output to the L1 processing unit 31 via the layer processing unit 30 (step S224).
  • the L1 processing unit 31 transmits rrcConnectionSetupComplete to the base station 3 via the RF circuit 50 and the antenna 60 (Step S225).
  • the base station 3 that has received the rrcConnectionSetupComplete transfers the UE network Capability list to the MME 4 as terminal information and notifies it (step S116).
  • Level 0 (no encryption) is determined (step S226).
  • steps S118 to S120 in FIGS. 10A and 10B is the same as that in FIG.
  • the RRC unit 24 notifies the encryption level determination unit 23 that the content of the Security Mode Command, that is, the encryption level finally determined by the MME 4 is level 0 (no encryption) (step S227). .
  • the encryption level determination unit 23 stops the encryption in the encryption / decryption processing units 27 and 29 in accordance with the notification in step S227 (step S228).
  • steps S123 to S125 in FIGS. 10A and 10B is the same as that in FIG.
  • the MME 4 having transferred Security Mode Complete from the base station 3 transmits an encryption stop instruction to the base station 3 (step S229).
  • This stop instruction corresponds to the “encryption level information” described above.
  • the base station 3 stops encryption at the base station 3 in accordance with the stop instruction from the MME 4 (step S230).
  • FIG. 11 is a sequence diagram illustrating an example of a processing operation of the communication system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a sequence that follows the sequence of FIGS. 9A and 9B.
  • the base station 3 transmits the HO command to the terminal 2 and receives the HO command via the antenna 60 and the RF circuit 50.
  • the unit 31 outputs this HO command to the RRC unit 24 via the data integration layer processing unit 30 and the PDCP layer processing unit 25.
  • the RRC unit 24 When the HO command is input, the RRC unit 24 adds “1” to the number of HOs per fixed time, and writes the number of HOs after the addition in the variable area of the memory 40 (step S302).
  • the L1 processing unit 31 measures RSRP (step S303), and uses the measurement result of ⁇ 100 dBm as the data integration layer processing unit 30 and the PDCP layer processing. It outputs to the RRC part 24 via the part 25, and the RRC part 24 outputs this measurement result to the state detection part 22 (step S304).
  • the encryption level determination unit 23 acquires the threshold information of the HO count from the threshold table stored in the memory 40 (step S306). Also, the encryption level determination unit 23 acquires the number of HOs per fixed time stored in the variable area of the memory 40 (step S307).
  • the encryption level determination unit 23 compares the number of HOs per fixed time with a threshold value. If the number of HOs is equal to or greater than the threshold value, the encryption level is not changed even if RSRP changes. The change request is not output (step S308).
  • the terminal 2 that has received the HO command switches the connection destination to another base station with better radio quality other than the base station 3.
  • HO resulting from the HO command is performed based on the radio quality.
  • the terminal 2 is expected to be located in the vicinity of the cell boundary between the plurality of base stations. For this reason, the encryption level may frequently change. If the encryption level is frequently changed, the processing after step S219 in FIG. 10A is frequently repeated, leading to an increase in power consumption of the terminal 2. For this reason, when the number of HOs is equal to or greater than the threshold value, the encryption level is not changed, thereby preventing frequent changes in the encryption level and reducing power consumption.
  • Example 6 12A and 12B are sequence diagrams illustrating an example of processing operations of the communication system according to the sixth embodiment. 12A and 12B are sequences that follow the sequence of FIGS. 9A and 9B.
  • the L1 processing unit 31 receives U-Plane data from the base station 3 via the antenna 60 and the RF circuit 50 (step S401).
  • the L1 processing unit 31 performs CRC processing on the U-Plane data, and outputs the CRC result to the RRC unit 24 via the data integration layer processing unit 30 and the PDCP layer processing unit 25 (step S402).
  • the RRC unit 24 having received the CRC result obtains a packet discard rate from the CRC result and outputs it to the state detection unit 22 (step S403).
  • the state detection unit 22 detects the packet discard rate as the state of the terminal 2, and outputs the detection result to the encryption level determination unit 23 (step S404).
  • the encryption level determination unit 23 determines a threshold value for the packet discard rate (step S406). Here, it is assumed that the packet discard rate is 75% or more. Therefore, the encryption level determination unit 23 determines the encryption level to be level 0 (no encryption).
  • the subsequent processing is the same as the processing after step S217 in FIGS. 10A and 10B.
  • Example 7 are sequence diagrams illustrating an example of processing operations of the communication system according to the seventh embodiment. 13A and 13B are sequences that follow the sequence of FIGS. 9A and 9B.
  • the state detection unit 22 detects the operation rate of each processor as the state of the terminal 2, and determines the maximum value of the plurality of operation rates or the average value of the plurality of operation rates to the encryption level determination unit 23 as a detection result. Output (step S507).
  • the encryption level determination unit 23 that has received the processor operation rate acquires the threshold value information of the processor operation rate from the threshold value table (FIG. 6) stored in the memory 40 (step S508).
  • the encryption level determination unit 23 determines the threshold value of the processor operation rate (step S509). If the maximum value among the three operating rates 70%, 80%, and 80% is the detection result of the state detecting unit 22, the encryption level determining unit 23 has a processor operating rate of 80% or more. The encryption level is determined to be level 0 (no encryption).
  • the subsequent processing is the same as the processing after step S217 in FIGS. 10A and 10B.
  • Example 8 14A to 14C are sequence diagrams illustrating an example of processing operations of the communication system according to the eighth embodiment.
  • the sequences shown in FIGS. 14A to 14C are roughly divided into a sequence related to C-Plane and a sequence related to U-Plane. 14A to 14C, the sequence between the base station 3 and the MME 4 is omitted for the sake of brevity.
  • the sequence in the eighth embodiment between the base station 3 and the MME 4 is the same as in the third to seventh embodiments.
  • step S600 the base station 3 returns a connection setup instruction in response to the connection request from the RRC unit 24, and a connection setup response is transmitted from the RRC unit 24.
  • This connection setup response includes a Capability list.
  • encryption and authentication are performed in C-Plane (encryption / authentication ON), and an encryption level is selected in U-Plane (encryption level ON).
  • the Capability list includes a terminal 2 state confirmation process performed by the state detection unit 22 and the encryption level determination unit 23, and a security type determination process performed by the encryption level determination unit 23 and the RRC unit 24. Is generated according to
  • step S601 in response to the C-Plane authentication request from the base station 3, the RRC unit 24 and the encryption level determination unit 23 determine the C-Plane authentication type, and the determination result is a C-Plane authentication request response. It is transmitted to the base station 3.
  • the process between the terminal 2 and the base station 3 in step S601 corresponds to a C-Plane Integrity Session.
  • step S602 in response to the C-Plane security mode request from the base station 3, the encryption level determination unit 23 and the RRC unit 24 perform encryption level determination processing, and a security mode response including the determination result is transmitted to the base station. 3 is transmitted.
  • the period of step S602 is a C-Plane authentication protection period, and the process between the terminal 2 and the base station 3 in step S602 corresponds to a C-Plane Ciphering Session.
  • step S603 The period after step S603 is the C-Plane encryption protection period, and therefore all the C-Plane data is encrypted during the period after step S603.
  • step S603 in response to the U-Plane security mode request from the base station 3, the encryption level determination unit 23 and the RRC unit 24 perform encryption level determination processing, and a security mode response including the determination result is transmitted to the base station. 3 is transmitted.
  • the process between the terminal 2 and the base station 3 in step S603 corresponds to a U-Plane Ciphering Session.
  • step S604 the base station 3 issues a C-Plane attach completion notification and a U-Plane bearer generation instruction, and the terminal 2 transmits a U-Plane bearer generation completion notification to the base station 3.
  • the RRC unit 24 performs RRC connection and outputs a U-Plane bearer generation completion notification to the application CPU 10.
  • step S605 streaming data is input to the encryption / decryption processing unit 29 from the application CPU 10 that has received the U-Plane bearer generation completion notification, and the encryption / decryption processing unit 29 encrypts the streaming data.
  • the encrypted data is transmitted to the base station 3 as U-Plane radio data packets # 1 to #n.
  • the encryption level determination unit 23 to which the operation rate of the application CPU 10 is input determines the threshold value of the CPU operation rate.
  • the encryption level in U-Plane is determined to be level 0 (no encryption) as a result of the threshold determination. Therefore, the encryption level determination unit 23 stops the encryption of the U-Plane data in the encryption / decryption processing unit 29.
  • the RRC unit 24 that has received a C-Plane release request from the base station 3 idles the RRC.
  • step S606 the RRC unit 24 that has received the notification of U-Plane data generation from the application CPU 10 outputs a connection request to the base station 3.
  • the base station 3 transmits a connection setup instruction to the terminal 2.
  • a connection setup response is transmitted from the RRC unit 24.
  • This connection setup response includes a Capability list.
  • the Capability list here, encryption and authentication are performed in C-Plane (encryption / authentication ON), and encryption is not performed in U-Plane (encryption OFF). Therefore, the U-Plane encryption protection period ends when the base station 3 receives this connection setup response. Therefore, U-Plane data is not encrypted in the period after step S607.
  • the Capability list is used to check the state of the terminal 2 performed by the state detection unit 22 and the encryption level determination unit 23, and to determine the security type performed by the encryption level determination unit 23 and the RRC unit 24. Generated according to the process.
  • a U-Plane security mode request is transmitted from the base station 3 to the terminal 2.
  • the base station 3 receives from the terminal 2 a connection setup response instructing not to perform U-Plane encryption. Therefore, in order to return the content of the instruction in the connection up response to the terminal 2 as it is, the base station 3 does not perform notification of the same content as the connection setup response received from the terminal 2, that is, does not encrypt the U-Plane. Is transmitted to the terminal 2.
  • a security mode response is transmitted from the terminal 2 to the base station 3.
  • the RRC unit 24 performs RRC connection and outputs a U-Plane bearer generation completion notification to the application CPU 10.
  • the process between the terminal 2 and the base station 3 in step S607 corresponds to a U-Plane Ciphering Session.
  • step S608 the streaming data is input to the U-Plane processing unit 28 (FIG. 8) from the application CPU 10 that has received the U-Plane bearer generation completion notification.
  • the encryption / decryption processing unit 29 does not encrypt the streaming data. Therefore, unencrypted data is transmitted to the base station 3 as U-Plane radio data packets # 1 to #n.
  • the RRC unit 24 that has received the C-Plane release request from the base station 3 idles the RRC.
  • the encryption period of C-Plane data and the encryption period of U-Plane data can be made different. Therefore, it is possible to encrypt both C-Plane data and U-Plane data in a specific period, and to encrypt only C-Plane data in a period other than the specific period.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the configuration of the terminal according to the ninth embodiment.
  • the terminal 4 has an encryption level determination unit 4a.
  • the encryption processing state of the primary encryption processing unit 2b is input from the first layer processing unit 2a to the encryption level determination unit 4a.
  • the encryption processing state is a state of whether or not the encryption at the first layer is performed in the primary encryption processing unit 2b, that is, the presence or absence of the encryption at the first layer.
  • the encryption level determination unit 4a determines the encryption level according to the presence or absence of encryption in the first layer. When the encryption at the first layer is not performed, the encryption level determination unit 4a always performs the encryption and decryption at the second layer. For example, when the encryption at the first layer is not performed, the encryption level determination unit 4a determines the encryption level of the secondary encryption processing unit 2d and the decryption level of the primary decryption processing unit 2j, The maximum level allowed by the capability of the terminal 4 is determined. That is, when encryption in the first layer is not performed, the encryption level of the secondary encryption processing unit 2d and the decryption level of the primary decryption processing unit 2j are four encryption levels shown in FIG. Of these, level 3 (SNOW-3G) is determined. On the other hand, when encryption in the first layer is performed, the encryption level determination unit 4a determines the encryption level according to the state of the terminal 4 as in the first embodiment.
  • the encryption level in the second layer is determined according to the presence / absence of encryption in the first layer, so that encryption is always performed in either the first layer or the second layer. be able to. Further, when encryption is performed in the first layer, the encryption level of the second layer can be lowered from the highest level according to the state of the terminal 4. Therefore, it is possible to save power in the encryption process while maintaining the confidentiality of the data.
  • Each process in the above description can also be realized by causing the application CPU 10 or the control CPU 20 to execute a program prepared in advance.
  • a program corresponding to each process in the above description may be stored in the memory 40 in advance, and each program may be read from the memory 40 by the application CPU 10 or the control CPU 20 and executed.
  • the encryption level may be determined according to the user's selection of the power saving mode. For example, when the mode for reducing the power saving amount is selected by the user, the PDCP layer encrypts both C-Plane data and U-Plane data. On the other hand, when the mode for increasing the power saving amount is selected by the user, the PDCP layer encrypts only the C-Plane data.
  • a terminal may be called a “mobile station”, “UE (User Equipment)”, “MS (Mobile Station)”, or the like.
  • the base station may be called “eNB (evolved Node B)”, “BS (Base Station)”, “BTS (Base Transceiver Station)”, or the like.

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Abstract

　暗号化処理の省電力化を図ることができる端末装置。この端末装置において、第１層処理部（２ａ）は、入力されるデータに対しプロトコルスタックの第１層のプロトコルに基づく処理を行い、１次暗号処理部（２ｂ）は、第１層での暗号化を行い、第２層処理部（２ｃ）は、第１層処理部（２ａ）を経て入力されるデータに対しプロトコルスタックの第２層のプロトコルに基づく処理を行い、２次暗号処理部（２ｄ）は、第２層での暗号化を行い、暗号化レベル決定部（２ｅ）は、端末の状態と、しきい値とを取得し、端末の状態に応じて、２次暗号処理部（２ｄ）の暗号化レベルを決定し、通知信号生成部（２ｆ）は、決定された暗号化レベルを通知するための通知信号を生成し、送信部（２ｇ）は、第１層処理部（２ａ）及び第２層処理部（２ｃ）を経て入力されるデータ、及び、通知信号生成部（２ｆ）から入力される通知信号を基地局に送信する。

Description

端末装置、通信システム及び通信制御プログラム
　本発明は、端末装置、通信システム及び通信制御プログラムに関する。
　移動体通信システム等の通信システムにおいて、第三者による盗聴や改変等の脅威から情報を保護するために、所定の暗号鍵・暗号方式を用いた暗復号処理が行なわれる。すなわち、送信側では、有線や無線等の伝送路上に情報を入力する前に、所定の暗号鍵・暗号方式を用いて情報の暗号化処理が行なわれる。受信側では、有線や無線等の伝送路から出力される暗号化された情報を受けて、所定の暗号鍵（復号鍵）・暗号方式を用いて情報の復号処理が行なわれる。
　特許文献１では、無線通信手段を備えた移動体と無線基地局との間での無線通信において、通信のセキュリティ強度を維持するために、通信データの暗復号処理に用いる暗号鍵を移動体の走行に連動して更新する技術が提案されている。
　特許文献２では、映像音声等のコンテンツをネットワークを介して送受信する際、伝送途中で第三者により暗号鍵が解読された場合の被害拡大を回避するために、送信するコンテンツが切り替わる毎に、あるいは所定時間または所定サイズのコンテンツを送信する毎に、コンテンツの暗復号処理に用いる暗号方式を変更する技術が提案されている。
　特許文献３では、暗復号処理の負荷により演算資源が枯渇しデータの遅延および損失等による通信品質の低下の防止を目的として、刻々と変化する通信状態をデータを送信する都度取得し、その取得された通信状態に応じて決定された暗号化レベルに関する情報を暗号化データのヘッダに添付して送信する技術が提案されている。
　特許文献４では、ユーザが通信アプリケーションを使用して相手機器にデータを送信する際に、電池の残容量と通信予定時間を基に使用可能な暗号アルゴリズムを選択する技術が提案されている。
特開２００６－１２９４３２号公報 特開２００８－１１３１７２号公報 特開２００４－０６４６５２号公報 特開２００５－１１７２３２号公報
　通信システムの開発では、複数の処理が階層的に実装されるプロトコルスタックの概念が導入されている。これにより、ノード間ないし階層間のインタフェースを仕様で定義し、各層の設計実装を独立させることが可能となる。しかし、複数の異なる層において暗復号処理が重複して設計・実装されることがある。例えば、移動体通信の通信規格である３ＧＰＰ　ＬＴＥ（3rd　Generation　Partnership　Project　Radio　Access　Network　Long　Term　Evolution）（以下では省略して「ＬＴＥ」と呼ぶことがある）では、プロトコルスタックのレイヤ２のサブレイヤにあたるＰＤＣＰ（Packet　Data　Convergence　Protocol）層において暗復号処理が行われる。また、ＬＴＥで使用可能な暗号方式として、秘匿性が高い順に、“ＳＮＯＷ－３Ｇ”，“ＡＥＳ”，“ＫＡＳＵＭＩ”の３つの暗号方式がある。これらの暗号方式では、秘匿性が高いものほど暗号化の演算量が増加するため、それに伴い消費電力が増加する。
　端末装置（以下では省略して「端末」と呼ぶことがある）は、これら３つの暗号方式のうち自端末が処理可能な暗号方式を、自端末の能力を示すCapabilityリストを用いて基地局装置（以下では省略して「基地局」と呼ぶことがある）を介してＭＭＥ（Mobility　Management　Entity）に通知する。ＭＭＥは、端末から通知されたCapabilityリストに含まれる暗号方式のうちのいずれか１つを選択して端末に指示する。指示を受けた端末は、その指示に従って、ＭＭＥで決定された暗号方式によりＰＤＣＰ層においてデータを暗号化して基地局に送信する。
　従来、ＭＭＥは、基地局が処理可能な暗号方式と端末からのCapabilityリストに含まれる暗号方式とを比較して、例えば、両者で処理可能な暗号方式のうち最も秘匿性が高い暗号方式を選択する。すなわち、当該端末が、ＳＮＯＷ－３Ｇ，ＡＥＳ，ＫＡＳＵＭＩの３つの暗号方式に対応可能である場合、ＭＭＥは秘匿性が最も高いＳＮＯＷ－３Ｇを選択する。そして従来は、こうして選択された暗号方式は、端末と基地局との接続中には他の暗号方式に切り替えられることはない。つまり、従来は、端末が処理可能な暗号方式のうち演算量及び消費電力が最も大きいものがＭＭＥによって選択され、その選択された暗号方式が、端末と基地局とが接続（アタッチ）されてから切断（デタッチ）されるまで固定的に使用されている。
　ここで、ＬＴＥの端末では、ＰＤＣＰ層よりも上位の層においてさらに暗号化が行われることがある。例えば、ＬＴＥの端末によってＶｏＩＰ（Voice　over　Internet　Protocol）通信が行われる場合には、プロトコルスタックのネットワーク層においてさらにＩＰｓｅｃ（Security　Architecture　for　Internet　Protocol）を用いた暗号化が行われる。つまり、ＶｏＩＰ通信を行う従来の端末では、ネットワーク層においてＩＰｓｅｃを用いた１次の暗号化が行われ、さらに、１次暗号化されたデータについてＰＤＣＰ層においてＳＮＯＷ－３Ｇを用いた２次の暗号化が行われる。
　ＩＰｓｅｃを用いることにより無線区間におけるデータの秘匿性も有線区間と同様に確保できるため、ＩＰｓｅｃで暗号化されたデータをさらにＳＮＯＷ－３Ｇで暗号化することは、過剰な暗号化となる場合がある。また、このような重複した暗号化を、消費電力が最も大きい暗号方式・暗号鍵（例えばＳＮＯＷ－３Ｇ）を用いて行うことは、節電の観点から好ましくない場合がある。
　このようにＬＴＥ等の通信システムの従来の端末では、複数の層（例えばＰＤＣＰ層等の下位層と、ＩＰ層等の上位層）で暗復号処理がなされることがあるにもかかわらず、自端末が処理可能な暗号方式のうち秘匿性が最も高いもの、つまり、消費電力が最も大きいものがＭＭＥにより決定され使用されていた。
　しかし、プロトコルスタックの概念を導入して開発された通信システムにおいて、ノード間ないし階層間のインタフェースが標準仕様に定義されているため、ノード間ないし階層間のインタフェースの仕様変更は硬性的であるといえる。たとえ、標準仕様の変更が叶ったとしても、変更後の標準仕様に準拠させるための修正対象の機器数が多くなり、開発費用の増大を招くという懸念が生じる。また、応用層等の上位層の実装変更は、実装対象のプログラムの数が多くなる傾向にあるため、開発費用の増大を招くという懸念が生じる。
　開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、暗号化処理の省電力化を図ることができる端末、通信システム及び通信制御プログラムを提供することを目的とする。
　開示の態様では、上位層と下位層とを含むプロトコルスタックの上位層で第１暗号化を行う一方で、下位層で第２暗号化を行う端末装置が、その端末装置の状態に応じて第２暗号化の暗号化レベルを決定し、決定した暗号化レベルの通知を基地局に送信する。
　開示の態様によれば、暗号化処理の省電力を図ることができる。
図１は、実施例１の通信システムの構成の一例を示す図である。 図２は、実施例１の端末の主要構成を示す機能ブロック図である。 図３は、実施例１の基地局の主要構成を示す機能ブロック図である。 図４は、実施例１のＭＭＥの主要構成を示す機能ブロック図である。 図５は、実施例１の暗号化レベルの説明に供する図である。 図６は、実施例１のしきい値テーブルの一例を示す図である。 図７は、実施例１の端末の処理動作の説明に供するフローチャートである。 図８は、実施例２の端末の構成の一例を示す図である。 図９Ａは、実施例３の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図９Ｂは、実施例３の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１０Ａは、実施例４の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１０Ｂは、実施例４の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１１は、実施例５の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１２Ａは、実施例６の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１２Ｂは、実施例６の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１３Ａは、実施例７の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１３Ｂは、実施例７の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１４Ａは、実施例８の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１４Ｂは、実施例８の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１４Ｃは、実施例８の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。 図１５は、実施例９の端末の主要構成を示す機能ブロック図である。
　以下に、本願の開示する端末、通信システム及び通信制御プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願の開示する端末、通信システム及び通信制御プログラムが限定されるものではない。また、各実施例において同一の機能を有する構成、及び、同一の処理を行うステップには同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　また、以下の実施例では、ＬＴＥの通信システムを一例に挙げて説明する。しかし、開示の技術を適用できる通信システムはＬＴＥの通信システムに限定されない。開示の技術は、ＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）等の他の通信システムにも適用可能である。
　［実施例１］
　＜通信システムの構成例＞
　図１は、実施例１の通信システムの構成の一例を示す図である。図１において、通信システム１は、端末２と、基地局３、ＭＭＥ４とを有する。
　＜端末の構成例＞
　図２は、実施例１の端末の主要構成を示す機能ブロック図である。図２において、端末２は、第１層処理部２ａと、第２層処理部２ｃと、暗号化レベル決定部２ｅと、通知信号生成部２ｆと、送信部２ｇと、アンテナ２ｈと、受信部２ｉとを有する。また、第１層処理部２ａは１次暗号処理部２ｂ及び２次復号処理部２ｋを有し、第２層処理部２ｃは２次暗号処理部２ｄ及び１次復号処理部２ｊを有する。
　第１層処理部２ａは、プロトコルスタックの第１層のプロトコルに基づく処理を行う。１次暗号処理部２ｂは、送信側で第１層処理部２ａに入力されるデータに対し、第１層での暗号化、つまり、１次の暗号化を行うことが可能である。また、２次復号処理部２ｋは、受信側で第１層処理部２ａに入力されるデータに対し、第１層での復号、つまり、２次の復号を行うことが可能である。
　第２層処理部２ｃは、プロトコルスタックの第２層のプロトコルに基づく処理を行う。２次暗号処理部２ｄは、送信側で第２層処理部２ｃに入力されるデータに対し、第２層での暗号化、つまり、２次の暗号化を行うことが可能である。また、１次復号処理部２ｊは、受信側で第２層処理部２ｃに入力されるデータに対し、第２層での復号、つまり、１次の復号を行うことが可能である。
　つまり、端末２において、データは、第１層及び第２層の双方で重複して暗号化されることがある。
　ここで、第１層は第２層より上位のいずれかの層であればよく、第２層は第１層より下位のいずれかの層であればよい。つまり、第１層は上位層に該当し、第２層は下位層に該当する。例えば、第１層としてネットワーク層が挙げられ、第２層としてＰＤＣＰ層が挙げられる。また例えば、トランスポート層以上を上位層とし、トランスポート層未満、すなわち、ＩＰ層以下を下位層としてもよい。
　暗号化レベル決定部２ｅは、「端末の状態」と、しきい値とを取得し、端末の状態に応じて、２次暗号処理部２ｄの暗号化レベル、及び、１次復号処理部２ｊの復号レベルを決定する。１次復号処理部２ｊの復号レベルは、２次暗号処理部２ｄの暗号化レベルと同一レベルである。暗号化レベル決定部２ｅは、決定した暗号化レベルを通知信号生成部２ｆに出力する。
　ここで、「端末の状態」とは、端末２が検知可能な各種の状態をいう。例えば、端末２と基地局３との間の無線品質、Redirection回数、端末２が備えるプロセッサの稼働率、パケット破棄率、ハンドオーバコマンドに起因するハンドオーバの回数等が挙げられる。
　通知信号生成部２ｆは、暗号化レベル決定部２ｅで決定された暗号化レベルを通知するための通知信号（以下では「暗号化レベル通知信号」と呼ぶことがある）を生成し、送信部２ｇに出力する。すなわち、通知信号生成部２ｆは、暗号化レベル決定部２ｅで決定された暗号化レベルがＭＭＥ４で最終的に決定される可能性が通常よりも高まるように暗号化レベル通知信号を生成し、送信部２ｇに出力する。例えば、端末２が当該決定された暗号化レベルに関する暗号方式のみをサポートした端末であることを示す暗号化レベル通知信号が送信部２ｇに出力される。暗号化レベルは端末２の端末能力の一種であるため、通知信号生成部２ｆは、暗号化レベルを端末能力情報として通知してもよい。
　送信部２ｇは、第１層処理部２ａ及び第２層処理部２ｃを経て入力されるデータ、及び、通知信号生成部２ｆから入力される暗号化レベル通知信号を、アンテナ２ｈを介して基地局３に送信する。
　基地局３は、受信した暗号化レベル通知信号をＭＭＥ４に転送する。ＭＭＥ４は、暗号化レベル通知信号で通知された暗号化レベルに基づいて、端末２及び基地局３の暗号化レベルを最終的に決定し、決定した暗号化レベルの情報（以下では「暗号化レベル情報」と呼ぶことがある）を基地局２を介して端末２に送信する。端末２の暗号化レベルは、基地局３の復号レベルと同一レベルであり、端末２の復号レベルは、基地局３の暗号化レベルと同一レベルである。
　受信部２ｉは、ＭＭＥ４で決定された暗号化レベル情報をアンテナ２ｈを介して受信し、受信した暗号化レベル情報を暗号化レベル決定部２ｅに出力する。また、受信部２ｉは、基地局３からアンテナ２ｈを介して受信したデータを第２層処理部２ｃに出力する。
　暗号化レベル決定部２ｅは、入力された暗号化レベル情報に基づいて、ＭＭＥ４で最終的に決定された暗号化レベルを２次暗号処理部２ｄに設定する。また、暗号化レベル決定部２ｅは、２次暗号処理部２ｄに設定した暗号化レベルと同一レベルの復号レベルを１次復号処理部２ｊに設定する。暗号化レベル決定部２ｅは、設定したレベルに該当する暗復号モジュールを起動させる一方で、設定したレベルに該当しない暗復号モジュールについては、動作クロックの供給を止める等して電力消費を低減させる。
　なお、暗号化レベル決定部２ｅは、端末の状態に応じて決定した暗号化レベル及び復号レベルを２次暗号処理部２ｄ及び１次復号処理部２ｊに設定してもよい。この場合、２次暗号処理部２ｄ及び１次復号処理部２ｊに対する暗号化レベル及び復号レベルの設定には暗号化レベル情報は不要となるため、暗号化レベル決定部２ｅは、入力された暗号化レベル情報を廃棄してもよい。
　＜基地局の構成例＞
　図３は、実施例１の基地局の主要構成を示す機能ブロック図である。図３において、基地局３は、アンテナ３ａと、受信部３ｂと、第２層処理部３ｃと、第１層処理部３ｅと、コアネットワークインタフェース部３ｇと、暗号化レベル設定部３ｈと、制御信号生成部３ｋと、送信部３ｌとを有する。また、第１層処理部３ｅは１次暗号処理部３ｉ及び２次復号処理部３ｆを有し、第２層処理部３ｃは２次暗号処理部３ｊ及び１次復号処理部３ｄを有する。
　受信部３ｂは、端末２からアンテナ３ａを介して受信したデータを第２層処理部３ｃに出力する。また、受信部３ｂは、端末２からアンテナ３ａを介して受信した暗号化レベル通知信号をコアネットワークインタフェース部３ｇに出力する。
　第２層処理部３ｃは、プロトコルスタックの第２層のプロトコルに基づく処理を行う。１次復号処理部３ｄは、受信側で第２層処理部３ｃに入力されるデータに対し、第２層での復号、つまり、１次の復号を行うことが可能である。また、２次暗号処理部３ｊは、送信側で第２層処理部３ｃに入力されるデータに対し、第２層での暗号化、つまり、２次の暗号化を行うことが可能である。
　第１層処理部３ｅは、プロトコルスタックの第１層のプロトコルに基づく処理を行う。２次復号処理部３ｆは、受信側で第１層処理部３ｅに入力されるデータに対し、第１層での復号、つまり、２次の復号を行うことが可能である。また、１次暗号処理部３ｉは、送信側で第１層処理部３ｅに入力されるデータに対し、第１層での暗号化、つまり、１次の暗号化を行うことが可能である。
　つまり、基地局３において、データは、端末２と同様に、第１層及び第２層の双方で重複して暗号化されることがある。
　コアネットワークインタフェース部３ｇは、第１層処理部３ｅから入力されるデータ、及び、受信部３ｂから入力される暗号化レベル通知信号をＭＭＥ４に送信する。また、コアネットワークインタフェース部３ｇは、ＭＭＥ４から受信した暗号化レベル情報を暗号化レベル設定部３ｈ及び送信部３ｌに出力し、ＭＭＥ４から受信したデータを第１層処理部３ｅに出力する。
　暗号化レベル設定部３ｈは、入力された暗号化レベル情報に基づいて、ＭＭＥ４で最終的に決定された暗号化レベルを２次暗号処理部３ｊに設定する。また、暗号化レベル設定部３ｈは、２次暗号処理部３ｊに設定した暗号化レベルと同一レベルの復号レベルを１次復号処理部３ｄに設定する。暗号化レベル設定部３ｈは、設定したレベルに該当する暗復号モジュールを起動させる一方で、設定したレベルに該当しない暗復号モジュールについては、動作クロックの供給を止める等して電力消費を低減させる。
　制御信号生成部３ｋは、端末２に対する各種制御信号を生成して送信部３ｌに出力する。
　送信部３ｌは、制御信号生成部３ｋから入力される制御信号、コアネットワークインタフェース部３ｇから入力される暗号化レベル情報、及び、第２層処理部３ｃから入力されるデータを、アンテナ３ａを介して端末２に送信する。
　＜ＭＭＥの構成例＞
　図４は、実施例１のＭＭＥの主要構成を示す機能ブロック図である。図４において、ＭＭＥ４は、コアネットワークインタフェース部４ａと、データ処理部４ｂと、暗号化レベル決定部４ｃとを有する。
　コアネットワークインタフェース部４ａは、基地局３のコアネットワークインタフェース部４ａと接続されており、基地局３から受信したデータをデータ処理部４ｂに出力し、データ処理部４ｂから入力されるデータを基地局３に送信する。また、コアネットワークインタフェース部４ａは、基地局３から受信した暗号化レベル通知信号を暗号化レベル決定部４ｃに出力し、暗号化レベル決定部４ｃから入力される暗号化レベル情報を基地局３に送信する。
　データ処理部４ｂは、入力されるデータに対し、コアネットワーク側での各種処理を行う。
　暗号化レベル決定部４ｃは、暗号化レベル通知信号で通知された暗号化レベルに基づいて、端末２及び基地局３の暗号化レベルを最終的に決定し、暗号化レベル情報をコアネットワークインタフェース部４ａに出力する。
　＜暗号化レベルの具体例＞
　図５は、実施例１の暗号化レベルの説明に供する図である。図５では、一例として、端末２が、端末２の能力（capability）において、ＳＮＯＷ－３Ｇ，ＡＥＳ，ＫＡＳＵＭＩの３つの暗号方式が使用可能であるとする。
　ＳＮＯＷ－３Ｇ，ＡＥＳ，ＫＡＳＵＭＩの各暗号化モジュールをハードウェアとして構成した場合のゲート規模は、一例として、ＳＮＯＷ－３Ｇが１０Ｋ，ＡＥＳが５.４Ｋ，ＫＡＳＵＭＩが３.７Ｋとなる。これらのゲート規模から消費電力［μW］を想定すると、ＳＮＯＷ－３Ｇが１００００ｚｎｆｙ，ＡＥＳが５４００ｚｎｆｙ，ＫＡＳＵＭＩが３７００ｚｎｆｙとなる。ここで、“ｚ”は１ゲートあたりのベーシックコール数、“ｎ”は１ベーシックコールあたりの消費電力、“ｆ”は最大周波数［MHz］、“ｙ”は動作率［W］である。よって、ＳＮＯＷ－３Ｇの消費電力はＡＥＳの２.７倍、ＡＥＳの消費電力はＫＡＳＵＭＩの１.５倍になる。また、上記のように、各暗号方式の秘匿性は、ＳＮＯＷ－３Ｇ，ＡＥＳ，ＫＡＳＵＭＩの順に高い。つまり、秘匿性が高い暗号方式ほど演算量がより多いため、消費電力がより大きい。
　そこで、本実施例では、秘匿性の高さ、すなわち、消費電力の大きさに応じて、各暗号方式に暗号化レベルを付与する。すなわち、秘匿性の低いものから順に、ＫＡＳＵＭＩに対してレベル１を、ＡＥＳに対してレベル２を、ＳＮＯＷ－３Ｇに対してレベル３を付与する。さらに、２次暗号処理部２ｄでの暗号化を行わない、すなわち、「暗号化無し」に対してレベル０を付与する。つまり本実施例では、暗号化レベルが高いほど、秘匿性がより高い一方で、消費電力がより大きい。
　そして、本実施例では、各暗号化レベルに対して以下のようなしきい値を設定する。
　＜しきい値テーブルの具体例＞
　図６は、実施例１のしきい値テーブルの一例を示す図である。図６において、「パケット破棄率」、「プロセッサ稼働率」、「Redirection回数」、「無線品質」は、「端末の状態」を示すパラメータである。暗号化レベル決定部２ｅは、これらのパラメータを入力されるとともに、しきい値テーブルから各パラメータのしきい値を取得する。以下、各パラメータについて説明する。
　＜無線品質＞
　無線品質の一例として端末２でのＲＳＲＰ（Reference　Signal　Received　Power）が挙げられる。端末２と基地局３との間の無線品質は、通常、ＲＳＲＰが大きいほど良く、ＲＳＲＰが小さいほど悪い。そこで、本実施例では、ＲＳＲＰが小さくなるほど暗号化レベルをより低下させる。端末２と基地局３との間の無線品質が悪くなるほど、端末２が基地局３以外の他の基地局に接続先を切り替える「ハンドオーバ」（以下では「ＨＯ」と省略して呼ぶことがある）の発生確率が高くなるため、ＨＯ処理に必要な電力の需要が高くなる。また、例えばＴＤＤ（Time　Division　Duplex）方式では、端末２でのＲＳＲＰが小さいということは、下り回線同様に上り回線の無線品質も悪いと想定されるため、ＲＳＲＰが小さい場合に端末２の送信電力を増加させる送信電力制御がなされることがある。そこで、本実施例では、ＲＳＲＰが小さいほど、つまり、無線品質が悪いほど、暗号化レベルをより低下させる。例えば、図６に示すように、暗号化レベル決定部２ｅは、暗号化レベルを、ＲＳＲＰが－７５dBm以上のときはレベル３（ＳＮＯＷ－３Ｇ）に、－９０dBm以上かつ－７５dBm未満のときはレベル２（ＡＥＳ）に決定する。また、暗号化レベル決定部２ｅは、暗号化レベルを、ＲＳＲＰが－１０５dBm以上かつ－９０dBm未満のときはレベル１（ＫＡＳＵＭＩ）に、－１０５dBm未満のときはレベル０（暗号化無し）に決定する。これにより、無線品質が悪いほど、２次暗号処理部２ｄでの暗号化の消費電力をより低下させることができ、その低下分の電力をＨＯ処理または送信電力の増加に割り当てることができる。
　＜Redirection回数＞
　Redirectionとは、端末２からの要求に依らずに基地局３が主導して強制的に端末２を基地局３から他の基地局へＨＯさせるときに、基地局３が端末２に対し送信するメッセージである。基地局３がRedirectionを送信する場合として、自局の収容端末数が上限を超えた場合、自局の通信エリアに通信規制をかける場合等がある。つまり、Redirectionは端末２と基地局３との間の無線品質に依らずに送信されることが多い。この点において、Redirectionは、無線品質に基づいて送信されるＨＯコマンドと相違する。端末２は、基地局３からRedirectionを受信すると、基地局３以外の他の基地局に強制的にＨＯさせられる。よって、Redirection回数が多いほどＨＯの回数も多くなるため、ＨＯ処理に必要な電力の需要が高くなる。そこで、本実施例では、Redirection回数が多いほど、暗号化レベルをより低下させる。例えば、図６に示すように、暗号化レベル決定部２ｅは、Redirection回数が１分間あたり５回未満のときは、暗号化レベルを、レベル３（ＳＮＯＷ－３Ｇ）、レベル２（ＡＥＳ）またはレベル１（ＫＡＳＵＭＩ）に決定する。このときレベル１～３のいずれかの決定は、Redirection回数以外の他のパラメータに基づいて行われる。また、暗号化レベル決定部２ｅは、Redirection回数が１分間あたり５回以上のときは、暗号化レベルをレベル０（暗号化無し）に決定する。これにより、Redirection回数が多いほど、２次暗号処理部２ｄでの暗号化の消費電力をより低下させることができ、その低下分の電力をＨＯ処理に割り当てることができる。
　＜プロセッサ稼働率＞
　端末２が備える各プロセッサでは、タスク管理として、各プロセッサの稼働率が測定されている。プロセッサ稼働率が高いほど、端末２の消費電力がより大きいと予想される。そこで、本実施例では、プロセッサ稼働率が高いほど、暗号化レベルをより低下させる。例えば、図６に示すように、暗号化レベル決定部２ｅは、暗号化レベルを、プロセッサ稼働率が２５％未満のときはレベル３（ＳＮＯＷ－３Ｇ）に、２５％以上かつ５０％未満のときはレベル２（ＡＥＳ）に決定する。また、暗号化レベル決定部２ｅは、暗号化レベルを、プロセッサ稼働率が５０％以上かつ８０％未満のときはレベル１（ＫＡＳＵＭＩ）に、８０％以上のときはレベル０（暗号化無し）に決定する。これにより、プロセッサ稼働率が高いほど、２次暗号処理部２ｄでの暗号化の消費電力をより低下させることができる。
　＜パケット破棄率＞
　端末２が受信した下りパケットが破棄される場合として、無線品質の劣化により下りパケットのＣＲＣ（Cyclic　Redundancy　Check）結果がＮＧとなる場合等がある。また、端末２が送信する上りパケットが破棄される場合として、端末２での同期崩れにより、端末２の内部で上りパケットのＣＲＣ結果がＮＧになる場合等がある。このようにパケットが破棄されると、端末２ではパケットの再送処理が行われるため、再送処理に必要な電力の需要が高くなる。例えば、下りパケットが破棄された場合には、基地局３にＮＡＣＫ（Negative　ACKnowledgement）を送信する処理が行われ、上りパケットが破棄された場合には、基地局３にその上りパケットを再送する処理が行われる。また、例えばＴＤＤ方式において、下りパケットのＣＲＣ結果がＮＧになるということは、下り回線同様に上り回線の無線品質も悪いと想定されるため、ＣＲＣ結果がＮＧになる場合に端末２の送信電力を増加させる送信電力制御がなされることがある。そこで、本実施例では、パケット破棄率が高いほど、暗号化レベルをより低下させる。例えば、図６に示すように、暗号化レベル決定部２ｅは、暗号化レベルを、パケット破棄率が２５％未満のときはレベル３（ＳＮＯＷ－３Ｇ）に、２５％以上かつ５０％未満のときはレベル２（ＡＥＳ）に決定する。また、暗号化レベル決定部２ｅは、暗号化レベルを、パケット破棄率が５０％以上かつ７５％未満のときはレベル１（ＫＡＳＵＭＩ）に、７５％以上のときはレベル０（暗号化無し）に決定する。これにより、パケット破棄率が高いほど、２次暗号処理部２ｄでの暗号化の消費電力をより低下させることができ、その低下分の電力を再送処理または送信電力の増加に割り当てることができる。
　＜端末の処理動作＞
　図７は、実施例１の端末の処理動作の説明に供するフローチャートである。
　暗号化レベル決定部２ｅは、上記各パラメータ、つまり、端末状態を取得するまで待機する（ステップＳ７１：Ｎｏ）。
　暗号化レベル決定部２ｅは、端末状態を取得すると（ステップＳ７１：Ｙｅｓ）、端末状態を表す各パラメータのしきい値を、しきい値テーブル（図６）から取得する（ステップＳ７２）。
　暗号化レベル決定部２ｅは、上記のようにして、各パラメータのしきい値判定を行って暗号化レベルを決定し、決定した暗号化レベルを通知信号生成部２ｆに出力する（ステップＳ７３，Ｓ７４）。
　通知信号生成部２ｆは、暗号化レベル通知信号を生成し（ステップＳ７５）、送信部２ｇは、暗号化レベル通知信号を送信する（ステップＳ７６）。
　受信部２ｉは、ＭＭＥ４で最終的に決定された暗号化レベルを示す暗号化レベル情報を基地局３から受信する（ステップＳ７７）。
　暗号化レベル決定部２ｅは、ステップＳ７７で受信された暗号化レベル情報に基づいて、２次暗号処理部２ｄの暗号化レベル、及び、１次復号処理部２ｊの復号レベルを設定する（ステップＳ７８）。
　以上のように、本実施例の端末２では、１次暗号処理部２ｂが、プロトコルスタックの第１層での暗号化を行い、２次暗号処理部２ｄが、第１層より下位の第２層での暗号化を行う。暗号化レベル決定部２ｅは、端末２の状態に応じて、第２層での暗号化の暗号化レベルを決定する。第１層で暗号化が行われるのであれば、第２層での暗号化レベルを端末２が処理可能な最高の暗号化レベルより低くしたとしても、秘匿性を維持することができる。よって、第１層と第２層とで重複して暗号化可能なときに、第２層での暗号化の暗号化レベルを端末２が処理可能な最高の暗号化レベルより低くすることが可能になるため、暗号化処理の省電力化を図ることができる。
　［実施例２］
　図８は、実施例２の端末の構成の一例を示す図である。図８において、端末２は、アプリケーションＣＰＵ１０と、コントロールＣＰＵ２０と、メモリ４０と、Ｌ１（Layer　1）処理部３１と、ＲＦ回路５０と、アンテナ６０とを有する。
　アプリケーションＣＰＵ１０は、ユーザアプリケーション処理部１１と、トランスポート層処理部１３と、インタフェース層処理部１４と、ネットワークインタフェース層処理部１６とを含む。また、ユーザアプリケーション処理部１１は暗復号処理部１２を含み、インタフェース層処理部１４は暗復号処理部１５を含む。
　コントロールＣＰＵ２０は、ネットワークインタフェース処理部２１と、状態検出部２２と、暗号化レベル決定部２３と、ＲＲＣ（Radio　Resource　Control）部２４と、ＰＤＣＰ層処理部２５と、データ統合層処理部３０とを含む。また、ＰＤＣＰ層処理部２５は、Ｃ－Ｐｌａｎｅ（制御プレーン）処理部２６と、Ｕ－Ｐｌａｎｅ（ユーザプレーン）処理部２８とを含み、Ｃ－Ｐｌａｎｅ処理部２６は暗復号処理部２７を、Ｕ－Ｐｌａｎｅ処理部２８は暗復号処理部２９をそれぞれ含む。
　以下、データ送信時の処理に着目して説明する。なお、データ受信時には、各暗復号処理部は、暗号化された受信データに対し、暗号化レベル決定部２３から設定される復号レベルで復号処理を行うことが可能である。
　ユーザアプリケーション処理部１１は、端末２において起動された各ユーザアプリケーションによって生成されるＶｏＩＰデータ、ストリーミングデータ等のユーザデータ、つまり、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータを処理する。暗復号処理部１２は、各ユーザアプリケーションによって生成されたＵ－Ｐｌａｎｅデータに対し暗号化を行うことが可能である。
　トランスポート層処理部１３は、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータに対し、ＴＣＰ（Transmission　Control　Protocol）、ＵＤＰ（User　Datagram　Protocol）の各プロトコルに従った処理を行う。
　インタフェース層処理部１４は、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータに対し、ＩＰ（Internet　Protocol）に従った処理を行う。暗復号処理部１５は、インタフェース層での暗号化を行うことが可能である。
　なお、図８に示される暗復号処理部１２，１５の実装箇所は一例であり、暗復号処理部１２，１５は、互いに異なる層に実装されていれば、トランスポート層処理部１３等、他の処理部に実装されてもよい。
　ネットワークインタフェース処理部１６，２１は、ＰＰＰ（Point-to-Point　Protocol）に従って、アプリケーションＣＰＵ１０とコントロールＣＰＵ２０との間のインタフェース処理を行う。
　状態検出部２２は、端末２の各種の状態、つまり、端末状態を検出して暗号化レベル決定部２３に出力する。
　暗号化レベル決定部２３は、図２の暗号化レベル決定部２ｅに相当し、端末状態に応じて、暗復号処理部２７，２９の暗号化レベルを決定する。
　ＲＲＣ部２４は、図２の通知信号生成部２ｆに相当し、無線回線の制御のためのデータ、すなわち、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータを生成、解析する。Ｃ－Ｐｌａｎｅデータの一つとして、暗号化レベル通知信号がある。ＲＲＣ部２４は、暗号化レベル決定部２３で決定された暗号化レベルを通知するための暗号化レベル通知信号を生成し、Ｃ－Ｐｌａｎｅ処理部２６に出力する。すなわち、ＲＲＣ部２４は、暗号化レベル決定部２３で決定された暗号化レベルがＭＭＥ４で最終的に決定される可能性が通常よりも高まるように暗号化レベル通知信号を生成し、Ｃ－Ｐｌａｎｅ処理部２６に出力する。例えば、端末２が当該決定された暗号化レベルに関する暗号方式のみをサポートした端末であることを示す暗号化レベル通知信号がＣ－Ｐｌａｎｅ処理部２６に出力される。暗号化レベルは端末２の端末能力の一種であるため、ＲＲＣ部２４は、暗号化レベルを端末能力情報として通知してもよい。また、ＲＲＣ部２４は、３ＧＰＰのＴＳ３６.３３１に規定され処理を実行する。例えば、ＲＲＣ部２４は、ブロードキャスト、ページング、ＲＲＣコネクション管理、ＲＢ（Resource　Block）制御、移動管理、測定結果報告等を実行する。
　ＰＤＣＰ層処理部２５は、ヘッダ圧縮、暗復号処理等、３ＧＰＰのＴＳ３６.３２３に規定された処理を実行する。　
　Ｃ－Ｐｌａｎｅ処理部２６は、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータを無線通信のフォーマットに変換する。暗復号処理部２７は、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータに対し暗号化を行うことが可能である。
　Ｕ－Ｐｌａｎｅ処理部２８は、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータを無線通信のフォーマットに変換する。暗復号処理部２９は、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータに対し暗号化を行うことが可能である。
　データ統合層処理部３０は、Ｃ－ＰｌａｎｅデータとＵ－Ｐｌａｎｅデータとを、割当無線フレームに統合する。また、データ統合層処理部３０は、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）処理及びＲＬＣ（Radio　Link　Control）処理を行う。すなわち、データ統合層処理部３０は、ＭＡＣ処理として、誤り検出、各種チャネルのマッピング等、３ＧＰＰのＴＳ３６.３２１に規定されたレイヤ２の処理を実行する。また、データ統合層処理部３０は、ＲＬＣ処理として、端末２と基地局３との回線確立、ＡＲＱ（Automatic　repeat-request）処理等、３ＧＰＰのＴＳ３６.３２２に規定されたレイヤ２の処理を実行する。
　Ｌ１処理部３１は、３ＧＰＰのＴＳ３６.３０２，ＴＳ３６.１０１，ＴＳ３６.２１１，ＴＳ３６.２１２，ＴＳ３６.２１３，ＴＳ３６.２１４に規定された処理を行う。例えば、Ｌ１処理部３１は、物理チャネルのデータであるＣ－ＰｌａｎｅデータとＵ－Ｐｌａｎｅデータとに対する符号化及び変調を行ってベースバンド信号をＲＦ回路５０に出力する。Ｌ１処理部３１は、例えばＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）により実現される。
　ＲＦ回路５０は、図２の送信部２ｇに相当し、ベースバンド信号を無線信号に変換し、アンテナ６０を介して無線信号を送信する。
　アンテナ６０は、図２のアンテナ２ｈに相当する。
　メモリ４０は、例えば、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ，ＲＯＭ，フラッシュメモリ等である。
　Ｕ－Ｐｌａｎｅデータは、ユーザアプリケーション処理部１１から、トランスポート層処理部１３、インタフェース層処理部１４、ネットワークインタフェース層処理部１６，２１，Ｕ－Ｐｌａｎｅ処理部２８を介してデータ統合層処理部３０に入力される。一方で、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータは、ＲＲＣ部２４からＣ－Ｐｌａｎｅ処理部２６を介してデータ統合層処理部３０に入力される。
　ここで、第１層での暗号化が可能な処理部として、ユーザアプリケーション処理部１１またはインタフェース層処理部１４がある。つまり、ユーザアプリケーション処理部１１またはインタフェース層処理部１４が、図２の第１層処理部２ａに相当する。よって、暗復号処理部１２または暗復号処理部１５が、図２の１次暗号処理部２ｂ及び２次復号処理部２ｋに相当する。つまり、図２の１次暗号処理部２ｂは、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータ及びＣ－ＰｌａｎｅデータのうちＵ－Ｐｌａｎｅデータに対してのみ暗号化を行うことが可能であり、図２の２次復号処理部２ｋは、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータ及びＣ－ＰｌａｎｅデータのうちＵ－Ｐｌａｎｅデータに対してのみ復号を行うことが可能である。一方で、第２層での暗号化が可能な処理部として、ＰＤＣＰ層処理部２５がある。つまり、ＰＤＣＰ層処理部２５が図２の第２層処理部２ｃに相当する。よって、暗復号処理部２７，２９が１つの暗復号処理部として、図２の２次暗号処理部２ｄ及び１次復号処理部２ｊに相当する。つまり、図２の２次暗号処理部２ｄは、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータ及びＵ－Ｐｌａｎｅデータの双方に対して暗号化を行うことが可能であり、図２の１次復号処理部２ｊは、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータ及びＵ－Ｐｌａｎｅデータの双方に対して復号を行うことが可能である。換言すれば、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータは、第１層及び第２層での重複した暗号化がなされることがある一方で、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータは、第２層での暗号化しかなされない。よって、本実施例によれば、Ｕ－ＰｌａｎｅデータとＣ－Ｐｌａｎｅデータとの間で、秘匿性の度合いを異ならせることができる。例えば、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータに対し第１層と第２層とで二重の暗号化を行って、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータの秘匿性を、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータの秘匿性より高めることができる。
　また、暗号化レベル決定部２３は、暗復号処理部２７での暗号化レベル、つまり、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化レベルと、暗復号処理部２９での暗号化レベル、つまり、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化レベルとをそれぞれ独立に決定してもよい。これにより、ＰＤＣＰ層において、２つの暗号化レベル、すなわち、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化レベルと、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化レベルとを異ならせることができる。
　一例として、暗号化レベル決定部２３は、暗復号処理部２９の暗号化レベルを端末２の状態に応じて上記各パラメータに基づいて決定する一方で、暗復号処理部２７の暗号化レベルを端末２の能力に応じて決定してもよい。例えば、暗号化レベル決定部２３は、暗復号処理部２７の暗号化レベル、つまり、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化レベルを端末２の能力が許容する最高レベルに決定する。すなわち、図６に示す４つの暗号化レベルがある場合、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化レベルはレベル３（ＳＮＯＷ－３Ｇ）に決定される。これにより、第２層での暗号化しかなされないＣ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化レベルを最高レベルで一定に保ったまま、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータの第２層での暗号化レベルを最高レベルより低下させることができる。
　以下の実施例３～８では、図８に示す端末２の処理動作を含む通信システム１の処理動作のシーケンス例について説明する。なお、図８では、ＲＲＣ部２４とＬ１処理部３１との間には、Ｃ－Ｐｌａｎｅ処理部２６及びデータ統合層処理部３０が存在する。しかし、実施例３～８では、説明を簡潔にするために、Ｃ－Ｐｌａｎｅ処理部２６及びデータ統合層処理部３０の説明を省略する。実施例３～８でも、ＲＲＣ部２４からのＣ－Ｐｌａｎｅデータは、Ｃ－Ｐｌａｎｅ処理部２６及びデータ統合層処理部３０を介してＬ１処理部３１に入力される。同様に、図８では、Ｌ１処理部３１以降に、ＲＦ回路５０及びアンテナ６０が存在する。しかし、実施例３～８では、説明を簡潔にするために、ＲＦ回路５０及びアンテナ６０の説明を省略する。実施例３～８でも、ＬＩ処理部３１からのデータは、ＲＦ回路５０及びアンテナ６０を介して基地局３に送信される。
　［実施例３］
　図９Ａ，Ｂは、実施例３の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。図９Ａ，Ｂには、通信開始時のシーケンスを示す。
　端末２の電源がオン、または、端末２において新たなユーザアプリケーションが起動される等のイベントが発生すると、ユーザアプリケーション処理部１１は、接続要求を生成する。この接続要求は、トランスポート層処理部１３、インタフェース層処理部１４、ネットワークインタフェース層処理部１６，２１を介して、ＲＲＣ部２４に入力される。
　接続要求がＲＲＣ部２４に入力されると（ステップＳ１０１）、ＲＲＣ部２４は接続要求をＰＤＣＰ層処理部２５及びデータ統合層処理部３０を介してＬ１処理部３１に出力し（ステップＳ１０２）、Ｌ１処理部３１は接続要求をrrcConnectionRequestとしてＲＦ回路５０及びアンテナ６０を介して基地局３に送信する（ステップＳ１０３）。これに対し、基地局３は、rrcConnectionSetupを端末２に送信する（ステップＳ１０４）。
　接続要求を受けたＬ１処理部３１は、ＲＳＲＰを測定し（ステップＳ１０５）、測定結果の－８０dBmをデータ統合層処理部３０及びＰＤＣＰ層処理部２５を介してＲＲＣ部２４に出力し、ＲＲＣ部２４はこの測定結果を状態検出部２２に出力する（ステップＳ１０６）。
　状態検出部２２は、ＲＳＲＰ＝－８０dBmを端末２の状態として検出し、検出結果を暗号化レベル決定部２３に出力する（ステップＳ１０７）。
　ＲＳＲＰの測定結果を入力された暗号化レベル決定部２３は、メモリ４０に記憶されたしきい値テーブル（図６）から、ＲＳＲＰのしきい値情報を取得する（ステップＳ１０８）。また、暗号化レベル決定部２３は、メモリ４０の変数領域に記憶されたRedirection回数を取得し（ステップＳ１０９）、しきい値テーブルから、Redirection回数のしきい値情報を取得する（ステップＳ１１０）。通信開始時には、Redirection回数は０回である。
　Redirection回数＝０回で、かつ、ＲＳＲＰ＝－８０dBmであるため、暗号化レベル決定部２３は、暗号化レベルをレベル２（ＡＥＳ）に決定する（ステップＳ１１１）。暗号化レベル決定部２３は、決定した暗号化レベルをＲＲＣ部２４に通知する（ステップＳ１１２）。
　暗号化レベルの通知を受けたＲＲＣ部２４は、端末２（ＵＥ）の能力で処理可能な暗号方式がＣ－Ｐｌａｎｅ及びＵ－Ｐｌａｎｅともにレベル２のＡＥＳのみであることを示すrrcConnectionSetupCompleteを生成し、ＰＤＣＰ層処理部２５及びデータ統合層処理部３０を介してＬ１処理部３１に出力する（ステップＳ１１４）。Ｌ１処理部３１は、rrcConnectionSetupCompleteをＲＦ回路５０及びアンテナ６０を介して基地局３に送信する（ステップＳ１１５）。
　ここで、従来の端末は、ＳＮＯＷ－３Ｇ，ＡＥＳ，ＫＡＳＵＭＩの３つの暗号方式のうち自端末が処理可能な暗号方式を基地局を介してＭＭＥに通知していた。このため、従来の端末は、rrcConnectionSetupCompleteに含まれるＵＥ　network　Capabilityリストに複数の暗号方式を指定することがあった。これに対し、端末２のＲＲＣ部２４が生成するrrcConnectionSetupCompleteに含まれるＵＥ　network　Capabilityリストには、上記３つの暗号方式のうち、暗号化レベル決定部２３で決定されたいずれか１つの暗号方式しか指定されない。例えば、図９に示す例では、Ｃ－Ｐｌａｎｅ及びＵ－Ｐｌａｎｅともに、ＳＮＯＷ－３Ｇ，ＡＥＳ，ＫＡＳＵＭＩの３つのフラグのうち、ＡＥＳのフラグのみが“ＯＮ”にされる。このＵＥnetwork　Capabilityリストが、上記の「暗号化レベル通知信号」に相当する。
　rrcConnectionSetupCompleteを受信した基地局３は、ＵＥ　network　Capabilityリストを端末情報としてＭＭＥ４に転送して通知する（ステップＳ１１６）。
　ＭＭＥ４は、ＵＥ　network　CapabilityリストにおいてＡＥＳのフラグのみが“ＯＮ”になっているため、つまり、端末２から通知された暗号化レベルがレベル２（ＡＥＳ）であるため、暗号化レベルを最終的にレベル２（ＡＥＳ）に決定する（ステップＳ１１７）。
　ＭＭＥ４は、最終的に決定した暗号化レベルがレベル２（ＡＥＳ）であることを示すSecurity　Mode　Commandを基地局３に送信する（ステップＳ１１８）。このSecurity　Mode　Commandは、上記の「暗号化レベル情報」に相当する。
　基地局３は、ＭＭＥ４から受信したSecurity　Mode　Commandを端末２に転送する（ステップＳ１１９）。
　端末２では、Ｌ１処理部３１が、アンテナ６０及びＲＦ回路５０を介して受信したSecurity　Mode　Commandを、データ統合層処理部３０及びＰＤＣＰ層処理部２５を介してＲＲＣ部２４に出力する（ステップＳ１２０）。
　ＲＲＣ部２４は、Security　Mode　Commandの内容、つまり、ＭＭＥ４で最終的に決定された暗号化レベルがレベル２（ＡＥＳ）であることを、暗号化レベル決定部２３に通知する（ステップＳ１２１）。
　暗号化レベル決定部２３は、ステップＳ１２１での通知に従って、暗復号処理部２７，２９の暗号化レベルをレベル２（ＡＥＳ）に設定し、暗号処理部２７，２９のＡＥＳのアクセラレータを起動させる（ステップＳ１２２）。
　一方で、ステップＳ１２０でSecurity　Mode　Commandを入力されたＲＲＣ部２４は、Security　Mode　CompleteをＰＤＣＰ層処理部２５及びデータ統合層処理部３０を介してＬ１処理部３１に出力し（ステップＳ１２３）、Ｌ１処理部３１はSecurity　Mode　CompleteをＲＦ回路５０及びアンテナ６０を介して基地局３に送信する（ステップＳ１２４）。
　Security　Mode　Completeを受信した基地局３は、そのSecurity　Mode　CompleteをＭＭＥ４に転送する（ステップＳ１２５）。これに対し、ＭＭＥ４は、ＡＥＳの設定指示を基地局３に送信する（ステップＳ１２６）。この設定指示は、上記の「暗号化レベル情報」に相当する。
　そして、基地局３は、ＭＭＥ４からの設定指示に従って、基地局３の暗号化レベルをレベル２（ＡＥＳ）に設定する（ステップＳ１２７）。
　［実施例４］
　図１０Ａ，Ｂは、実施例４の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。図１０Ａ，Ｂは、図９Ａ，Ｂのシーケンスに後続するシーケンスである。
　端末２と基地局３とがＡＥＳを用いて接続中である状態において、基地局３はRedirectionを含むReleaseを端末２に送信する（ステップＳ２０１）。
　Ｌ１処理部３１は、Releaseを解析して取得したReleaseコマンドデータ、つまり、RedirectionをＲＲＣ部２４に出力する（ステップＳ２０２）。
　Redirectionを入力されたＲＲＣ部２４は、１分間あたりのRedirection回数に“１”加算し、加算後のRedirection回数をメモリ４０の変数領域に書き込むとともに（ステップＳ２０３）、Redirectionの発生を状態検出部２２に通知する（ステップＳ２０４）。
　状態検出部２２は、Redirectionの発生を端末２の状態として検出し、Redirectionの発生を暗号化レベル決定部２３に通知する（ステップＳ２０５）。
　Redirectionの発生を通知された暗号化レベル決定部２３は、メモリ４０に記憶されたしきい値テーブル（図６）からRedirection回数のしきい値情報を取得する（ステップＳ２０６）。また、暗号化レベル決定部２３は、メモリ４０の変数領域に記憶された１分間あたりのRedirection回数を取得する（ステップＳ２０７）。ここでのRedirection回数は１分間あたり５回未満であるとする。そこで、暗号化レベル決定部２３は、Redirection回数の判定を“ＯＫ”とし、Redirection回数以外のパラメータ、ここではＲＳＲＰに従って図９Ａ，Ｂにおいて決定されたレベル２（ＡＥＳ）を維持する（ステップＳ２０８）。
　ステップＳ２０９～Ｓ２１５の処理は、ステップＳ２０１～Ｓ２０７の処理と同様である。但し、ステップＳ２１１でのRedirection回数のカウントにより、Redirection回数が１分間あたり５回以上になったとする。そこで、暗号化レベル決定部２３は、Redirection回数の判定を“ＮＧ”とし、暗号化レベルをレベル０（暗号化無し）に決定する（ステップＳ２１６）。暗号化レベル決定部２３は、「暗号化停止」の暗号化変更要求をＲＲＣ部２４に通知する（ステップＳ２１７）。
　暗号化変更要求を受けたＲＲＣ部２４は、要因が“Other　cause”であるリリース要求情報をＰＤＣＰ層処理部２５及びデータ統合層処理部３０を介してＬ１処理部３１に出力し（ステップＳ２１９）、これに応じて、Ｌ１処理部３１は、rrcConnectionRelease(Other　cause)をＲＦ回路５０及びアンテナ６０を介して基地局３に送信する（ステップＳ２２０）。これにより、ＲＲＣ部２４とＬ１処理部３１とは、アイドルモードに入る。
　アイドルモードから復帰したＬ１処理部３１は、rrcConnectionRequestをＲＦ回路５０及びアンテナ６０を介して基地局３に送信する（ステップＳ２２１）。これに対し、基地局３は、rrcConnectionSetupを端末２に送信する（ステップＳ２２２）。
　また、端末２では、暗号化レベル決定部２３が、ステップＳ２１６で決定した暗号化レベルであるレベル０（暗号化無し）をＲＲＣ部２４に通知する（ステップＳ２２３）。
　暗号化レベルの通知を受けたＲＲＣ部２４は、暗号化レベルがＣ－Ｐｌａｎｅ及びＵ－Ｐｌａｎｅともにレベル０（暗号化無し）であることを示すrrcConnectionSetupCompleteを生成し、ＰＤＣＰ層処理部２５及びデータ統合層処理部３０を介してＬ１処理部３１に出力する（ステップＳ２２４）。Ｌ１処理部３１は、ステップＳ２２２で受信したrrcConnectionSetupに対して、rrcConnectionSetupCompleteをＲＦ回路５０及びアンテナ６０を介して基地局３に送信する（ステップＳ２２５）。　ここでのrrcConnectionSetupCompleteに含まれるＵＥ　network　Capabilityリストでは、Ｃ－Ｐｌａｎｅ及びＵ－Ｐｌａｎｅともに、ＳＮＯＷ－３Ｇ，ＡＥＳ，ＫＡＳＵＭＩの３つのフラグのすべてが“ＯＦＦ”にされて、暗号化レベルがレベル０（暗号化無し）であることが示される。
　rrcConnectionSetupCompleteを受信した基地局３は、ＵＥ　network　Capabilityリストを端末情報としてＭＭＥ４に転送して通知する（ステップＳ１１６）。
　ＭＭＥ４は、ＵＥ　network　Capabilityリストにおいてすべてのフラグが“ＯＦＦ”になっているため、つまり、端末２から通知された暗号化レベルがレベル０（暗号化無し）であるため、暗号化レベルを最終的にレベル０（暗号化無し）に決定する（ステップＳ２２６）。
　図１０Ａ，ＢにおけるステップＳ１１８～Ｓ１２０の処理は図９と同様である。
　ＲＲＣ部２４は、Security　Mode　Commandの内容、つまり、ＭＭＥ４で最終的に決定された暗号化レベルがレベル０（暗号化無し）であることを、暗号化レベル決定部２３に通知する（ステップＳ２２７）。
　暗号化レベル決定部２３は、ステップＳ２２７での通知に従って、暗復号処理部２７，２９での暗号化を停止させる（ステップＳ２２８）。
　図１０Ａ，ＢにおけるステップＳ１２３～Ｓ１２５の処理は図９と同様である。
　Security　Mode　Completeを基地局３から転送されたＭＭＥ４は、暗号化の停止指示を基地局３に送信する（ステップＳ２２９）。この停止指示は、上記の「暗号化レベル情報」に相当する。
　そして、基地局３は、ＭＭＥ４からの停止指示に従って、基地局３での暗号化を停止する（ステップＳ２３０）。
　［実施例５］
　図１１は、実施例５の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。図１１は、図９Ａ，Ｂのシーケンスに後続するシーケンスである。
　端末２と基地局３との間の無線品質がしきい値未満に劣化すると、基地局３はＨＯコマンドを端末２に送信し、アンテナ６０及びＲＦ回路５０を介してＨＯコマンドを受けたＬ１処理部３１は、このＨＯコマンドをデータ統合層処理部３０及びＰＤＣＰ層処理部２５を介してＲＲＣ部２４に出力する。
　ＨＯコマンドを入力されたＲＲＣ部２４は、一定時間あたりのＨＯ回数に“１”加算し、加算後のＨＯ回数をメモリ４０の変数領域に書き込む（ステップＳ３０２）。
　端末２と基地局３とがＡＥＳを用いて接続中である状態において、Ｌ１処理部３１は、ＲＳＲＰを測定し（ステップＳ３０３）、測定結果の－１００dBmをデータ統合層処理部３０及びＰＤＣＰ層処理部２５を介してＲＲＣ部２４に出力し、ＲＲＣ部２４はこの測定結果を状態検出部２２に出力する（ステップＳ３０４）。
　状態検出部２２は、ＲＳＲＰ＝－１００dBmを端末２の状態として検出し、ＲＳＲＰが図９ＡのステップＳ１０６で検出した－８０dBmから変化したため、暗号化レベル決定指示を暗号化レベル決定部２３に出力する（ステップＳ３０５）。
　暗号化レベル決定指示を入力された暗号化レベル決定部２３は、メモリ４０に記憶されたしきい値テーブルから、ＨＯ回数のしきい値情報を取得する（ステップＳ３０６）。また、暗号化レベル決定部２３は、メモリ４０の変数領域に記憶された一定時間あたりのＨＯ回数を取得する（ステップＳ３０７）。
　暗号化レベル決定部２３は、一定時間あたりのＨＯ回数としきい値とを比較し、ＨＯ回数がしきい値以上の場合は、たとえＲＳＲＰが変化しても、暗号化レベルを変化させず、暗号化変更要求を出力しない（ステップＳ３０８）。
　ＨＯコマンドを受けた端末２は、基地局３以外の無線品質がより良好な他の基地局に接続先を切り替える。このように、ＨＯコマンドに起因するＨＯは、無線品質を基準にして行われる。また、ＨＯ回数がしきい値以上にある場合は、端末２が複数の基地局間のセル境界付近に位置すると予想されるので、端末２ではＲＳＲＰが変化しやすい状況にある。このため、暗号化レベルの変更が頻繁に発生する可能性がある。暗号化レベルの変更が頻繁にあると、図１０ＡのステップＳ２１９以降の処理が頻繁に繰り返されることになり、端末２の消費電力の増加につながる。このため、ＨＯ回数がしきい値以上の場合は暗号化レベルを変化させないことにより、頻繁な暗号化レベルの変更を防いで消費電力を抑える。
　［実施例６］
　図１２Ａ，Ｂは、実施例６の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。図１２Ａ，Ｂは、図９Ａ，Ｂのシーケンスに後続するシーケンスである。
　端末２と基地局３とがＡＥＳを用いて接続中である状態において、Ｌ１処理部３１は、基地局３からアンテナ６０及びＲＦ回路５０を介してＵ－Ｐｌａｎｅデータを受信する（ステップＳ４０１）。Ｌ１処理部３１は、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータに対しＣＲＣ処理を行い、ＣＲＣ結果をデータ統合層処理部３０及びＰＤＣＰ層処理部２５を介してＲＲＣ部２４に出力する（ステップＳ４０２）。
　ＣＲＣ結果を入力されたＲＲＣ部２４は、ＣＲＣ結果からパケット破棄率を求めて状態検出部２２に出力する（ステップＳ４０３）。パケット破棄率は、一定時間あたりのＣＲＣ結果の数に対するＣＲＣ＝ＮＧの数として求めることができる。
　状態検出部２２は、パケット破棄率を端末２の状態として検出し、検出結果を暗号化レベル決定部２３に出力する（ステップＳ４０４）。
　パケット破棄率を入力された暗号化レベル決定部２３は、メモリ４０に記憶されたしきい値テーブル（図６）から、パケット破棄率のしきい値情報を取得する（ステップＳ４０５）。
　暗号化レベル決定部２３は、パケット破棄率のしきい値判定を行う（ステップＳ４０６）。ここでのパケット破棄率は７５％以上であるとする。そこで、暗号化レベル決定部２３は、暗号化レベルをレベル０（暗号化無し）に決定する。
　以降の処理は、図１０Ａ，ＢのステップＳ２１７以降の処理と同様である。
　［実施例７］
　図１３Ａ，Ｂは、実施例７の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。図１３Ａ，Ｂは、図９Ａ，Ｂのシーケンスに後続するシーケンスである。
　端末２と基地局３とがＡＥＳを用いて接続中である状態において、Ｌ１処理部３１は、アイドルタスクによってＤＳＰの稼働率を測定し（ステップＳ５０１）、測定結果（ＤＳＰ稼働率＝７０％）をＲＲＣ部２４を介して状態検出部２２に出力する（ステップＳ５０４）。ＲＲＣ部２４は、アイドルタスクによってコントロールＣＰＵ２０の稼働率を測定し（ステップＳ５０２）、測定結果（ＣＰＵ稼働率＝８０％）を状態検出部２２に出力する（ステップＳ５０５）。アプリケーションＣＰＵ１０は、アイドルタスクによってアプリケーションＣＰＵ１０の稼働率を測定し（ステップＳ５０３）、測定結果（ＣＰＵ稼働率＝８０％）をネットワークインタフェース層処理部２１及びＲＲＣ部２４を介して状態検出部２２に出力する（ステップＳ５０６）。
　状態検出部２２は、各プロセッサの稼働率を端末２の状態として検出し、複数の稼働率のうちの最大値、または、複数の稼働率の平均値を検出結果として暗号化レベル決定部２３に出力する（ステップＳ５０７）。
　プロセッサ稼働率を入力された暗号化レベル決定部２３は、メモリ４０に記憶されたしきい値テーブル（図６）から、プロセッサ稼働率のしきい値情報を取得する（ステップＳ５０８）。
　暗号化レベル決定部２３は、プロセッサ稼働率のしきい値判定を行う（ステップＳ５０９）。上記３つの稼働率７０％，８０％，８０％のうちの最大値を状態検出部２２での検出結果とすると、暗号化レベル決定部２３は、プロセッサ稼働率が８０％以上であるため、暗号化レベルをレベル０（暗号化無し）に決定する。
　以降の処理は、図１０Ａ，ＢのステップＳ２１７以降の処理と同様である。
　［実施例８］
　図１４Ａ～Ｃは、実施例８の通信システムの処理動作の一例を示すシーケンス図である。図１４Ａ～Ｃのシーケンスは大別して、Ｃ－Ｐｌａｎｅに関するシーケンスと、Ｕ－Ｐｌａｎｅに関するシーケンスとに分けられる。なお、図１４Ａ～Ｃでは、説明を簡潔にするために、基地局３とＭＭＥ４との間のシーケンスを省略している。基地局３とＭＭＥ４との間の実施例８でのシーケンスは、実施例３～７と同様である。
　ステップＳ６００では、ＲＲＣ部２４からの接続要求に対し、基地局３が接続セットアップ指示を返し、これに対し、ＲＲＣ部２４から接続セットアップ応答が送信される。この接続セットアップ応答にはCapabilityリストが含まれる。ここでのCapabilityリストでは、Ｃ－Ｐｌａｎｅにおいて暗号化及び認証を行い（暗号／認証ＯＮ）、Ｕ－Ｐｌａｎｅにおいて暗号化レベルの選択を行う（暗号化レベルＯＮ）となっている。このCapabilityリストは、状態検出部２２と暗号化レベル決定部２３とで行われる端末２の状態の確認処理、及び、暗号化レベル決定部２３とＲＲＣ部２４とで行われるセキュリティ種別の判定処理とに従って生成される。
　ステップＳ６０１では、基地局３からのＣ－Ｐｌａｎｅ認証要求に対し、ＲＲＣ部２４と暗号化レベル決定部２３とでＣ－Ｐｌａｎｅの認証種別の決定がなされ、決定結果がＣ－Ｐｌａｎｅ認証要求応答として基地局３に送信される。ステップＳ６０１での端末２と基地局３との間の処理は、C-Plane　Integrity　Sessionに該当する。
　ステップＳ６０２では、基地局３からのＣ－Ｐｌａｎｅセキュリティモード要求に対し、暗号化レベル決定部２３とでＲＲＣ部２４とで暗号化レベルの決定処理がなされ、決定結果を含むセキュリティモード応答が基地局３に送信される。ステップＳ６０２の期間はＣ－Ｐｌａｎｅ認証保護期間であり、ステップＳ６０２での端末２と基地局３との間の処理は、C-Plane　Ciphering　Sessionに該当する。
　ステップＳ６０３以降の期間はＣ－Ｐｌａｎｅ暗号化保護期間となり、よって、ステップＳ６０３以降の期間では、すべてのＣ－Ｐｌａｎｅデータが暗号化される。ステップＳ６０３では、基地局３からのＵ－Ｐｌａｎｅセキュリティモード要求に対し、暗号化レベル決定部２３とでＲＲＣ部２４とで暗号化レベルの決定処理がなされ、決定結果を含むセキュリティモード応答が基地局３に送信される。ステップＳ６０３での端末２と基地局３との間の処理は、U-Plane　Ciphering　Sessionに該当する。
　ステップＳ６０４では、基地局３からＣ－Ｐｌａｎｅアタッチ完了通知及びＵ－Ｐｌａｎｅベアラ生成指示がなされ、これに対し、端末２から、Ｕ－Ｐｌａｎｅベアラ生成完了通知が基地局３に送信される。また、ＲＲＣ部２４はＲＲＣ接続を行い、Ｕ－Ｐｌａｎｅベアラ生成完了通知をアプリケーションＣＰＵ１０に出力する。
　ステップＳ６０５では、Ｕ－Ｐｌａｎｅベアラ生成完了通知を受けたアプリケーションＣＰＵ１０からストリーミングデータが暗復号処理部２９に入力され、暗復号処理部２９は、ストリーミングデータを暗号化する。暗号化されたデータは、Ｕ－Ｐｌａｎｅの無線データパケット＃１～＃ｎとして基地局３に送信される。また、アプリケーションＣＰＵ１０の稼働率を入力された暗号化レベル決定部２３は、そのＣＰＵ稼働率をしきい値判定する。ここでは、しきい値判定の結果、Ｕ－Ｐｌａｎｅでの暗号化レベルがレベル０（暗号化無し）に決定されたものとする。よって、暗号化レベル決定部２３は、暗復号処理部２９でのＵ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化を停止させる。また、Ｃ－Ｐｌａｎｅのリリース要求を基地局３から受けたＲＲＣ部２４は、ＲＲＣをアイドルする。
　ステップＳ６０６では、アプリケーションＣＰＵ１０からＵ－Ｐｌａｎｅデータの発生通知を受けたＲＲＣ部２４は、基地局３に対する接続要求を出力する。この接続要求に対して基地局３は、接続セットアップ指示を端末２に送信する。接続セットアップ指示を受けた端末２では、ＲＲＣ部２４から接続セットアップ応答が送信される。この接続セットアップ応答にはCapabilityリストが含まれる。ここでのCapabilityリストでは、Ｃ－Ｐｌａｎｅにおいて暗号化及び認証を行い（暗号／認証ＯＮ）、Ｕ－Ｐｌａｎｅにおいて暗号化を行わない（暗号ＯＦＦ）となっている。よって、この接続セットアップ応答の基地局３での受信により、Ｕ－Ｐｌａｎｅ暗号化保護期間が終了する。よって、ステップＳ６０７以降の期間では、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータは暗号化されない。また、このCapabilityリストは、状態検出部２２と暗号化レベル決定部２３とで行われる端末２の状態の確認処理、及び、暗号化レベル決定部２３とＲＲＣ部２４とで行われるセキュリティ種別の判定処理とに従って生成される。
　ステップＳ６０７では、基地局３から端末２に対しＵ－Ｐｌａｎｅセキュリティモード要求が送信される。ステップＳ６０６において基地局３は、Ｕ－Ｐｌａｎｅの暗号化を行わないことを指示する接続セットアップ応答を端末２から受信した。そこで、この接続アップ応答での指示内容をそのまま端末２に返信すべく、基地局３は、端末２から受信した接続セットアップ応答と同一内容の通知、つまり、Ｕ－Ｐｌａｎｅの暗号化を行わないことを示すセキュリティモード要求を端末２に送信する。これに対し、端末２からセキュリティモード応答が基地局３に送信される。また、セキュリティモード要求を受けたＲＲＣ部２４は、ＲＲＣ接続を行い、Ｕ－Ｐｌａｎｅベアラ生成完了通知をアプリケーションＣＰＵ１０に出力する。ステップＳ６０７での端末２と基地局３との間の処理は、U-Plane　Ciphering　Sessionに該当する。
　ステップＳ６０８では、Ｕ－Ｐｌａｎｅベアラ生成完了通知を受けたアプリケーションＣＰＵ１０からストリーミングデータがＵ－Ｐｌａｎｅ処理部２８（図８）に入力される。しかし、暗復号処理部２９は、ストリーミングデータの暗号化を行わない。よって、暗号化されないデータが、Ｕ－Ｐｌａｎｅの無線データパケット＃１～＃ｎとして基地局３に送信される。そして、Ｃ－Ｐｌａｎｅのリリース要求を基地局３から受けたＲＲＣ部２４は、ＲＲＣをアイドルする。
　このようにして、本実施例では、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化期間と、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータの暗号化期間とを異ならせることができる。よって、特定の期間では、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータ及びＵ－Ｐｌａｎｅデータの双方を暗号化し、その特定の期間以外の期間では、Ｃ－Ｐｌａｎｅデータのみを暗号化することができる。
　以上、実施例３～８では、図８に示す端末２の処理動作を含む通信システム１の処理動作のシーケンス例について説明した。
　［実施例９］
　図１５は、実施例９の端末の構成の一例を示す図である。図１５において、端末４は、暗号化レベル決定部４ａを有する。
　暗号化レベル決定部４ａには、第１層処理部２ａから、１次暗号処理部２ｂの暗号処理状態が入力される。この暗号処理状態とは、１次暗号処理部２ｂで第１層での暗号化が行われているか否かの状態、つまり、第１層での暗号化の有無である。
　暗号化レベル決定部４ａは、第１層での暗号化の有無に応じて、暗号化レベルを決定する。暗号化レベル決定部４ａは、第１層での暗号化が行われていない場合は、第２層での暗号化及び復号を必ず行うようにする。例えば、暗号化レベル決定部４ａは、第１層での暗号化が行われていない場合には、２次暗号処理部２ｄの暗号化レベル、及び、１次復号処理部２ｊの復号レベルを、端末４の能力が許容する最高レベルに決定する。すなわち、第１層での暗号化が行われていない場合、２次暗号処理部２ｄの暗号化レベル、及び、１次復号処理部２ｊの復号レベルは、図６に示す４つの暗号化レベルのうちレベル３（ＳＮＯＷ－３Ｇ）に決定される。一方で、第１層での暗号化が行われている場合には、暗号化レベル決定部４ａは、実施例１と同様に、端末４の状態に応じて暗号化レベルを決定する。
　以上のように、第１層での暗号化の有無に応じて第２層での暗号化レベルを決定することにより、第１層または第２層のいずれかでは必ず暗号化を行うようにすることができる。また、第１層で暗号化が行われる場合には、端末４の状態に応じて第２層の暗号化レベルを最高レベルより低下させることが可能になる。よって、データの秘匿性を維持しつつ、暗号化処理の省電力化を図ることができる。
　［他の実施例］
　［１］上記説明における各処理は、予め用意されたプログラムをアプリケーションＣＰＵ１０またはコントロールＣＰＵ２０に実行させることによっても実現できる。例えば、上記説明における各処理に対応するプログラムが予めメモリ４０に記憶され、各プログラムがアプリケーションＣＰＵ１０またはコントロールＣＰＵ２０によってメモリ４０から読み出されて実行されてもよい。
　［２］暗号化レベルを決定するためのパラメータとして、上記のものの他に、端末のバッテリー残量、Ｕ－Ｐｌａｎｅデータをバッファリングするバッファの占有率等がある。
　［３］暗号化レベルをユーザの省電力モードの選択に応じて決定してもよい。例えば、ユーザにより省電力量を小さくするモードが選択された場合には、ＰＤＣＰ層ではＣ－Ｐｌａｎｅデータ及びＵ－Ｐｌａｎｅデータの双方に対して暗号化を行う。一方で、ユーザにより省電力量を大きくするモードが選択された場合には、ＰＤＣＰ層ではＣ－Ｐｌａｎｅデータに対してのみ暗号化を行う。
　［４］端末は、「移動局」、「ＵＥ（User　Equipment）」、「ＭＳ（Mobile　Station）」等と呼ばれることがある。基地局は、「ｅＮＢ（evolved　Node　B）」、「ＢＳ（Base　Station）」、「ＢＴＳ（Base　Transceiver　Station）」等と呼ばれることがある。
１　通信システム
２　端末
３　基地局
４　ＭＭＥ
２ａ　第１層処理部
２ｂ　１次暗号処理部
２ｃ　第２層処理部
２ｄ　２次暗号処理部
２ｅ，４ａ，２３　暗号化レベル決定部
２ｆ　通知信号生成部
２ｇ　送信部
２ｈ，６０　アンテナ
１０　アプリケーションＣＰＵ
１１　ユーザアプリケーション処理部
１２，１５，２７，２９　暗復号処理部
１３　トランスポート層処理部
１４　インタフェース層処理部
１６，２１　ネットワークインタフェース層処理部
２２　状態検出部
２４　ＲＲＣ部
２５　ＰＤＣＰ層処理部
２６　Ｃ－Ｐｌａｎｅ処理部
２８　Ｕ－Ｐｌａｎｅ処理部
３０　データ統合層処理部
３１　Ｌ１処理部
４０　メモリ
５０　ＲＦ回路

Claims (12)

  1. 　上位層と下位層とを含むプロトコルスタックを用いる端末装置であって、
    　前記上位層のデータに対する第１暗号化処理及び／または第１復号処理を行う第１暗号部と、
    　前記下位層のデータに対する第２暗号化処理及び／または第２復号処理を行う第２暗号部と、
    　端末装置の状態に応じて前記第２暗号化処理及び／または第２復号処理の暗号レベルを決定する決定部と、
    　決定された前記暗号レベルに応じた端末能力情報を生成する生成部と、
    　生成された前記端末能力情報を基地局に送信する送信部と、
    　前記端末能力情報の送信に応じて前記基地局から前記暗号レベルに応じた設定情報を受信する受信部と、
    　を具備する端末装置。
  2. 　前記第１暗号部は、ユーザプレーンのデータに対し前記第１暗号化処理及び／または前記第１復号処理を行い、
    　前記第２暗号部は、ユーザプレーンのデータ及び制御プレーンのデータに対し前記第２暗号化処理及び／または前記第２復号処理を行う、
    　請求項１に記載の端末装置。
  3. 　前記決定部は、前記ユーザプレーンのデータに対する前記暗号レベルを前記状態に応じて決定する一方で、前記制御プレーンのデータに対する前記暗号レベルを前記端末装置の能力に応じて決定する、
    　請求項２に記載の端末装置。
  4. 　前記決定部は、前記制御プレーンのデータに対する前記暗号レベルを前記能力が許容する最高レベルに決定する、
    　請求項３に記載の端末装置。
  5. 　前記決定部は、前記端末装置と前記基地局との間の無線品質を前記状態として取得し、前記無線品質が悪いほど前記暗号レベルをより低下させる、
    　請求項１に記載の端末装置。
  6. 　前記決定部は、Redirection回数を前記状態として取得し、前記Redirection回数が多いほど前記暗号レベルをより低下させる、
    　請求項１に記載の端末装置。
  7. 　前記決定部は、前記端末装置が有するプロセッサの稼働率を前記状態として取得し、前記稼働率が高いほど前記暗号レベルをより低下させる、
    　請求項１に記載の端末装置。
  8. 　前記決定部は、パケット破棄率を前記状態として取得し、前記パケット破棄率が高いほど前記暗号レベルをより低下させる、
    　請求項１に記載の端末装置。
  9. 　前記決定部は、ハンドオーバコマンドに起因するハンドオーバの回数がしきい値以上の場合は、前記暗号レベルを変化させない、
    　請求項１に記載の端末装置。
  10. 　前記決定部は、前記第１暗号部での前記第１暗号化処理及び／または前記第１復号処理の有無にさらに応じて前記暗号レベルを決定する、
    　請求項１に記載の端末装置。
  11. 　上位層と下位層とを含むプロトコルスタックを用いる端末装置と、基地局とを有する通信システムであって、
    　前記端末装置は、
    　　前記上位層のデータに対する第１暗号化処理及び／または第１復号処理を行う第１暗号部と、
    　　前記下位層のデータに対する第２暗号化処理及び／または第２復号処理を行う第２暗号部と、
    　　端末装置の状態に応じて前記第２暗号化処理及び／または第２復号処理の暗号レベルを決定する決定部と、
    　　決定された前記暗号レベルに応じた端末能力情報を生成する生成部と、
    　　生成された前記端末能力情報を基地局に送信する送信部と、
    　　前記端末能力情報の送信に応じて前記基地局から前記暗号レベルに応じた設定情報を受信する受信部と、を具備し、
    　前記基地局は、
    　　前記端末装置から前記端末能力情報を受信する受信部と、
    　　前記端末能力情報に基づいて生成された前記設定情報を前記端末装置に送信する送信部と、を具備する、
    　通信システム。
  12. 　プロトコルスタックの複数の階層において暗復号処理が可能な端末装置において実行される通信制御プログラムであって、
    　前記端末装置が検知する状態に基づいて前記暗復号処理の暗号レベルを決定し、
    　前記暗号レベルに応じた端末能力情報を生成し、
    　生成した前記端末能力情報を基地局に送信し、
    　前記端末能力情報の送信に応じて前記基地局から前記暗号レベルに応じた設定情報を受信する、
    　ように前記端末装置を動作させる通信制御プログラム。
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