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JP5082768B2 - 移動通信システム、移動通信方法、無線基地局装置、および端末 - Google Patents

移動通信システム、移動通信方法、無線基地局装置、および端末 Download PDF

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Description

本発明は移動通信システム、移動通信方法、無線基地局装置、および端末に関し、特にデータの秘匿処理を行って無線通信する移動通信システム、移動通信方法、無線基地局装置、および端末に関する。
S3G(Super 3G)システムは、3Gセルラーシステムの飛躍的な性能向上を目指し、現在、標準化団体である3GPP(3rd Generation Partnership Project)で、LTE(Long Term Evolution)として国際標準化が進められている。S3Gは、高速伝送のモバイル通信を実現して高速映像配信などの高度なサービス環境を提供するとともに、効率的な周波数利用が図られるシステムとして期待されている。また、S3Gは、3Gまでの既存のシステムにおいて音声とデータ通信が個別のインフラで提供されてきた携帯電話の通信インフラ全てを、IP(Internet Protocol)ベースに統合する「all IP」への移行が意図されている点にも特徴がある。これにより、従来の回線交換型インフラを含むモバイルシステムから、S3Gシステムにより完全なIP化がなされたモバイルシステムが実現する見込みである(データ通信のみに関してはすでにIP化がされている)。
S3Gでは、TCP/IPおよびRTP/UDP/IPのヘッダ圧縮(ROHC:Robust Head Compression)を行うPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤにおいて、無線制御基地局装置と移動機のデータ通信の秘匿化を行っている。無線基地局装置と移動機は、それぞれ同じように変化するパラメータを持ち、そのパラメータが同期(一致)していることにより、それぞれが同じ暗号キーを生成して秘匿通信を行う(例えば、非特許文献1参照)。
3rd Generation Partnership Project, "Security architecture(Release 7)", 3GPP TS33.102, 2006-12, V7.1.0
しかし、従来のPDCPレイヤでは、無線基地局装置と端末との秘匿処理の同期にずれが生じた場合に、再同期をとるという手段がとられていないという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、PPDCPレイヤにおいて秘匿同期がずれた場合に再同期をとることができる移動通信システム、移動通信方法、無線基地局装置、および端末を提供することを目的とする。
記問題を解決するために、移動通信システムが提供される。この移動通信システムは、秘匿解除後における圧縮ヘッダの伸張失敗を検出すると、データを秘匿処理する秘匿パラメータに送受信側でずれがあるとみなして、秘匿同期外れを検出する秘匿同期外れ検出手段を含む送信側PDCPレイヤを有する送信装置と、前記秘匿同期外れが発生した場合、リセット情報と、自己が有している前記秘匿パラメータと、を含む秘匿同期情報を対向する前記送信装置へ通知する秘匿同期情報通知手段を含む受信側PDCPレイヤを有する受信装置とを備え、前記送信装置は、前記秘匿同期情報を受信すると、前記リセット情報により、前記送信側PDCPレイヤの現在の秘匿処理をリセットし、前記受信装置から通知された前記秘匿パラメータをセットして秘匿処理を同期させる。
開示のシステムでは、端末と無線基地局装置との間でデータの秘匿同期が外れても再同期をとることができる。
以下、本発明の原理を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、秘匿同期処理の概要を説明する図である。図には、無線基地局装置1と端末2とが示してある。図の無線基地局装置1と端末2は、互いに同じように変化する秘匿パラメータを有しており、この秘匿パラメータに基づいて、データを秘匿化および秘匿解除する暗号キーを生成する。無線基地局装置1と端末2は、生成した同じ暗号キーで秘匿処理および秘匿解除処理を行うことにより、データの送受信が可能となる。
図に示すように無線基地局装置1は、秘匿同期外れ検出部1aと秘匿同期情報通知部1bを有している。秘匿同期外れ検出部1aは、端末2から受信したデータの秘匿解除後における圧縮ヘッダの伸張失敗を検出することで、無線基地局装置1と端末2との間での秘匿同期外れを検出する。
例えば、無線基地局装置1と端末2との間で秘匿パラメータがずれていた場合、無線基地局装置1は、端末2から受信したデータの秘匿解除を適正に行うことができず、端末2から受信したデータの圧縮ヘッダに誤った情報が含まれることになる。この場合、無線基地局装置1は、圧縮ヘッダの伸張に失敗し、これにより、秘匿同期外れ検出部1aは、無線基地局装置1と端末2との間での秘匿同期外れを検出する。
秘匿同期情報通知部1bは、秘匿同期外れ検出部1aによって秘匿同期外れが検出された場合、PDCPレイヤにて対向側の端末2に対して、秘匿パラメータを含む秘匿同期情報を通知する。これにより、端末2は、無線基地局装置1と秘匿処理の同期を合わせることができる。
なお、図示してないが端末2も同様に無線基地局装置1と同じ機能を有している。これにより、端末2は、無線基地局装置1から受信したデータの圧縮ヘッダに基づいて秘匿同期外れを検出し、秘匿パラメータを含む秘匿同期情報を無線基地局装置1に送信して、無線基地局装置1と秘匿同期を合わせることができる。
次に、本発明の第1の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図2は、第1の実施の形態に係る移動通信システムのネットワーク構成例を示した図である。図に示すように、S3Gの移動通信ネットワークは、UE(User Equipment)10a〜10f、eNB(E-UTRAN NodeB)11a〜11f、aGW(E-UTRAN Access Gateway)12a〜12c、xGSN(serving/gateway General packet radio service Support Node)13、IASA(Inter AS Anchor)14a,14b、HSS(Home Subscriber Server)15、およびPCRF(Policy and Charging Rule Function)16a,16bから構成されている。
UE10a〜10fは、例えば、携帯電話などの移動端末である。eNB11a〜11fは、S3Gよりも前の世代の無線基地局(NodeB)と無線基地局制御装置(RNC:Radio Network Controller)との機能を兼ね備えている。
aGW12a〜12cは、eNB11a〜11fを管理および制御し、UE10a〜10fとIASA14a,14bとの間のデータの送受信を仲介する。
IASA14a,14bは、ルータ的な機能を備え、UE10a〜10fをIMS(IP Multimedia Subsystem)およびPCRF16a,16bと接続する。また、加入者プロファイルを保存するHSS15とも接続する。
さらに、IASA14a,14bは、外部ネットワークとのアンカー装置(S3G以外のネットワークと相互接続を可能にする装置)としてのSAE−A(SAE-Anchor)と、3GPPで規定されたネットワークとのアンカー装置としての3GPP−A(3GPP Anchor)とを備える。SAE−Aは、WLAN(Wireless Local Area Network)に接続され、3GPP−Aは、xGSN13に接続される。xGSN13は、UTRANネットワークに接続される。図の移動通信ネットワークは、ホームネットワーク(Home Network)と訪問先ネットワーク(Visited Network)とに大別される。
図3は、S3Gシステムと既存の回線交換型システムの音声呼プロトコルスタックを示した図である。S3Gシステムと既存の回線交換型システム(PSTN)との音声呼の接続は、図に示すようなプロトコルスタックに基づいて行われる。
図4は、S3Gシステム同士の音声呼プロトコルスタックを示した図である。S3Gシステム同士の音声呼の接続は、図に示すようなプロトコルスタックに基づいて行われる。
図5は、S3Gシステムと既存の回線交換型システムのパケット呼プロトコルスタックを示した図である。S3Gシステムと既存の回線交換型システムとのパケット呼の接続は、図に示すようなプロトコルスタックに基づいて行われる。
図6は、S3Gシステム同士のパケット呼プロトコルスタックを示した図である。S3Gシステム同士のパケット呼の接続は、図に示すようなプロトコルスタックに基づいて行われる。
図7は、図3〜図6のプロトコルを説明した図である。図3〜図6に示したプロトコルスタックの各プロトコルは、図に示すような機能を有している。
なお、図3〜図6のどの通信においても、UEとeNBは、PDCPレイヤを有し、TCP/IPまたはRTP/UDP/IPのヘッダ圧縮を行って、データ通信を行っている。
図8は、eNBのダウンリンクにおけるレイヤ2の機能を示したブロック図である。eNBのレイヤ2は、PDCPプロトコル、RLCプロトコル、およびMACプロトコルが対応する。eNBは、PDCPプロトコル、RLCプロトコル、およびMACプロトコルによって図のような機能を有し、ダウンリンクのデータ通信を行う。図の点線枠21は、PDCPプロトコルによる機能、点線枠22は、RLCプロトコルによる機能、点線枠23は、MACプロトコルによる機能を示している。
PDCPプロトコルは、ROHC21aとCiphering21bの機能を有する。ROHC21aは、上位レイヤから送られてくるデータの圧縮処理を行う。Ciphering21bは、圧縮処理されたデータの秘匿処理を行う。
RLCプロトコルは、Segm.ARQ22aの機能を有する。Segm.ARQ22aは、PDCPで圧縮および秘匿化されたデータを無線通信できる大きさに分割(Segm:segmentation)する。また、データの無線通信に失敗したときに、データの自動再送処理(ARQ:Automatic Repeat Request)を行う。
MACプロトコルは、Scheduling/Priority Handling23a、Multiplexing23b、およびHARQ(Hybrid ARQ)23cの機能を有する。Scheduling/Priority Handling23aは、分割されたデータの無線資源の割り当てなど、送信データのスケジューリングを行う。Multiplexing23bは、スケジューリングされたデータを多重化する。HARQ23cは、誤り訂正符号化処理と再送制御とを行う。HARQ23cのデータは、下位の物理層へと出力される。
なお、UEのアップリンクにおけるレイヤ2の機能も図8と同様の機能ブロックを有する。
図9は、eNBのレイヤ2におけるダウンリンクのデータ処理を説明する図である。図には、aGWから受信したTCP(UDP)/IPのデータ(パケット)31が示してある。データ31のヘッダは、各プロトコルのヘッダが付与されることによって大きなデータ量となっている。そこで、eNBは、ROHCヘッダ圧縮を行って、データ31のヘッダを圧縮し、データ32を得る。
eNBは、ヘッダ圧縮されたデータ32の秘匿処理(図11で詳細に説明する)を行って、データ33を得る。
eNBは、秘匿処理を施したデータ33にPDCPのヘッダを付与し、データ34を得る。以上のヘッダ圧縮と秘匿処理は、PDCPレイヤで行われる。
eNBは、データ34を無線送信できる大きさに分割し、自動再送処理を施してデータ35a,35bを得る。この処理は、RLCレイヤで行われる。
eNBは、分割されたデータ35a,35bのスケジューリングおよび自動再送処理を行う。この処理は、MACレイヤで行われる。スケジューリングされたデータ35a,35bは、UEに無線送信される。
このように、上位装置(aGW)から送信されるRTP/UDP/IP(音声呼)またはTCP/IP(パケット呼)のデータは、各プロトコルのヘッダが付与されることにより、ヘッダが大きい。このため、無線区間という帯域幅の限られた区間を含むネットワークでは、無線区間の利用効率を向上するため、ヘッダ圧縮する機能が必要とされる。そこで、PDCPプロトコルは、前述したように、ROHCによりデータのヘッダ圧縮を行い、秘匿処理を行う。
図10は、UEのレイヤ2におけるダウンリンクのデータ処理を説明する図である。UEは、スケジューリングおよび自動再送処理に基づいて、eNBから受信した無線信号からデータ41a,41bを得る。この処理は、MACレイヤで行われる。
UEは、データ41a,41bの結合および自動再送処理を行い、データ42を得る。この処理は、RLCレイヤで行われる。
UEは、結合されたデータ42からPDCPヘッダを除去し、データ43を得る。また、UEは、PDCPヘッダを除去したデータ43の秘匿を解除し、データ44を得る。さらに、UEは、秘匿解除したデータ44のヘッダ伸張を行ってデータ45を得る。UEは、データ45の伸張されたヘッダをCRC(Cyclic Redundancy Checking)などでチェックし、ヘッダ情報が正常であった場合、上位レイヤの処理を行う。この秘匿解除およびデータ伸張処理は、PDCPレイヤで行われる。
なお、アップリンクにおけるレイヤ2の処理も、図9、図10と同様の処理となる。すなわち、UEが図9の処理を行い、eNBが図10の処理を行うことになる。
図11は、秘匿処理を説明する図である。S3Gシステムでは、3GPPにおいて“KASUMI”と称される暗号アルゴリズムの採用が検討されている。この暗号アルゴリズムは、共通鍵暗号方式で、f8と呼ばれる演算により秘匿処理を行い、復号処理においてもこのf8の演算により、復号処理を行う。
図には、キー算出部51a,52aおよびEOR(Exclusive-OR)部51b,52bが示してある。図11では、キー算出部51aとEOR部51bでデータを秘匿化し、キー算出部52aとEOR部52bで秘匿化したデータを復元するように示してある。
キー算出部51aには、HFN(Hyper Frame Number)とSN(Sequence Number)で構成されるCOUNT−C、CK(Ciphering Key)、BEARER、DIRECTION、およびLENGTHなどの秘匿パラメータが入力される。キー算出部51aは、f8と呼ばれるアルゴリズムを用いて、入力される秘匿パラメータに基づき、KSB(KEY STREAM BLOCK)を算出する。
EOR部51bには、キー算出部51aで算出されたKSBと秘匿化されるデータ(PLAINTEXTBLOCK)が入力される。EOR部51bは、KSBとデータとを排他的演算して、秘匿化されたデータ(CIPHERTEXTBLOCK)を算出する。
キー算出部52aとEOR部52bは、キー算出部51aとEOR部51bと同様の機能を有する。EOR部52bは、秘匿化されたデータを、キー算出部52aから出力されるKSBで排他的演算することにより、秘匿化されたデータを復元し、元のデータを得る。
UEとeNBは、図の秘匿処理機能を有している。例えば、eNBは、キー算出部51aとEOR部51bによって秘匿化したデータをUEに無線送信し、UEから受信した秘匿化されたデータを、キー算出部52aとEOR部52bによって復元する。また、UEは、キー算出部51aとEOR部51bによって秘匿化したデータをeNBに無線送信し、eNBから受信した秘匿化されたデータを、キー算出部52aとEOR部52bによって復元する。これにより、eNBとUEは、それぞれダウンリンク用の秘匿パラメータと、アップリンク用の秘匿パラメータを持つことになる。
キー算出部51a,52aに入力される秘匿パラメータのCOUNT−Cは、HFNと、PDCPレイヤで付与されるSNとで構成される合計32ビットの秘匿シーケンス番号である。HFNは、SNの周期ごとに1ずつインクリメントされるものである。従って、KSBは、送信側と受信側で変化し、適正なデータの秘匿および復元が行われるには、一致している必要がある。すなわち、送信側と受信側でHFNがずれると、データを適正に復元することができなくなるため、HFNは、送信側と受信側とで同期している必要がある。
図12は、秘匿処理の同期外れを説明する図である。図のデータ61は、送信側(例えば、ダウンリンクのeNB)のヘッダ圧縮および秘匿処理されたデータを示している。データ62は、受信側(例えば、ダウンリンクのUE)の秘匿解除処理およびヘッダ伸張処理前のデータを示している。データ63は、受信側のヘッダ伸張処理後のデータを示している。
データ61aは、IR(Instruction)ヘッダを有し、その後に送信されるデータより大きい。これは、受信側で圧縮されたデータを伸張するためのコンテキスト情報(背景情報)を格納しているからである。
図の矢印A1で、送信側と受信側の秘匿同期が外れたとする。すなわち、送信側と受信側のHFNが異なった値をとったとする。この場合、送信側と受信側で異なるKSBが算出されるため、矢印A2以降に受信されるデータ62は、誤ったデータとして得られる。
受信側の次の処理として、データ伸張が行われるが、誤ったデータ62とすでに受信済みの正常なコンテキスト情報とでヘッダ伸張処理が行われる。従って、伸張されたヘッダ情報には、誤りが混入し、ヘッダ伸張後の正常性確認で、矢印A3のデータ63は破棄されることになる。
図13は、秘匿同期処理を説明するシーケンス図である。図には、UEのPDCPレイヤ(UE_PDCP)とeNBのPDCPレイヤ(eNB_PDCP)とのやり取りが示してある。
UE_PDCPとeNB_PDCPは、それぞれ、上述したようにダウンリンク用の秘匿パラメータとアップリンク用の秘匿パラメータを持っている。UE_PDCPとeNB_PDCPは、ダウンリンク通信を行う場合、ダウンリンク用の秘匿パラメータでデータの秘匿処理を行って、無線通信を行う。また、UE_PDCPとeNB_PDCPは、アップリンク通信を行う場合、アップリンク用の秘匿パラメータでデータの秘匿処理を行って、無線通信を行う。なお、図13では、アップリンク(UEが送信側、eNBが受信側)における処理が示してある。
受信側のeNB_PDCPは、UEから受信したアップリンクデータのヘッダ伸張処理を行い、ヘッダ伸張されたヘッダのヘッダチェックを行う。例えば、伸張処理されたヘッダのCRCチェックを行う。
受信側のeNB_PDCPは、ヘッダチェックにより、ヘッダが誤ったものであると所定回数連続して判断した場合、秘匿の同期外れと判断する。例えば、受信側のeNB_PDCPは、図に示すように、6回連続してヘッダ伸張に失敗した場合、同期外れと判断する。
受信側のeNB_PDCPは、送信側のUE_PDCPの処理をリセットするため、リセット情報をUE_PDCPに送信する。このとき、アップリンク用の秘匿パラメータ(HFN)も送信する。例えば、図の矢印A11に示すように、Reset(リセット情報)とUL(Up Link)秘匿情報(秘匿パラメータ)とをPDCPの制御フレーム(Cntl)でUE_PDCPに送信する。
送信側のUE_PDCPは、受信側のeNB_PDCPからリセット情報と秘匿パラメータを受信すると、UE_PDCPの処理をリセットし、受信した秘匿パラメータをセットする。これにより、アップリンク通信の秘匿処理を同期させることができる。
送信側のUE_PDCPは、受信側のeNB_PDCPからリセット情報とアップリンク用の秘匿パラメータを受信すると、リセット情報を受信した旨と、ダウンリンク用の秘匿パラメータとを受信側のeNB_PDCPに送信する。例えば、図の矢印A12に示すように、Reset_ACK(リセット応答)とDL(Down Link)秘匿情報とを制御フレームでeNB_PDCPに送信する。これにより、ダウンリンク通信の秘匿処理を同期させることができる。
なお、上記では、アップリンクを例に説明したがダウンリンクの場合も同様である。この場合、eNBが送信側、UEが受信側となる。
図14は、秘匿処理の同期合わせを説明する図である。図のデータ71は、送信側のヘッダ圧縮および秘匿処理されたデータを示している。データ72は、受信側の秘匿解除処理後の、ヘッダ伸張処理前のデータを示している。以下では、アップリンクを例に説明し、送信側はUE、受信側はeNBとする。
データ71aは、IRヘッダを有したデータである。IRヘッダには、受信側で圧縮されたデータを伸張するためのコンテキスト情報が格納されている。
図の矢印A21において、送信側と受信側の秘匿同期が外れたとする。すなわち、送信側と受信側のHFNが異なった値をとったとする。この場合、送信側と受信側で異なるKSBが算出されるため、矢印A22で受信されるデータ72は、誤ったデータとして得られる。
受信側は、誤ったデータ72を取得した場合、適正にヘッダ伸張することができない。受信側は、ヘッダ伸張の失敗を所定回数連続して検出し、秘匿の同期外れを判断する。
受信側は、同期外れを検出すると、図のデータ72aに示すように、リセット情報とUL秘匿情報とを含む制御フレームを送信側に送信する。
送信側は、受信側からの制御フレームを受信すると、PDCPレイヤの処理をリセットし、制御フレームに含まれるULのHFNを秘匿処理にセットする。これにより、アップリンク通信の秘匿同期をとることができる。
また、送信側は、図のデータ71bに示すように、リセット情報を受信した旨とDL秘匿情報とを含む制御フレームを受信側に送信する。
受信側は、送信側からの制御フレームを受信すると、PDCPレイヤの処理をリセットし、制御フレームに含まれるDLのHFNを秘匿処理にセットする。これにより、ダウンリンク通信の秘匿同期をとることができる。
以後、送信側と受信側は、適正なデータ通信を再開することができる。
なお、同期外れの判断回数を6回とし、データ送信間隔を20msとすると、120msで秘匿同期外れを検出し、対向側とリセットプロシージャを実施して秘匿同期をとることができる。
図15は、秘匿同期処理を詳細に説明するシーケンス図である。図には、eNBからUEへデータ通信が行われるダウンリンクの例が示してある。また、図のROHC、Ciphering、およびCNT(Control)は、eNBとUEのPDCPの機能を示している。CNTは、PDCPレイヤ全体を制御し、PDCPの状態管理やPDCPのヘッダ処理などを行う。Cipheringは、PDCPの秘匿/秘匿解除処理を行う。ROHCは、ヘッダ圧縮/伸張処理を行う。なお、図の実線矢印は、U−plane信号(ユーザデータ)の流れを示し、点線は、eNB、UE内の制御信号の流れを示している。
ステップS1a,S1bに示すように、eNBとUEのダウンリンク用のHFN(DL_HFN)と、アップリンク用のHFN(UL_HFN)の同期がずれたとする。例えば、図に示すように、eNBのDL_HFNはA、UEのDL_HFNはBとなり、ダウンリンク通信の秘匿同期がずれたとする。また、eNBのUL_HFNはX、UEのUL_HFNはYとなり、アップリンク通信の秘匿同期がずれたとする。
ステップS2に示すように、eNBのROHC、Ciphering、およびCNTは、aGWから受信したデータのヘッダ圧縮、秘匿処理、およびPDCPのヘッダ処理を実行し、UEへ送信する。
UEのCNT、Ciphering、およびROHCは、eNBから受信したデータのPDCPのヘッダ処理、秘匿解除処理、およびヘッダ伸張処理を行う。
ステップS1a,1bで説明したように、eNBとUEでDL_HFNが異なる。このため、UEのCipheringでは、ダウンリンクデータの秘匿が間違って解除され、ヘッダ情報に誤りが含まれることになる。そして、UEのROHCでのヘッダ伸張処理後のヘッダチェックでは、ヘッダ異常(CRCNG)が検出される。
ステップS3に示すように、UEのROHCは、ヘッダ伸張の連続失敗する数をカウントし、その値が所定値になると、秘匿同期エラーが発生していることを示すErr_IndicationをCNTに送る。例えば、図に示すように、CRCNGを5回検出すると、CNTにErr_Indicationを送信する。
ステップS4に示すように、UEのCNTは、ROHCからErr_Indicationを受信すると、ROHCにリセット処理を行うように要求するReset_ReqをROHCに送信する。
ステップS5に示すように、UEのROHCは、CNTからのReset_Reqを受けてリセットプロシージャを実行し、リセット要求に対する応答であるReset_ackをCNTに送信する。
ステップS6に示すように、UEのCNTは、ROHCからReset_ackを受信すると、Cipheringに対しReset_Reqを送信する。
ステップS7に示すように、UEのCipheringは、CNTからのReset_Reqを受けてリセットプロシージャを実行し、Reset_ackをCNTに送信する。このとき、Cipheringは、秘匿処理に使用しているDL_HFNの値をHFNI(HFN Indicator)に設定し、CNTに送信する。図の例では、HFNI=Bを設定し、CNTに送信する。
ステップS8に示すように、UEのCNTは、対向装置であるeNBに対し、リセット情報とHFNI(B)とを制御フレーム(コントロールPDU(PDU:Protocol Data Unit))に含めて送信する。
ステップS9に示すように、eNBのCNTは、UEからコントロールPDUを受信すると、ROHCに対し、Reset_Reqを送信する。
ステップS10に示すように、eNBのROHCは、CNTからのReset_Reqを受けてリセットプロシージャを実行し、リセット要求に対する応答であるReset_ackをCNTに送信する。
ステップS11に示すように、eNBのCNTは、ROHCからReset_ackを受信すると、Cipheringに対しReset_Reqを送信する。このとき、eNBのCNTは、UEから受信したHFNIもCipheringに送信する。
ステップS12に示すように、eNBのCipheringは、CNTからのReset_Reqを受けてリセットプロシージャを実行し、秘匿処理機能をリセットする。また、CNTから受信したHFNIの値を、DL_HFNに設定する。このとき、1を加算して設定する。例えば、図に示すように、B+1をDL_HFNに設定する。
ステップS13に示すように、eNBのCipheringは、Reset_Reqに対する応答であるReset_ackをCNTに送信する。このとき、Cipheringは、アップリンクの秘匿処理に使用しているUL_HFNの値をHFNIに設定し、CNTに指示する。図の例では、HFNI=Xを設定し、CNTに送信する。
ステップS14に示すように、eNBのCNTは、対向装置であるUEに対し、ステップS8のコントロールPDUの応答を示すリセットアクノリッジ(RESET_ACK)とHFNI(X)とをコントロールPDUに含めて送信する。
ステップS15に示すように、UEのCNTは、eNBからコントロールPDUを受信すると、Cipheringに対し、リセット完了を示すReset_compを送信する。このとき、eNBから受信したHFNIもCipheringに送信する。
ステップS16に示すように、UEのCipheringは、CNTからのReset_compを受けて、eNBから受信したHFNIをUL_HFNに設定する。このとき、1を加算して設定する。例えば、図に示すように、X+1をUL_HFNに設定する。
また、eNBのCipheringは、DL_HFNの値に1を加算する。例えば、図に示すようにDL_HFNの値をB+1にする。
ステップS17に示すように、eNBのCipheringは、UL_HFNの値に1を加算する。例えば、図に示すようにUL_HFNの値をX+1にする。
以上の処理によって、eNBとUEのDL_HFNとUL_HFNの値が同期する。
このように、ヘッダの伸張失敗に基づいて、eNBとUEとの秘匿同期外れを検出する。そして、PDCPレイヤにて、対向側にHFNを通知し合うようにした。これにより、eNBとUEとの秘匿同期を合わせることができる。
なお、図15では、eNBとUEは、通知し合うHFNの値に1を加算してCiphering設定をするようにしたが、もちろん、1を加算することなく、通知し合ったHFNの値でCipheringの設定を行うようにしてもよい。
また、上記では、UEは、DL_HFNのみを対向側のeNBに送信したが、UL_HFNも送信するようにしてもよい。この場合、対向側のeNBは、例えば、ステップS14で、UL_HFNをUEに送信する必要はない。
また、上記では、ダウンリンクを例に説明したが、アップリンクにおいても同様の動作となる。例えば、図のeNBとUEが入れ替わるだけである。
図16は、ダウンリンク時のHFNの同期を説明する図である。まず、UE側において、ダウンリンクデータのヘッダ伸張の失敗が所定回数連続して検出され、HFNの同期外れを検出したとする。
図に示すように、UEは、DL_HFNをHFNIに設定する。そして、リセット情報とHFNIを含むコントロールPDUをeNBに送信する。
eNBは、UEから送信されたコントロールPDUからHFNIを取得し、取得したHFNIに設定されているDL_HFNを自己のDL_HFNに設定する。これにより、eNBとUEのDL_HFNの同期がとられる。
次に、eNBは、自己のUL_HFNをHFNIに設定する。そして、リセット情報の応答を示すリセットアクノリッジとHFNIとを含むコントロールPDUをUEに送信する。
UEは、eNBから送信されたコントロールPDUからHFNIを取得し、取得したHFNIに設定されているeNBのUL_HFNを自己のUL_HFNに設定する。これにより、eNBとUEのUL_HFNの同期がとられる。
このようにして、eNBとUEは、ダウンリンク時のHFNの同期をとることができる。なお、図16では、HFIの値を1加算していないが、図15で説明したように、HFNの値の設定時に1を加算するようにしてもよい。
図17は、アップリンク時のHFNの同期を説明する図である。まず、eNB側において、アップリンク通信のヘッダ伸張の失敗が所定回数連続して検出され、HFNの同期外れを検出したとする。
図に示すように、eNBは、UL_HFNをHFNIに設定する。そして、リセット情報とHFNIを含むコントロールPDUをUEに送信する。
UEは、eNBから送信されたコントロールPDUからHFNIを取得し、取得したHFNIに設定されているeNBのUL_HFNを自己のUL_HFNに設定する。これにより、eNBとUEのUL_HFNの同期がとられる。
次に、UEは、自己のDL_HFNをHFNIに設定する。そして、リセット情報の応答を示すリセットアクノリッジとHFNIとを含むコントロールPDUをeNBに送信する。
eNBは、UEから送信されたコントロールPDUからHFNIを取得し、取得したHFNIに設定されているUEのDL_HFNを自己のDL_HFNに設定する。これにより、eNBとUEのDL_HFNの同期がとられる。
このようにして、eNBとUEは、アップリンク時のHFNの同期をとることができる。なお、図17では、HFIの値を1加算していないが、図15で説明したように、HFNの値の設定時に1を加算するようにしてもよい。
図18は、eNBの機能ブロック図である。図に示すように、eNB80は、eNB_PDCP部81、RLC/MAC/PHY部82、および呼制御部83を有している。eNB_PDCP部81は、PDCPレイヤによって実現される機能であり、RLC/MAC/PHY部82は、RLC/MAC/PHYレイヤによって実現される機能である。なお、図には、aGW91およびUE92も示してある。また、図の実線矢印は、U−plane信号の流れを示し、点線矢印は、装置内での制御信号の流れを示している。
eNB_PDCP部81は、PDCP_ROHC部81a、PDCP_Ciph部81b、およびPDCP_CNT部81cを有している。PDCP_ROHC部81aの機能は、図15で説明したeNBのROHCの機能に対応し、PDCP_Ciph部81bの機能は、Cipheringの機能に対応し、PDCP_CNT部81cは、CNTの機能に対応する。
PDCP_ROHC部81aは、aGW91から受信したユーザデータのヘッダ圧縮を行い、ヘッダ圧縮したユーザデータをPDCP_Ciph部81bに出力する。また、PDCP_ROHC部81aは、PDCP_Ciph部81bで秘匿解除されたUE92からのユーザデータのヘッダ伸張を行い、aGW91に送信する。
また、PDCP_ROHC部81aは、秘匿処理の同期外れを検出する。RDCP_ROHC部81aは、例えば、CRCによってヘッダ伸張されたユーザデータのヘッダチェックを行う。PDCP_ROHC部81aは、所定回数連続してヘッダのCRCエラーを検出すると、秘匿の同期外れと判断し、PDCP_CNT部81cに通知する。
PDCP_Ciph部81bは、PDCP_ROHC部81aでヘッダ圧縮されたユーザデータの秘匿処理を行い、秘匿処理したユーザデータをPDCP_CNT部81cに出力する。また、PDCP_Ciph部81bは、PDCP_CNT部81cから出力されるUE92からのユーザデータの秘匿解除処理を行い、PDCP_ROHC部81aに出力する。
また、PDCP_Ciph部81bは、PDCP_CNT部81cからの要求に基づいて、秘匿処理に使用しているHFNをPDCP_CNT部81cに通知する。
PDCP_CNT部81cは、PDCPレイヤ全体を制御し、PDCPの状態管理やPDCPのヘッダ処理などを行う。例えば、PDCP_CNT部81cは、PDCP_Ciph部81bから出力されるユーザデータのPDCPヘッダ処理を行い、RLC/MAC/PHY部82に出力する。また、PDCP_CNT部81cは、RLC/MAC/PHY部82から出力されるUE92のユーザデータのPDCPヘッダ処理を行い、PDCP_Ciph部81bに出力する。
また、PDCP_CNT部81cは、PDCP_ROHC部81aから秘匿同期外れの通知を受けると、秘匿同期をとるための処理を開始し、PDCP_Ciph部81bから通知されるHFNをUE92に送信するため、コントロールPDUを生成する。
RLC/MAC/PHY部82は、ユーザデータのスケジューリングや自動再送処理を行って、UE92と無線通信を行う。
呼制御部83は、呼処理を行う。PDCP_CNT部81cは、呼制御部83の呼処理に基づいて、PDCPの状態管理を行う。
図19は、UEの機能ブロック図である。図に示すように、UE100は、UE_PDCP部101、RLC/MAC/PHY部102、および呼制御部103を有している。UE_PDCP部101は、PDCPレイヤによって実現される機能であり、RLC/MAC/PHY部102は、RLC/MAC/PHYレイヤによって実現される機能である。なお、図には、eNB111も示してある。また、図の実線矢印は、U−plane信号の流れを示し、点線矢印は、装置内での制御信号の流れを示している。
UE_PDCP部101は、PDCP_ROHC部101a、PDCP_Ciph部101b、およびPDCP_CNT部101cを有している。PDCP_ROHC部101aの機能は、図15で説明したUEのROHCの機能に対応し、PDCP_Ciph部101bの機能は、Cipheringの機能に対応し、PDCP_CNT部101cは、CNTの機能に対応する。
PDCP_ROHC部101aは、eNB111へ送信するユーザデータのヘッダ圧縮を行い、ヘッダ圧縮したユーザデータをPDCP_Ciph部101bに出力する。また、PDCP_ROHC部101aは、PDCP_Ciph部101bで秘匿解除されたeNB111からのユーザデータのヘッダ伸張を行い、図示していない上位レイヤに出力する。
また、PDCP_ROHC部101aは、秘匿処理の同期外れを検出する。PDCP_ROHC部101aは、例えば、CRCによってヘッダ伸張されたユーザデータのヘッダチェックを行う。PDCP_ROHC部101aは、所定回数連続してヘッダのCRCエラーを検出すると、秘匿の同期外れと判断し、PDCP_CNT部101cに通知する。
PDCP_Ciph部101bは、PDCP_ROHC部101aでヘッダ圧縮されたユーザデータの秘匿処理を行い、秘匿処理したユーザデータをPDCP_CNT部101cに出力する。また、PDCP_Ciph部101bは、PDCP_CNT部101cから出力されるeNB111からのユーザデータの秘匿解除処理を行い、PDCP_ROHC部101aに出力する。
また、PDCP_Ciph部101bは、PDCP_CNT部101cからの要求に基づいて、秘匿処理に使用しているHFNをPDCP_CNT部101cに通知する。
PDCP_CNT部101cは、PDCPレイヤ全体を制御し、PDCPの状態管理やPDCPのヘッダ処理などを行う。例えば、PDCP_CNT部101cは、PDCP_Ciph部101bから出力されるユーザデータのPDCPヘッダ処理を行い、RLC/MAC/PHY部102に出力する。また、PDCP_CNT部101cは、RLC/MAC/PHY部102から出力されるeNB111からのユーザデータのPDCPヘッダ処理を行い、PDCP_Ciph部101bに出力する。
また、PDCP_CNT部101cは、PDCP_ROHC部101aから秘匿同期外れの通知を受けると、秘匿同期をとるための処理を開始し、PDCP_Ciph部81bから通知されるHFNをUE92に送信するため、コントロールPDUを生成する。
RLC/MAC/PHY部102は、ユーザデータのスケジューリングや自動再送処理を行って、eNB111と無線通信を行う。
呼制御部103は、呼処理を行う。PDCP_CNT部101cは、呼制御部103の呼処理に基づいて、PDCPの状態管理を行う。
図20は、PDCPのPDUフォーマットの例を示した図である。図に示すように、PDCPのPDUフォーマットは、PDU_Type、RSN、Control_Type、HFNI、およびPadから構成される。
PDU_Typeは、PDCPのPDUの型を決める。例えば、PDU_Typeに格納される値によって、PDCPのPDUは、データPDU、シーケンスナンバPDU、または、図15のステップS8,S14で説明したコントロールPDUとなる。なお、図20に示すPDUは、コントロールPDUのフォーマットの例を示している。
RSNには、リセットプロシージャごとにトグルされる値が格納される。RSNは、第2の実施の形態で説明する。
Control_Typeは、図20のコントロールPDUの制御タイプを決める。例えば、Control_Typeに格納される値によって、図15のステップS8で通信されるリセットPDUであるか、ステップS14で通信されるリセットアクノリッジPDUであるかを示す。
HFNIには、HFNの値が格納される。COUNT−Cは32ビットでPDCP_SNは16ビット構成なのでHFNIは16ビットとなる。Padには、パディングデータが格納される。
図21は、PDU_Typeを説明する図である。PDU_Typeは、3ビットのデータで表される。PDU_Typeが000の場合、PDCPのPDUは、PDCPデータのPDUとなる。PDU_Typeが001の場合、PDCPのPDUは、PDCPシーケンスナンバのPDUとなる。PDU_Typeが010の場合、PDCPのPDUは、PDCPコントロールのPDUとなる。
なお、図20は、PDU_Typeが010の場合のフォーマット(PDCPコントロールのPDU)を示している。また、PDU_Type010は、新しく追加したものである。すなわち、図20のPDUは、PDCPレイヤで秘匿同期をとるために新しく追加したPDUである。
図22は、PDCPシーケンスナンバのPDUのフォーマット例を示した図である。図22のフォーマットは、PDU_Typeが001の場合(PDCPシーケンスナンバPDU)のPDUフォーマットを示している。
PIDには、データの圧縮状況を示す情報が格納される。シーケンスナンバには、PDCPのシーケンス番号が格納される。
図23は、図20のPDUフォーマットを詳細に説明する図である。図20のControl_Typeには、図23に示すように3ビットの値が格納される。001で図20のコントロールPDUの制御タイプがリセットPDUであることを示す。010で図20のコントロールPDUの制御タイプがリセットアクノリッジPDUであることを示す。
なお、図15のステップS8で通信されるコントロールPDUのControl_Typeは、001である。ステップS14で通信されるコントロールPDUのControl_Typeは、010である。
図20のRSNには、図23に示すように1ビットの値が格納される。RSNの値は、リセットプロシージャごとに値が0,1と交互に変化する。RSNについては、第2の実施の形態で説明する。
HFNIには、COUNT−CのMSB(Most Significant Bit)側の16ビットの値が格納される。Padには、パディングデータが格納される。
このように、eNBとUEは、秘匿処理の同期外れを検出する。そして、eNBとUEは、対向側に対し、PDCPレイヤにて秘匿同期情報を通知するようにした。これにより、eNBとUEは、秘匿処理の再同期をとることができる。
次に、本発明の第2の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第1の実施の形態では、秘匿同期外れを検出した装置は、秘匿同期のための情報を対向側の装置に1回だけ通知した。第2の実施の形態では、対向側の装置からアクノリッジが返ってくるまで繰り返し、秘匿同期のための情報を対向側の装置に通知する。
図24は、第2の実施の形態に係る秘匿同期処理を説明するシーケンス図である。図には、UEのPDCPレイヤ(UE_PDCP)とeNBのPDCPレイヤ(eNB_PDCP)とのやり取りが示してある。
UE_PDCPとeNB_PDCPは、それぞれ、上述したようにダウンリンク用の秘匿パラメータとアップリンク用の秘匿パラメータを持っている。UE_PDCPとeNB_PDCPは、ダウンリンク通信を行う場合、ダウンリンク用の秘匿パラメータでデータの秘匿処理を行って、無線通信を行う。また、UE_PDCPとeNB_PDCPは、アップリンク通信を行う場合、アップリンク用の秘匿パラメータでデータの秘匿処理を行って、無線通信を行う。なお、図24では、アップリンク(UEが送信側、eNBが受信側)における処理が示してある。
受信側のeNB_PDCPは、UEから受信したアップリンクデータのヘッダ伸張処理を行い、ヘッダ伸張されたヘッダのヘッダチェックを行う。例えば、伸張処理されたヘッダのCRCチェックを行う。
受信側のeNB_PDCPは、ヘッダチェックにより、ヘッダが誤ったものであると所定回数連続して判断した場合、秘匿の同期外れと判断する。例えば、受信側のeNB_PDCPは、図に示すように、6回連続してヘッダ伸張に失敗した場合、同期外れと判断する。
受信側のeNB_PDCPは、送信側のUE_PDCPの処理をリセットするためにリセット情報を送信する。また、このとき、アップリンク用の秘匿パラメータ(HFN)を送信する。例えば、図の矢印A31に示すように、ResetとUL秘匿情報とをPDCPの制御フレームでUE_PDCPに送信する。
受信側のeNB_PDCPから送信される制御フレームは、矢印A31に示すように、無線状態の悪化などによって欠落したとする。この場合、送信側のUEは、eNB_PDCPから制御フレームを受信していないので、制御フレームの受信応答を示すアクノリッジをeNB_PDCPに返さない。受信側のeNB_PDCPは、送信側のUEからアクノリッジが帰ってくるまで、図の矢印A32に示すように、制御フレームを再送する。制御フレームの再送は、例えば、タイマなどによって所定周期で行うようにする。
図の矢印A33に示すように、UE_PDCPは、制御フレームを受信したとする。送信側のUE_PDCPは、受信側のeNB_PDCPからリセット情報と秘匿パラメータを受信すると、UE_PDCPの処理をリセットし、受信した秘匿パラメータをセットする。これにより、アップリンク用の秘匿処理を同期させることができる。
送信側のUE_PDCPは、受信側のeNB_PDCPからリセット情報とアップリンク用の秘匿パラメータを受信すると、リセット情報を受信した旨と、ダウンリンク用の秘匿パラメータとを受信側のeNB_PDCPに送信する。例えば、図の矢印A34に示すように、Reset_ACKとDL秘匿情報とを含む制御フレームをeNB_PDCPに送信する。これにより、ダウンリンク用の秘匿処理を同期させることができる。受信側のeNB_PDCPは、UE_PDCPからアクノリッジを受信したことにより、再送処理を終了する。
なお、上記では、アップリンクを例に説明したがダウンリンクの場合も同様である。この場合、eNBが送信側、UEが受信側となる。
このように、受信側のeNB_PDCPは、送信側のUE_PDCPから、リセット要求に対するアクノリッジが返ってくるまで、繰り返し、リセット要求を行う。
図25は、秘匿同期処理を詳細に説明するシーケンス図である。図に示すeNB(PDCP)、UE(PDCP)、ROHC、Ciphering、およびCNTは、図15と同様であり、その説明を省略する。ただし、UEのCNTがコントロールPDUを再送するところが異なる。なお、図では、eNBとUEのダウンリンク用のDL_HFNと、アップリンク用のUL_HFNの同期がずれているとする。
ステップS21に示すように、eNBのROHC、Ciphering、およびCNTは、aGWから受信したデータのヘッダ圧縮、秘匿処理、およびPDCPのヘッダ処理を実行し、UEへ送信する。
UEのCNT、Ciphering、およびROHCは、eNBから受信したデータのPDCPのヘッダ処理、秘匿解除処理、およびヘッダ伸張処理を行う。
上述したように、eNBとUEでDL_HFNが異なる。このため、UEのCipheringでは、データの秘匿が間違って解除され、ヘッダ情報に誤りが含まれることになる。そして、UEのROHCでのヘッダ伸張処理後のヘッダチェックでは、ヘッダ異常(CRCNG)が検出される。
ステップS22に示す処理は、図15のステップS3〜S7と同様であり、その説明を省略する。
ステップS23に示すように、UEのCNTは、対向装置であるeNBに対し、リセット情報(図20のControl_Typeが001)とHFNIとRSNを含むコントロールPDU送信する。なお、ステップS23のコントロールPDUは、無線送信中に欠落したとする。また、ステップS23のRSNの値は0とする。
UEから送信されたコントロールPDUは、無線送信中に欠落しているので、eNBは、コントロールPDUを受信しない。このため、eNBは、コントロールPDUの応答を示すコントロールPDU(図20のControl_Typeが010)をUEに返さない。そこで、UEのCNTは、ステップS24に示すように、対向装置であるeNBに対し、ステップS23のコントロールPDUを再送する。ただし、RSNの値は1にする。なお、ステップS24のコントロールPDUも、無線送信中に欠落したとする。
UEから送信されたステップS24のコントロールPDUは、無線送信中に欠落しているので、eNBは、コントロールPDUを受信しない。このため、eNBは、コントロールPDUの応答を示すコントロールPDUをUEに返さない。そこで、UEのCNTは、ステップS25に示すように、対向装置であるeNBに対し、ステップS23のコントロールPDUを再送する。ただし、RSNの値は0にする。なお、ステップS25のコントロールPDUは、無線送信に成功したとする。
ステップS26に示す処理は、図15のステップS9〜S13と同様であり、その説明を省略する。
ステップS27に示すように、eNBのCNTは、対向装置であるUEに対し、ステップS25の応答を示すリセットアクノリッジ(図20のControl_Typeが010)とHFNIとRSNとをコントロールPDUに含めて送信する。なお、RSNの値は、UEから受信したコントロールPDUのRSNの値にする。すなわち、ステップS25のRSNの値(0)を設定する。
ステップS28に示すように、UEのCNTは、eNBからコントロールPDUを受信すると、Cipheringに対し、リセット完了を示すReset_compを送信する。このとき、eNBから受信したHFNIもCipheringに送信する。
このように、UEは、ヘッダの伸張失敗に基づいて、eNBとUEとの秘匿同期外れを検出する。そして、PDCPレイヤにて、eNBにHFNを通知するとともに、この通知に対するアクノリッジが返ってくるまで、HFNを再送し続ける。これにより、eNBとUEとの秘匿同期を確実に合わせることができる。
また、RSN値は、コントロールPDUの送信ごとに0,1と交互に切替える。コントロールPDUを受信した側の装置は、受信したコントロールPDUに含まれるRSNの値を設定して送信側の装置に送り返す。これにより送信側の装置は、適正にコントロールPDUを送信できたことを確認できる。例えば、UEは、図25のステップS27において、RSNの値が1のコントロールPDUを受信した場合、受信したコントロールPDUを破棄し、再度、コントロールPDUをeNBに送信するようにする。
また、上記では、ダウンリンクを例に説明したが、アップリンクにおいても同様の動作となる。例えば、図のeNBとUEが入れ替わるだけである。
また、eNBとUEの機能は、図18、図19のブロック図と同様である。ただし、PDCP_CNT部は、相手側装置からリセットアクノリッジPDUのコントロールPDUを受信するまで、所定周期でリセットPDUのコントロールPDUを送信するところが異なる。また、PDCP_CNT部は、送信したRSNと同じRSNのリセットアクノリッジPDUのコントロールPDUを受信し、異なるRSNのリセットアクノリッジPDUのコントロールPDUを受信した場合にはそれを破棄する。
次に、本発明の第3の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。第2の実施の形態では、対向側の装置からリセットアクノリッジPDUが返ってくるまで繰り返し、リセットPDUを送信した。第3の実施の形態では、所定回数リセットPDUを送信しても、対向側装置からリセットアクノリッジPDUが返ってこない場合、プロトコルエラーと判断し、上位レイヤに対し、その旨を通知するようにする。
図26は、第3の実施の形態に係る上位レイヤと送受信されるメッセージを説明する図である。PDCPレイヤは、図に示すようなメッセージによって上位レイヤと通信を行う。
図の最左欄には、メッセージの種類が示してある。例えば、CPDCP−CONFIGは、PDCPの設定に関するメッセージであることを示す。CPDCP−RELEASEは、PDCPの解放(呼制御の解放)に関するメッセージであることを示す。CPDCP−RELOCは、PDCPの再設定に関するメッセージであることを示す。CPDCP−Statusは、PDCPの状態に関するメッセージであることを示す。なお、CPDCP−Statusは、新しく追加したメッセージである。
図の最上欄から2行目は、最左欄のメッセージのパラメータの特性を示す。例えば、Reqは、上位レイヤからPDCPレイヤに向けて送られるパラメータであることを示す。Indは、PDCPレイヤから上位レイヤに向けて送られるパラメータであることを示す。Respは、応答に関するパラメータであることを示す。Confは、処理の完了に関するパラメータであることを示す。
図の中欄は、メッセージのパラメータを示す。例えば、CPDCP−CONFIGのメッセージには、PDCP−Infoなどのパラメータがある。このパラメータは、上位のレイヤからPDCPレイヤに向けて送られるパラメータ(Req)である。また、CPDCP−Statusのメッセージには、EVCパラメータがある。EVCパラメータは、回復不可能なエラーの理由を示すパラメータであり、PDCPレイヤから上位レイヤに向けて送られるパラメータ(Ind)である。
図27は、秘匿同期処理を説明するシーケンス図である。図には、UEのPDCPレイヤ(UE_PDCP)とeNBのPDCPレイヤ(eNB_PDCP)とのやり取りが示してある。
UE_PDCPとeNB_PDCPは、それぞれ、上述したようにダウンリンク用の秘匿パラメータとアップリンク用の秘匿パラメータを持っている。UE_PDCPとeNB_PDCPは、ダウンリンク通信を行う場合、ダウンリンク用の秘匿パラメータでデータの秘匿処理を行って、無線通信を行う。また、UE_PDCPとeNB_PDCPは、アップリンク通信を行う場合、アップリンク用の秘匿パラメータでデータの秘匿処理を行って、無線通信を行う。なお、図27では、アップリンク(UEが送信側、eNBが受信側)における処理が示してある。
受信側のeNB_PDCPは、UEから受信したアップリンクデータのヘッダ伸張処理を行い、ヘッダ伸張されたヘッダのヘッダチェックを行う。例えば、伸張処理されたヘッダのCRCチェックを行う。
受信側のeNB_PDCPは、ヘッダチェックにより、ヘッダが誤ったものであると所定回数連続して判断した場合、秘匿の同期外れと判断する。例えば、受信側のeNB_PDCPは、図に示すように、6回連続してヘッダ伸張に失敗した場合、同期外れと判断する。
受信側のeNB_PDCPは、送信側のUE_PDCPの処理をリセットするためにリセット情報を送信する。また、このとき、アップリンク用の秘匿パラメータ(HFN)を送信する。例えば、図の矢印A41に示すように、ResetとUL秘匿情報とをPDCPの制御フレームでUE_PDCPに送信する。
受信側のeNB_PDCPから送信される制御フレームは、矢印A41に示すように、無線状態の悪化などによって欠落したとする。この場合、送信側のUEは、eNB_PDCPから制御フレームを受信していないので、制御フレームの受信応答を示すアクノリッジをeNB_PDCPに返さない。受信側のeNB_PDCPは、送信側のUEからアクノリッジが帰ってくるまで、図の矢印A42〜A46に示すように、制御フレームを再送する。制御フレームの再送は、例えば、タイマなどによって所定周期で行うようにする。
eNB_PDCPは、所定回数制御フレームをUE_PDCPに送信してもUE_PDCPからアクノリッジの制御フレームを受信しなかった場合、図の矢印A47に示すように、プロトコルエラー(回復不能な通信エラー)を検出する。図の例では、eNB_PDCPは、6回制御フレームをUE_PDCPに送信しても、アクノリッジの制御フレームを受信しなかった場合にプロトコルエラーを検出している。
eNB_PDCPは、プロトコルエラーを検出すると、矢印A48に示すように、上位レイヤ(upper_layer)にプロトコルエラーを通知する。eNB_PDCPは、図26で説明したCPDCP−StatusメッセージのEVCパラメータで上位レイヤにプロトコルエラーを通知する。
上位レイヤは、eNB_PDCPからCPDCP−Statusメッセージを受けると、矢印A49に示すようにUE_PDCPに対し、呼解放または再接続処理の要求を行う。また、上位レイヤは、矢印A50に示すように、eNB_PDCPに対し、PDCPを解放するメッセージであるCPDCP−RELEASEまたはPDCPの再設定を行うメッセージであるCPDCP−RELOCを通知する。eNB_PDCPは、上位レイヤからのメッセージを受けて、PDCPの解放または再設定を行う。
なお、上記では、アップリンクを例に説明したがダウンリンクの場合も同様である。この場合、eNBが送信側、UEが受信側となる。
このように、受信側のeNB_PDCPは、送信側のUE_PDCPから、リセット要求に対するアクノリッジが返ってくるまで、繰り返し、リセット要求を行う。そして、所定回数リセット要求を行ってもアクノリッジが返ってこない場合、上位レイヤにその旨を通知する。
図28は、秘匿同期処理を詳細に説明するシーケンス図である。図に示すeNB(PDCP)、UE(PDCP)、ROHC、Ciphering、およびCNTは、図25と同様であり、その説明を省略する。ただし、eNBのCNTは、コントロールPDUを所定回数UEに再送しても、UEからアクノリッジを受信しなかった場合、プロトコルエラーが生じたことを上位レイヤに通知するところが異なる。
ステップS31に示すように、eNBの上位レイヤは、UEの上位レイヤに対し、呼接続を行う。
ステップS32a,32bに示すように、eNBの上位レイヤは、eNBのCNTにCPDCP−Configメッセージを送り、呼接続が行われるようPDCPレイヤの設定を行う。UEの上位レイヤは、UEのCNTにCPDCP−Configメッセージを送り、呼接続が行われるようPDCPレイヤの設定を行う。
なお、図では、eNBとUEのダウンリンク用のDL_HFNと、アップリンク用のUL_HFNの同期がずれたとする。
ステップS33に示す処理は、図25のステップS21,S22と同様であり、その説明を省略する。
ステップS34に示す処理は、図25のステップS23,S24と同様であり、その説明を省略する。
ステップS35に示すように、eNBのCNTは、所定回数、所定の周期でリセットPDUをUEに送信しても、UEからリセットアクノリッジPDUを受信しない場合、プロトコルエラーが発生したと判断する。例えば、図に示すように、6回リセットPDUをUEに送信しても、リセットアクノリッジPDUを受信しない場合、プロトコルエラーが発生したと判断する。eNBのCNTは、上位レイヤに対し、CPDCP−Statusメッセージでプロトコルエラーが発生したことを上位レイヤに通知する。
ステップS36に示すように、eNBの上位レイヤは、eNBのCNTからのプロトコルエラーを受けて、UEの上位レイヤに対し、呼解放または再接続処理を行う。
ステップS37a,S37bに示すように、eNBの上位レイヤは、eNBのCNTにCPDCP−RELOCまたはCPDCP−RELEASEメッセージを送り、PDCPの再設定または解放を行う。また、UEの上位レイヤは、UEのCNTにCPDCP−RELOCまたはCPDCP−RELEASEメッセージを送り、PDCPの再設定または解放を行う。
このように、eNBは、秘匿同期外れを検出し、PDCPレイヤにて、対向側にリセットPDUを送信する。eNBは、所定回数リセットPDUを送信しても、UEからリセットアクノリッジを受信しない場合、上位レイヤに対し、プロトコルエラーを通知する。これにより、上位レイヤからPDCPレイヤの解放または再設定が可能となり、再度通信を試みることができる。
また、上記では、アップリンクを例に説明したが、ダウンリンクにおいても同様の動作となる。例えば、図のeNBとUEが入れ替わるだけである。
また、eNBとUEの機能は、図18、図19のブロック図と同様である。ただし、PDCP_CNT部は、相手側装置からリセットアクノリッジPDUのコントロールPDUを受信するまで、所定周期でリセットPDUのコントロールPDUを送信するところが異なる。また、送信したRSNと異なるRSNのリセットアクノリッジPDUのコントロールPDUを受信した場合、そのPDUを破棄する。また、相手側装置に所定回数リセットPDUを送信してもリセットアクノリッジPDUを受信しない場合、上位レイヤに対し、その旨のメッセージを送信する。
秘匿同期処理の概要を説明する図である。 第1の実施の形態に係る移動通信システムのシステム構成例を示した図である。 S3Gシステムと既存の回線交換型システムの音声呼プロトコルスタックを示した図である。 S3Gシステム同士の音声呼プロトコルスタックを示した図である。 S3Gシステムと既存の回線交換型システムのパケット呼プロトコルスタックを示した図である。 S3Gシステム同士のパケット呼プロトコルスタックを示した図である。 図3〜図6のプロトコルを説明した図である。 eNBのダウンリンクにおけるレイヤ2の機能を示したブロック図である。 eNBのレイヤ2におけるダウンリンクのデータ処理を説明する図である。 UEのレイヤ2におけるダウンリンクのデータ処理を説明する図である。 秘匿処理を説明する図である。 秘匿処理の同期外れを説明する図である。 秘匿同期処理を説明するシーケンス図である。 秘匿処理の同期合わせを説明する図である。 秘匿同期処理を詳細に説明するシーケンス図である。 ダウンリンク時のHFNの同期を説明する図である。 アップリンク時のHFNの同期を説明する図である。 eNBの機能ブロック図である。 UEの機能ブロック図である。 PDCPのPDUフォーマットの例を示した図である。 PDU_Typeを説明する図である。 PDCPシーケンスナンバのPDUのフォーマット例を示した図である。 図20のPDUフォーマットを説明する図である。 第2の実施の形態に係る秘匿同期処理を説明するシーケンス図である。 秘匿同期処理を詳細に説明するシーケンス図である。 第3の実施の形態に係る上位レイヤと送受信されるメッセージを説明する図である。 秘匿同期処理を説明するシーケンス図である。 秘匿同期処理を詳細に説明するシーケンス図である。
符号の説明
1 無線基地局装置
1a 秘匿同期外れ検出部
1b 秘匿同期情報通知部
2 端末

Claims (10)

  1. PDCPレイヤでデータ通信の秘匿化を行う移動通信システムにおいて、
    秘匿解除後における圧縮ヘッダの伸張失敗を検出すると、データを秘匿処理する秘匿パラメータに送受信側でずれがあるとみなして、秘匿同期外れを検出する秘匿同期外れ検出手段を含む送信側PDCPレイヤを有する送信装置と、
    前記秘匿同期外れが発生した場合、リセット情報と、自己が有している前記秘匿パラメータと、を含む秘匿同期情報を対向する前記送信装置へ通知する秘匿同期情報通知手段を含む受信側PDCPレイヤを有する受信装置と、
    を備え、
    前記送信装置は、前記秘匿同期情報を受信すると、前記リセット情報により、前記送信側PDCPレイヤの現在の秘匿処理をリセットし、前記受信装置から通知された前記秘匿パラメータをセットして秘匿処理を同期させる、
    ことを特徴とする移動通信システム。
  2. 前記受信装置は、前記送信装置から前記秘匿同期情報の通知に対する応答情報を受信する応答受信手段を有することを特徴とする請求項1記載の移動通信システム。
  3. 前記応答情報には、前記送信装置の前記秘匿同期情報が含まれていることを特徴とする請求項2記載の移動通信システム。
  4. 前記秘匿同期情報通知手段は、前記応答情報が受信されるまで、前記送信装置に対して前記秘匿同期情報を再送することを特徴とする請求項2記載の移動通信システム。
  5. 前記受信装置は、前記秘匿同期情報通知手段が前記秘匿同期情報を所定回数再送しても、前記応答受信手段が前記送信装置から前記応答情報を受信しなかった場合、前記PDCPレイヤの上位レイヤに対し、通信エラーが発生したことを通知するエラー通知手段を有することを特徴とする請求項4記載の移動通信システム。
  6. 前記秘匿同期外れ検出手段は、前記伸張失敗を所定回数連続して検出した場合に前記秘匿同期外れを検出することを特徴とする請求項1記載の移動通信システム。
  7. 前記秘匿同期情報には、前記データを秘匿処理する暗号キーを生成するためのパラメータが含まれることを特徴とする請求項1記載の移動通信システム。
  8. PDCPレイヤでデータ通信の秘匿化を行う移動通信方法において、
    送信装置内の送信側PDCPレイヤは、秘匿解除後における圧縮ヘッダの伸張失敗を検出すると、データを秘匿処理する秘匿パラメータに送受信側でずれがあるとみなして、秘匿同期外れを検出し、
    受信装置内の受信側PDCPレイヤは、前記秘匿同期外れが発生した場合、リセット情報と、自己が有している前記秘匿パラメータと、を含む秘匿同期情報を対向する前記送信側PDCPレイヤへ通知し、
    前記送信装置は、前記秘匿同期情報を受信すると、前記リセット情報により、前記送信側PDCPレイヤの処理をリセットし、前記受信装置から通知された前記秘匿パラメータをセットして秘匿処理を同期させる、
    ことを特徴とする移動通信方法。
  9. 端末と無線通信を行う無線基地局装置において、
    秘匿解除後における圧縮ヘッダの伸張失敗を検出すると、データを秘匿処理する秘匿パラメータに送受信間でずれがあるとみなして、秘匿同期外れを検出する秘匿同期外れ検出手段と、
    対向側で前記秘匿同期外れが発生した場合、リセット情報と、自己が有している前記秘匿パラメータと、を含む秘匿同期情報を対向側へ通知する秘匿同期情報通知手段と、
    を含むPDCPレイヤを備え、
    当該無線基地局装置で前記秘匿同期外れが発生して、前記端末から前記秘匿同期情報が通知された場合、前記PDCPレイヤは、前記リセット情報により、現在の秘匿処理をリセットし、前記端末から通知された前記秘匿パラメータをセットして秘匿同期を実行する、
    ことを特徴とする無線基地局装置。
  10. 秘匿解除後における圧縮ヘッダの伸張失敗を検出すると、データを秘匿処理する秘匿パラメータに送受信側でずれがあるとみなして、秘匿同期外れを検出する秘匿同期外れ検出手段と、
    対向側で前記秘匿同期外れが発生した場合、リセット情報と、自己が有している前記秘匿パラメータと、を含む秘匿同期情報を対向側へ通知する秘匿同期情報通知手段と、
    を含むPDCPレイヤを備え、
    末で前記秘匿同期外れが発生して、無線基地局装置から前記秘匿同期情報が通知された場合、前記PDCPレイヤは、前記リセット情報により、現在の秘匿処理をリセットし、前記無線基地局装置から通知された前記秘匿パラメータをセットして秘匿同期を実行する、
    ことを特徴とする端末。
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