JP2008005505A - 無線通信システムにおけるデータフレーミング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線資源を節減できる、無線通信システムにおけるデータフレーミング方法及び装置を提供する。
【解決手段】方法は、第一プロトコルエンティティーにおいて、シーケンス番号をセキュリティー機能に利用し、第一プロトコルエンティティーの下位層プロトコルエンティティーである第二プロトコルエンティティーにおいて、該シーケンス番号を別途の所定機能に再利用するステップからなる。
【選択図】図３

Description

本発明は無線通信システムにおけるデータフレーミング方法及び装置に関し、特に無線通信システムにおける複数のプロトコルエンティティーの間に、シーケンス番号を重複利用するデータフレーミング方法及び装置に関する。

第三世代移動通信技術では高いスペクトル利用効率、カバー率、通話品質及び高速伝送が実現するとともに、ＱｏＳ（サービス品質）の確保、柔軟性のある双方向通信の実現、通話中断率の低減が可能となる。第三世代移動通信システムを介して、ＵＥ（ユーザー装置、例えば携帯電話）で映像通話、電話会議、ゲーム、オンライン音楽再生、及び電子メールを楽しむことが可能である。高速で実時間の情報伝送に大きく依存する上記機能を実現させる技術として、ＨＳＰＤＡ（高速ダウンリンクパケットアクセス）とＨＳＵＰＡ（高速アップリンクパケットアクセス）規格が提案された。両規格は、帯域使用率とパケット処理効率の向上、上りと下りの伝送速度の高速化に役立つ。

３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２により規定されたセキュリティーアーキテクチャーは、セキュリティー特徴（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｆｅａｔｕｒｅ）とセキュリティー手段（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）に分けられる。セキュリティー特徴とはセキュリティー要求に対応するサービス能力であり、セキュリティー手段とはセキュリティー特徴を実現させるものである。例えば、ユーザーデータ機密はセキュリティー特徴であり、暗号鍵を用いるストリーム暗号処理はユーザーデータ機密を確保するためのセキュリティー手段である。

第三世代移動通信システムでは、ユーザープレーンのデータは暗号鍵により暗号化され、制御プレーンのデータは暗号鍵により暗号化され、更に完全性鍵により完全性保護を受けている。完全性保護は、ＲＲＣ（無線資源制御）層におけるＲＲＣメッセージ保護のために、ＲＲＣシーケンス番号など複数のパラメータを用いる。ＲＲＣ層では、ＲＲＣメッセージごとに４ビットのＲＲＣシーケンス番号がつけられ、番号の値はメッセージを追って増える。３ＧＰＰ ＴＳ ３３．１０２の６．４．８によれば、移動型機器と無線ネットワークコントローラーは、完全性保護用のＲＲＣ ＨＦＮ（ハイパーフレーム番号）と、暗号化用のＲＬＣ ＨＦＮと、暗号化用のＭＡＣ−ｄ ＨＦＮの最上位ビット２０個を、各々のサービス領域に対応する初期値ＳＴＡＲＴで初期化する。３つのＨＦＮはいずれも２８ビットからなり、その最上位ビット以外の８ビットの初期値は０とされる。また、ＲＲＣシーケンス番号とＲＬＣシーケンス番号の初期値も０とされる。

完全性保護アルゴリズムにおいて、上り・下りのＳＲＢ（信号無線ベアラ）完全性保護にはパラメータＣＯＵＮＴ−Ｉが用いられる。３２ビットの完全性パラメータＣＯＵＮＴ−Ｉは４ビットの短シーケンス番号と、２８ビットの長シーケンス番号からなる。短シーケンス番号はすなわちＲＲＣシーケンス番号であり、長シーケンス番号はＲＲＣ ＨＦＮである。ＲＲＣ ＨＦＮは送信端と受信端に保存され、ＲＲＣサイクルごとに１が加算される。

完全性保護の動作については３ＧＰＰ ＴＳ ２５．３３１ Ｖ７．０．０（ＲＲＣリリース７）の８．５．１０を参照する。ＲＲＣ接続において完全性保護を初めて起動するとき、ユーザー端とネットワーク端（ＵＴＲＡＮ）はすべてのＳＲＢに対して、アップリンクＲＲＣシーケンス番号とダウンリンクＲＲＣシーケンス番号の初期化を行う。このＲＲＣシーケンス番号はＲＲＣメッセージを追って増える。

ＲＬＣエンティティーにおいて、ＵＭＤ ＰＤＵ（ＵＭモードＰＤＵ）とＡＭＤ ＰＤＵ（ＡＭモードＰＤＵ）のヘッダにはＲＬＣシーケンス番号がつけられている。ＲＬＣシーケンス番号はＲＲＣシーケンス番号と異なり、主に暗号化とスライディングウィンドウ伝送に用いられる。３ＧＰＰ ＴＳ ２５．３２２ Ｖ７．０．０（ＲＲＣリリース７）によれば、ＡＭＤ ＰＤＵのＲＬＣシーケンス番号は長さ１２ビットであり、ＵＭＤ ＰＤＵのＲＬＣシーケンス番号は長さ７ビットである。

従来の技術では、ＲＲＣシーケンス番号とＲＬＣシーケンス番号はそれぞれ完全性保護と暗号化のために利用される。ＲＬＣ ＰＤＵにはＲＲＣシーケンス番号とＲＬＣシーケンス番号の両方ともつけなければならないため、無線資源の浪費を招く。

本発明は無線資源を節約するため、無線通信システムにおけるデータフレーミング方法及び装置を提供することを課題とする。

本発明は無線通信システムにおけるデータフレーミング方法を提供する。該方法は、第一プロトコルエンティティーにおいて、シーケンス番号をセキュリティー機能に利用し、第二プロトコルエンティティーにおいて、上記シーケンス番号を別途の所定機能に再利用するステップからなる。該第二プロトコルエンティティーは第一プロトコルエンティティーの下位層プロトコルエンティティーである。

本発明は更に、無線通信システムにおけるデータフレーミングに用いられる通信装置を提供する。該通信装置は、通信装置の機能を実現させる制御回路と、制御回路の中に設けられ、プログラムコードを実行して制御回路を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）と、制御回路の中でＣＰＵと結合されるように設けられ、プログラムコードを保存するための保存装置とを含む。該プログラムコードは、第一プロトコルエンティティーにおいて、シーケンス番号をセキュリティー機能に利用し、第二プロトコルエンティティーにおいて、上記シーケンス番号を別途の所定機能に再利用するステップを含む。該第二プロトコルエンティティーは第一プロトコルエンティティーの下位層プロトコルエンティティーである。

本発明はＲＲＣプロトコルエンティティーのＲＲＣシーケンス番号をＲＬＣエンティティーに再利用し、これでＡＲＱ、ＨＡＲＱ、暗号化、順次送信、重複検出などの動作を行うため、無線資源を節減する効果がある。

かかる方法及び装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照して以下に説明する。

図１を参照する。図１は無線通信システムの無線通信装置１００のブロック図である。説明を簡素化するため、図１は無線通信装置１００の入力装置１０２、出力装置１０４、制御回路１０６、ＣＰＵ（中央処理装置）１０８、保存装置１１０、プログラムコード１１２及びトランシーバー１１４のみ描くとする。無線通信装置１００において、制御回路１０６はＣＰＵ１０８で保存装置１１０に保存されるプログラムコード１１２を実行し、無線通信装置１００の動作を制御する。制御回路１０６は入力装置１０２（例えばキーボード）を介してユーザーが入力した信号を受信し、出力装置１０４（スクリーン、スピーカーなど）を介して映像、音声などの信号を出力する。無線信号を受発信するトランシーバー１１４は受信した信号を制御回路１０６に送信し、または制御回路１０６による信号を無線で出力する。言い換えれば、通信プロトコルに当てはめれば、トランシーバー１１４は第一層の一部とみなされ、制御回路１０６は第二層と第三層の機能を実現させる。無線通信装置１００は第三世代移動通信システムに設けられることが望ましい。

図２を参照する。図２は図１に示すプログラムコード１１２を表す説明図である。アプリケーション層２００と、第三層インターフェイス２０２と、第二層インターフェイス２０６からなるプログラムコード１１２は、第一層インターフェイス２１８と接続されている。第三層インターフェイス２０２にはＲＲＣ（無線資源制御）エンティティーが設けられ、第二層インターフェイス２０６にはＲＬＣ（無線リンク制御）エンティティー２２６が設けられている。ＲＲＣエンティティー２２６はサービス品質制御、暗号化制御及びＲＲＣメッセージ保護などの処理を行い、ＲＬＣエンティティー２２６はＲＲＣエンティティー２２２の下位層プロトコルエンティティーである。

ＡＭ（アクノレッジ）モードにおいて、ＲＬＣエンティティー２２６は送信側と受信側に分けられる。送信側はＡＭ−ＳＡＰ（ＡＭモードサービスアクセスポイント）を介して上位層からＲＬＣ ＳＤＵ（無線リンク制御サービスデータユニット）を受信する。ここで、ＲＬＣ ＳＤＵを一定サイズのＡＭＤ ＰＤＵ（ＡＭモードプロトコルデータユニット）に分割し、更に特定手段でＰＤＵにヘッダを添付する。その後、ＲＬＣエンティティー２２６の送信側は論理チャネルを通してＡＭＤ ＰＤＵをＭＡＣ（媒体アクセス制御）層などの下位層に送信する。送信効率を向上させるように、本発明は下記のようなデータフレーミング処理プログラムコード２２０を提供する。

図３を参照する。図３は本発明による方法３０のフローチャートである。下記方法３０は無線通信システムにおけるデータフレーミングに用いられ、データフレーミング処理プログラムコード２２０としてコンパイルすることができる。

ステップ３００：開始。

ステップ３０２：第一プロトコルエンティティーにおいて、シーケンス番号をセキュリティー機能に利用する。

ステップ３０４：第二プロトコルエンティティーにおいて、上記シーケンス番号を別途の所定機能に再利用する。

ステップ３０６：終了。

上記方法３０では、第二プロトコルエンティティーは望ましくはＲＬＣエンティティー２２６、ＭＡＣ（媒体アクセス制御）エンティティーまたは両者の組み合わせであり、第一プロトコルエンティティーは望ましくはＲＲＣエンティティー２２２である。ステップ３０２におけるセキュリティー機能とは暗号化または完全性保護機能であり、ステップ３０４における所定機能とはＡＲＱ（自動リピート要求）、ＨＡＲＱ（ハイブリッド自動リピート要求）、暗号化、順次（ｉｎ−ｓｅｑｕｅｎｃｅ）送信または重複検出機能である。シーケンス番号の再利用ステップでは、第二プロトコルエンティティー（ＲＬＣエンティティー、ＭＡＣエンティティーまたは両者の組み合わせ）が複数の拡張ビットをシーケンス番号に添付し、パケット分割と連結に備える。第一プロトコルエンティティーに属するプロトコルエンティティー（例えばＲＲＣエンティティー２２２）はそれぞれ１個のシーケンス番号に対応する。

以上は本発明に好ましい実施例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。

本発明は従来の動作条件を変えたのみであり、当然実施可能である。

無線通信システムの無線通信装置のブロック図である。 図１に示すプログラムコードを表す説明図である。 本発明による方法のフローチャートである。

符号の説明

１００ 無線通信装置
１０２ 入力装置
１０４ 出力装置
１０６ 制御回路
１０８ ＣＰＵ
１１０ 保存装置
１１２ プログラムコード
１１４ トランシーバー
２００ アプリケーション層
２０２ 第三層インターフェイス
２０６ 第二層インターフェイス
２１８ 第一層インターフェイス
２２０ データフレーミングプログラムコード
２２２ ＲＲＣエンティティー
２２６ ＲＬＣエンティティー

Claims (18)

1. 無線通信システムにおけるデータフレーミング方法であって、
   第一プロトコルエンティティーにおいて、シーケンス番号をセキュリティー機能に利用し、
   第二プロトコルエンティティーにおいて、上記シーケンス番号を別途の所定機能に再利用するステップからなり、そのうち第二プロトコルエンティティーは第一プロトコルエンティティーの下位層プロトコルエンティティーであることを特徴とするデータフレーミング方法。
2. 前記第二プロトコルエンティティーは少なくとも１個のプロトコルエンティティーを含むことを特徴とする請求項１記載のデータフレーミング方法。
3. 前記第二プロトコルエンティティーにおいてシーケンス番号を所定機能に再利用するステップは、複数の拡張ビットをシーケンス番号に添付し、これに基づいてパケット分割や連結を行うことを内容とすることを特徴とする請求項１記載のデータフレーミング方法。
4. 前記第一プロトコルエンティティーに属する各プロトコルエンティティーはそれぞれ対応するシーケンス番号を含むことを特徴とする請求項１記載のデータフレーミング方法。
5. 前記第一プロトコルエンティティーはＲＲＣ（無線資源制御）エンティティーであることを特徴とする請求項１記載のデータフレーミング方法。
6. 前記第二プロトコルエンティティーはＲＬＣ（無線リンク制御）エンティティーまたはＭＡＣ（媒体アクセス制御）エンティティーであることを特徴とする請求項１記載のデータフレーミング方法。
7. 前記セキュリティー機能は暗号化機能であることを特徴とする請求項１記載のデータフレーミング方法。
8. 前記セキュリティー機能は完全性保護機能であることを特徴とする請求項１記載のデータフレーミング方法。
9. 前記所定機能はＡＲＱ（自動リピート要求）、ＨＡＲＱ（ハイブリッド自動リピート要求）、暗号化、順次（ｉｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）送信または重複検出機能であることを特徴とする請求項１記載のデータフレーミング方法。
10. 無線通信システムにおけるデータフレーミングに用いられる通信装置であって、
    通信装置の機能を実現させる制御回路と、
    制御回路の中に設けられ、プログラムコードを実行して制御回路を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）と、
    制御回路の中でＣＰＵと結合されるように設けられ、プログラムコードを保存するための保存装置とを含み、そのうちプログラムコードは、
    第一プロトコルエンティティーにおいて、シーケンス番号をセキュリティー機能に利用し、
    第二プロトコルエンティティーにおいて、上記シーケンス番号を別途の所定機能に再利用するステップを含み、そのうち第二プロトコルエンティティーは第一プロトコルエンティティーの下位層プロトコルエンティティーであることを特徴とする通信装置。
11. 前記第二プロトコルエンティティーは少なくとも１個のプロトコルエンティティーを含むことを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
12. 前記第二プロトコルエンティティーにおいてシーケンス番号を所定機能に再利用するステップは、複数の拡張ビットをシーケンス番号に添付し、これに基づいてパケット分割や連結を行うことを内容とすることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
13. 前記第一プロトコルエンティティーに属する各プロトコルエンティティーはそれぞれ対応するシーケンス番号を含むことを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
14. 前記第一プロトコルエンティティーはＲＲＣエンティティーであることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
15. 前記第二プロトコルエンティティーはＲＬＣエンティティーまたはＭＡＣエンティティーであることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
16. 前記セキュリティー機能は暗号化機能であることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
17. 前記セキュリティー機能は完全性保護機能であることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
18. 前記所定機能はＡＲＱ、ＨＡＲＱ、暗号化、順次送信または重複検出機能であることを特徴とする請求項１０記載の通信装置。

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