JP4443620B2

JP4443620B2 - 移動通信方法

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Publication number: JP4443620B2
Application number: JP2008169669A
Authority: JP
Inventors: 幹生岩村; Ａ．ハプサリウリ; 匠吾矢葺; ツーゲンマイヤーアルフ
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: MX2010012287A; CA2725476A1; US20110124358A1; EP2273808A4; EP2273808A1; CN102057708A; BRPI0914667A2; EP2273808B1; US8229120B2; AU2009263325A1; RU2010144012A; KR101045560B1; ES2398024T3; RU2461985C2; KR20100127858A; CA2725476C; AU2009263325B2; WO2009157547A1; JP2010011242A

Description

本発明は、所定鍵を用いて移動局と無線基地局との間の通信を行う移動通信方法に関する。

従来、３ＧＰＰで規定されているＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）方式の移動通信システムでは、所定鍵を用いて、移動局ＵＥと無線基地局ｅＮＢとの間の通信を行うように構成されている。

所定鍵としては、例えば、移動局ＵＥと無線基地局ｅＮＢとの間（ＡｃｃｅｓｓＳｔｒａｔｕｍ、ＡＳ）のＣプレーンプロトコルであるＲＲＣプロトコルにおける「Ｃｉｐｈｅｒｉｎｇ」で用いられる鍵Ｋ_{ＲＲＣ_Ｃｉｐｈ}や、同ＲＲＣプロトコルにおける「ＩｎｔｅｇｒｉｔｙＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ」で用いられる鍵Ｋ_{ＲＲＣ_ＩＰ}や、移動局ＵＥと無線基地局ｅＮＢとの間（ＡｃｃｅｓｓＳｔｒａｔｕｍ、ＡＳ）のＵプレーンにおける「Ｃｉｐｈｅｒｉｎｇ」で用いられる鍵Ｋ_{ＵＰ_Ｃｉｐｈ}等が挙げられる。なお、かかる所定鍵は、第１鍵Ｋ_ｅＮＢを用いて生成される。

かかる所定鍵や第１鍵Ｋ_ｅＮＢは、長時間同一のものを用いると、セキュリティ上システムが脆弱となり、好ましくない。そこで、ハンドオーバを行った際に、かかる所定鍵や第１鍵Ｋ_ｅＮＢを更新する手順が、３ＧＰＰにおいて考案されている。

ここで、図８を参照して、移動局ＵＥの再接続手順において、再接続先セルを管理する無線基地局（ＴａｒｇｅｔｅＮＢ）が、所定鍵の生成に用いる第１鍵Ｋ_ｅＮＢ ^＊＊を取得する動作について説明する。

図８に示すように、第１に、再接続元セルを管理する無線基地局（ＳｏｕｒｃｅｅＮＢ）が、記憶している第１鍵Ｋ_ｅＮＢと、パラメータ「ＮｅｘｔＨｏｐ」と、ハンドオーバの種類を示すパラメータ「ＨａｎｄｏｖｅｒＴｙｐｅ」と、ハンドオーバ先セルの識別情報を示すパラメータ「ＴａｒｇｅｔＰＣＩ」とに基づいて、中間鍵Ｋ_ｅＮＢ ^＊を生成する。

第２に、再接続元セルを管理する無線基地局（ＳｏｕｒｃｅｅＮＢ）が、生成した中間鍵Ｋ_ｅＮＢ ^＊を、再接続先セルを管理する無線基地局（ＴａｒｇｅｔｅＮＢ）に送信する。

第３に、再接続先セルを管理する無線基地局（ＴａｒｇｅｔｅＮＢ）が、受信した中間鍵Ｋ_ｅＮＢ ^＊と、再接続先セルによって割り当てられた「Ｃ-ＲＮＴＩ（ＣｅｌｌＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋＴｅｍｐｏｒａｒｙＩＤ）」とに基づいて、再接続先セルを管理する無線基地局（ＴａｒｇｅｔｅＮＢ）において所定鍵の生成に用いられる第１鍵Ｋ_ｅＮＢ ^＊＊を生成する。
３ＧＰＰＴＳ３３．４０１ｖ８．０．０

しかしながら、上述のように、従来の移動通信システムの再接続手順では、再接続元セルを管理する無線基地局（ＳｏｕｒｃｅｅＮＢ）及び再接続先セルを管理する無線基地局（ＴａｒｇｅｔｅＮＢ）の双方で、複数のパラメータや関数を用いて、再接続先セルを管理する無線基地局（ＴａｒｇｅｔｅＮＢ）で用いられる第１鍵Ｋ_ｅＮＢ ^＊＊を生成しなければならないという問題点があった。

特に、再接続元セルを管理する無線基地局（ＳｏｕｒｃｅｅＮＢ）と再接続先セルを管理する無線基地局（ＴａｒｇｅｔｅＮＢ）とで、異なるパラメータを用いたＫ_ｅＮＢ変換関数（ＫｅｙＤｅｒｉｖａｔｉｏｎＦｕｎｃｔｉｏｎ、ＫＤＦ）を用いなければならず、移動局ＵＥにおいても、これらのＫＤＦを装備する必要があり、複雑である問題があった。

また、再接続先セルのＰＣＩ（ＰｈｙｓｉｃａｌＣｅｌｌＩＤ）に応じて、Ｋ_ｅＮＢを更新する必要がある煩雑性があった。

特に、ＰＣＩ依存とした場合、無線基地局に「ＵＥｃｏｎｔｅｘｔ」が存在するにも関わらず、移動局ＵＥが、かかる無線基地局配下の異なるセルにて再接続を試みた場合、所定鍵が、移動局ＵＥと無線基地局との間で一致しないために、再接続が、ｒｅｊｅｃｔされるケースが発生してしまう。

更には、Ｃ-ＲＮＴＩに応じて、Ｋ_ｅＮＢを更新する必要があるため、Ｃ-ＲＮＴＩの変更割当を柔軟に行うことに制約があった。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、簡素化された手順で、再接続先セルを管理する無線基地局（ＴａｒｇｅｔｅＮＢ）で用いられる第１鍵を生成することができる移動通信方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、所定鍵を用いて移動局と無線基地局との間の通信を行う移動通信方法であって、移動局の再接続手順において、該移動局の再接続先セルを管理する無線基地局は、該移動局の次の再接続先セルと該移動局との間の通信に用いられる予定の所定鍵を生成するための第１鍵を取得する工程を有することを要旨とする。

本発明の第１の特徴において、前記移動局の再接続手順において、前記無線基地局は、該移動局の再接続先セルと該移動局との間の通信に用いられる所定鍵を生成するための第１鍵を取得する工程を更に有してもよい。

本発明の第１の特徴において、前記移動局は、前記無線基地局に対して再接続要求信号を送信した後、該無線基地局から受信した再接続応答信号に応じて、前記第１鍵を更新する工程を有してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、簡素化された手順で、再接続先セルを管理する無線基地局（ＴａｒｇｅｔｅＮＢ）で用いられる第１鍵を生成することができる移動通信方法を提供することができる。

（本発明の第１の実施形態に係る移動通信システム）
図１乃至図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムについて説明する。

本実施形態に係る移動通信システムは、ＬＴＥ方式が適用されている移動通信システムであって、図１に示すように、複数の交換局ＭＭＥ＃１、＃２…と、複数の無線基地局ｅＮＢ＃１１、＃１２、＃２１、＃２２…とを具備している。

例えば、移動局ＵＥは、無線基地局ｅＮＢ＃１１配下のセル＃１１１において、上述の所定鍵を用いて、無線基地局ｅＮＢ＃１１との間で通信を行うように構成されている。

また、移動局ＵＥの再接続（Ｒｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ）手順において、再接続先セルを管理する無線基地局（例えば、無線基地局ｅＮＢ＃１２）は、再接続元セルを管理する無線基地局（例えば、無線基地局ｅＮＢ＃１１）によって生成される中間鍵Ｋ_ｅＮＢ ^＊を用いることなく、移動局ＵＥとの間の通信に用いられる所定鍵を生成するための第１鍵Ｋ_ｅＮＢ［ｎ＋１］、Ｋ_ｅＮＢ［ｎ＋２］等を取得するように構成されている。

図２に、本実施形態に係る移動通信システムで用いられる鍵（すなわち、所定鍵の算出に用いられる鍵）の階層構造及び算出手順の一例について示す。

図２に示すように、ＲＲＣプロトコルにおける「ＩｎｔｅｇｒｉｔｙＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ」で用いられる鍵Ｋ_{ＲＲＣ_ＩＰ}、ＲＲＣプロトコルにおける「Ｃｉｐｈｅｒｉｎｇ」で用いられる鍵Ｋ_{ＲＲＣ_Ｃｉｐｈ}及びＡＳのＵプレーンにおける「Ｃｉｐｈｅｒｉｎｇ」で用いられる鍵Ｋ_{ＵＰ_Ｃｉｐｈ}は、第１鍵Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}を用いて生成される。

また、第１鍵Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}は、親鍵Ｋ_ＡＳＭＥを用いて、下記の式によって算出される。

Ｋ_{ｅＮＢ［０］}＝ＫＤＦ_０（Ｋ_ＡＳＭＥ，ＮＡＳＳＮ）
Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}＝ＫＤＦ_１（Ｋ_ＡＳＭＥ，Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}），（ｎ≧０）

ここで、親鍵Ｋ_ＡＳＭＥは、移動局ＵＥ及び交換局ＭＭＥのみによって知られているものであり、無線基地局ｅＮＢによって知られてはならないものである。

また、ＮＡＳＳＮは、移動局ＵＥと交換局ＭＭＥとの間（ＮｏｎＡｃｃｅｓｓＳｔｒａｔｕｍ、ＮＡＳ）のＣプレーンプロトコルであるＮＡＳプロトコルのシーケンス番号（ＳｅｑｕｅｎｃｅＮｕｍｂｅｒ、ＳＮ）である。

以下、図３及び図４を参照して、本実施形態に係る移動通信システムの動作について説明する。

第１に、図３を参照して、本実施形態に係る移動通信システムにおけるＩｎｔｒａ-ｅＮＢ再接続手順（無線基地局内再接続手順）について説明する。

図３に示すように、Ｉｎｔｒａ-ｅＮＢ再接続手順の開始前の段階では、移動局ＵＥは、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、「ＫＩ（＝ｎ）」を保持しており（ステップＳ１００１）、無線基地局ｅＮＢは、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ）」を保持しており（ステップＳ１００２）、交換局ＭＭＥは、Ｋ_ＡＳＭＥ、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ）」を保持している（ステップＳ１００３）。

ステップＳ１００４において、移動局ＵＥと無線基地局ｅＮＢとの間でＲＲＣコネクションが確立されており、無線基地局ｅＮＢと交換局ＭＭＥとの間でＳ１コネクションが確立されている状態で、移動局ＵＥは、上述のＲＲＣコネクションにおいて、無線リンク障害（ＲＬＦ：ＲａｄｉｏＬｉｎｋＦａｉｌｕｒｅ）を検出する。例えば、移動局ＵＥは、以下の場合に、ＲＬＦを検出するものとする。
・ＲＲＣコネクションにおけるＲＳＲＰ（ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｉｇｎａｌＲｅｃｅｉｖｅｄＰｏｗｅｒ）が、所定期間、所定閾値を下回った場合
・ランダムアクセス手順が成功しない場合
・ハンドオーバ手順が失敗した場合

その後、移動局ＵＥは、ステップＳ１００５において、セル選択処理を行い、ステップＳ１００６において、選択したセル（或いは、選択したセルを管理する無線基地局ｅＮＢ）に対して、共通制御チャネルを介して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔＲｅｑｕｅｓｔ（再接続要求信号）」を送信する。

無線基地局ｅＮＢは、ステップＳ１００７において、移動局ＵＥに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ（再接続応答信号）」を送信する。なお、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ」に「ＫＩ（＝ｎ＋１）」が含まれていてもよい。

ここで、無線基地局ｅＮＢは、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を保持している状態となる（ステップＳ１００８）。

移動局ＵＥは、ステップＳ１００９において、下記の式によって、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}を算出し、ステップＳ１０１０において、かかるＫ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}を用いて、無線基地局ｅＮＢに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔＣｏｍｐｌｅｔｅ（再接続完了信号）」を送信する。

Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}＝ＫＤＦ_１（Ｋ_ＡＳＭＥ，Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}）

ここで、移動局ＵＥは、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を保持している状態となる（ステップＳ１０１１）。

ステップＳ１０１２において、無線基地局ｅＮＢは、交換局ＭＭＥに対して、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を含む「Ｓ１ＰａｔｈＳｗｉｔｃｈ（パススイッチ信号）」を送信する。

交換局ＭＭＥは、ステップＳ１０１３において、下記の式によって、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}を算出し、ステップＳ１０１４において、無線基地局ｅＮＢに対して、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を含む「Ｓ１ＰａｔｈＳｗｉｔｃｈＡｃｋ（パススイッチ応答信号）」を送信する。

Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}＝ＫＤＦ_１（Ｋ_ＡＳＭＥ，Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}）

ここで、交換局ＭＭＥは、Ｋ_ＡＳＭＥ、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を保持している状態となる（ステップＳ１０１５）。

ステップＳ１０１６において、無線基地局ｅＮＢは、「Ｓ１ＰａｔｈＳｗｉｔｃｈＡｃｋ」を受信して、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を保持している状態となる。

すなわち、ここで、再接続先セルを管理する無線基地局ｅＮＢは、移動局ＵＥの次の再接続先セルと移動局ＵＥとの間の通信に用いられる予定の所定鍵を生成するための第１鍵Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}を取得する。

ステップＳ１０１７において、無線基地局ｅＮＢは、移動局ＵＥに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ」を送信し、ステップＳ１０１８において、移動局ＵＥは、無線基地局ｅＮＢに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＣｏｍｐｌｅｔｅ」を送信する。

以上の手順により、Ｉｎｔｒａ-ｅＮＢ再接続手順において、Ｋ_ｅＮＢ及び所定鍵が更新される。

図４に示すように、Ｉｎｔｅｒ-ｅＮＢ再接続手順の開始前の段階では、移動局ＵＥは、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、「ＫＩ（＝ｎ）」を保持しており（ステップＳ２００１）、無線基地局ｅＮＢ＃１は、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ）」を保持しており（ステップＳ２００２）、交換局ＭＭＥは、Ｋ_ＡＳＭＥ、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ）」を保持している（ステップＳ２００３）。

ステップＳ２００４において、無線基地局ｅＮＢ＃１は、周辺の無線基地局ｅＮＢ＃２に対して、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を含む「Ｘ２ＨＯＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎ（ハンドオーバ準備信号）」を送信する。

無線基地局ｅＮＢ＃２は、ステップＳ２００５において、受信したＫ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を記憶し、ステップＳ２００６において、無線基地局ｅＮＢ＃１に対して、「Ｘ２ＨＯＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎＡｃｋ（ハンドオーバ準備応答信号）」を送信する。

すなわち、ここで、再接続先セルを管理する無線基地局ｅＮＢ＃２は、移動局ＵＥとの間の通信に用いられる予定の所定鍵を生成するための第１鍵Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}を取得する。

ステップＳ２００７において、移動局ＵＥと無線基地局ｅＮＢ＃１との間でＲＲＣコネクションが確立されており、無線基地局ｅＮＢ＃１と交換局ＭＭＥとの間でＳ１コネクションが確立されている状態で、移動局ＵＥは、上述のＲＲＣコネクションにおいて、ＲＬＦを検出する。

その後、移動局ＵＥは、ステップＳ２００８において、セル選択処理を行い、ステップＳ２００９において、選択した再接続先セル（或いは、再接続先無線基地局）ｅＮＢ＃２に対して、共通制御チャネルを介して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔＲｅｑｕｅｓｔ（再接続要求信号）」を送信する。

再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２は、ステップＳ２０１０において、移動局ＵＥに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ（再接続応答信号）」を送信する。なお、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ」に「ＫＩ（＝ｎ＋１）」が含まれていてもよい。

移動局ＵＥは、ステップＳ２０１１において、下記の式によって、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}を算出し、ステップＳ２０１３において、かかるＫ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}を用いて、再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２に対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔＣｏｍｐｌｅｔｅ（再接続完了信号）」を送信する。

ここで、移動局ＵＥは、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を保持している状態となる（ステップＳ２０１２）。

ステップＳ２０１４において、無線基地局ｅＮＢ＃２は、交換局ＭＭＥに対して、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を含む「Ｓ１ＰａｔｈＳｗｉｔｃｈ（パススイッチ信号）」を送信する。

ステップＳ２０１５において、無線基地局ｅＮＢ＃２は、移動局ＵＥに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ」を送信し、ステップＳ２０１６において、移動局ＵＥは、無線基地局ｅＮＢ＃２に対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＣｏｍｐｌｅｔｅ」を送信する。

交換局ＭＭＥは、ステップＳ２０１７において、下記の式によって、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}を算出し、ステップＳ２０１９において、再接続先無線基地局＃２に対して、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を含む「Ｓ１ＰａｔｈＳｗｉｔｃｈＡｃｋ（パススイッチ応答信号）」を送信する。

ここで、交換局ＭＭＥは、Ｋ_ＡＳＭＥ、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を保持している状態となる（ステップＳ２０１８）。

ステップＳ２０１０において、再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２は、「Ｓ１ＰａｔｈＳｗｉｔｃｈＡｃｋ」を受信して、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を保持している状態となる。

すなわち、ここで、再接続先セルを管理する無線基地局ｅＮＢ＃２は、移動局ＵＥの次の再接続先セルと移動局ＵＥとの間の通信に用いられる予定の所定鍵を生成するための第１鍵Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}を取得する。

以上の手順により、Ｉｎｔｅｒ-ｅＮＢ再接続手順において、Ｋ_ｅＮＢ及び所定鍵が更新される。

（本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムの作用・効果）
本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムによれば、簡素化された手順で、再接続先セルを管理する無線基地局ｅＮＢ又はｅＮＢ＃２で用いられるＫ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}等を生成することができる。

（本発明の第２の実施形態に係る移動通信システム）
図５乃至図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る移動通信システムについて、上述の第１の実施形態に係る移動通信システムとの相違点に着目して説明する。

図５に、本実施形態に係る移動通信システムで用いられる鍵（すなわち、所定鍵の算出に用いられる鍵）の階層構造及び算出手順の一例について示す。

図５に示すように、ＲＲＣプロトコルにおける「ＩｎｔｅｇｒｉｔｙＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ」で用いられる鍵Ｋ_{ＲＲＣ_ＩＰ}、ＲＲＣプロトコルにおける「Ｃｉｐｈｅｒｉｎｇ」で用いられる鍵Ｋ_{ＲＲＣ_Ｃｉｐｈ}及びＡＳのＵプレーンにおける「Ｃｉｐｈｅｒｉｎｇ」で用いられる鍵Ｋ_{ＵＰ_Ｃｉｐｈ}は、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ］}を用いて生成される。

また、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ］}は、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}を用いて、下記の式によって算出される。

Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［０］}＝Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}
Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ＋１］}＝ＫＤＦ_２（Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ］}），（ｍ≧０）

さらに、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}は、Ｋ_ＡＳＭＥを用いて、下記の式によって算出される。

以下、図６及び図７を参照して、本実施形態に係る移動通信システムの動作について説明する。

第１に、図６を参照して、本実施形態に係る移動通信システムにおけるＩｎｔｒａ-ｅＮＢ再接続手順（無線基地局内再接続手順）について説明する。

図６に示すように、Ｉｎｔｒａ-ｅＮＢ再接続手順の開始前の段階では、移動局ＵＥは、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ］}、「ＫＩ（＝ｎ）」、「ＲＣ（＝ｍ）」を保持しており（ステップＳ３００１）、無線基地局ｅＮＢは、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ］}、「ＫＩ（＝ｎ）」、「ＲＣ（＝ｍ）」を保持しており（ステップＳ３００２）、交換局ＭＭＥは、Ｋ_ＡＳＭＥ、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ）」を保持している（ステップＳ３００３）。

ステップＳ３００４において、移動局ＵＥと無線基地局ｅＮＢとの間でＲＲＣコネクションが確立されており、無線基地局ｅＮＢと交換局ＭＭＥとの間でＳ１コネクションが確立されている状態で、移動局ＵＥは、上述のＲＲＣコネクションにおいて、無線リンク障害（ＲＬＦ：ＲａｄｉｏＬｉｎｋＦａｉｌｕｒｅ）を検出する。

その後、移動局ＵＥは、ステップＳ３００５において、セル選択処理を行い、ステップＳ３００６において、選択したセル（或いは、選択したセルを管理する無線基地局ｅＮＢ）に対して、共通制御チャネルを介して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔＲｅｑｕｅｓｔ（再接続要求信号）」を送信する。

無線基地局ｅＮＢは、ステップＳ３００７において、移動局ＵＥに対して、「ＫＩ（＝ｎ）」、「ＲＣ（＝ｍ＋１）」を含む「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ（再接続応答信号）」を送信する。

ここで、移動局ＵＥは、ステップＳ３００８において、下記の式によって、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ＋１］}を算出し、ステップＳ３００９において、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」、「ＲＣ（＝ｍ＋１）」を保持している状態になる。

Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ＋１］}＝ＫＤＦ_２（Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ］}）

同様に、無線基地局ｅＮＢは、ステップＳ３０１０において、下記の式によって、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ＋１］}を算出し、ステップＳ３０１１において、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」、「ＲＣ（＝ｍ＋１）」を保持している状態になる。

移動局ＵＥは、ステップＳ３０１２において、かかるＫ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}を用いて、無線基地局ｅＮＢに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔＣｏｍｐｌｅｔｅ（再接続完了信号）」を送信する。

ステップＳ３０１３において、無線基地局ｅＮＢは、移動局ＵＥに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ」を送信し、ステップＳ３０１４において、移動局ＵＥは、無線基地局ｅＮＢに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＣｏｍｐｌｅｔｅ」を送信する。

本実施例により、Ｉｎｔｒａ-ｅＮＢ再接続手順における「ＰａｔｈＳｗｉｔｃｈ」を省くことができる。

第２に、図７を参照して、本実施形態に係る移動通信システムにおけるＩｎｔｅｒ-ｅＮＢ再接続手順（異無線基地局間再接続手順）について説明する。

図７に示すように、Ｉｎｔｅｒ-ｅＮＢ再接続手順の開始前の段階では、移動局ＵＥは、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ］}、「ＫＩ（＝ｎ）」、「ＲＣ（＝ｍ）」を保持しており（ステップＳ４００１）、無線基地局ｅＮＢ＃１は、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］［ｍ］}、「ＫＩ（＝ｎ）」、「ＲＣ（＝ｍ）」を保持しており（ステップＳ４００２）、交換局ＭＭＥは、Ｋ_ＡＳＭＥ、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ）」を保持している（ステップＳ４００３）。

ステップＳ４００４において、無線基地局ｅＮＢ＃１は、周辺の無線基地局ｅＮＢ＃２に対して、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を含む「Ｘ２ＨＯＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎ（ハンドオーバ準備信号）」を送信する。

無線基地局ｅＮＢ＃２は、ステップＳ４００５及びＳ４００６において、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ+1］［０］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」、「ＲＣ（＝０）」を記憶する。ここで、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］[0]}＝Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ+1］}であるものとする。

ステップＳ４００７において、無線基地局ｅＮＢ＃２は、無線基地局ｅＮＢ＃１に対して、「Ｘ２ＨＯＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎＡｃｋ（ハンドオーバ準備応答信号）」を送信する。

すなわち、ここで、再接続先セルを管理する無線基地局ｅＮＢ＃２は、移動局ＵＥとの間の通信に用いられる予定の所定鍵を生成するための第１鍵Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］[0]}を取得する。

ステップＳ２４００８において、移動局ＵＥと無線基地局ｅＮＢ＃１との間でＲＲＣコネクションが確立されており、無線基地局ｅＮＢ＃１と交換局ＭＭＥとの間でＳ１コネクションが確立されている状態で、移動局ＵＥは、上述のＲＲＣコネクションにおいて、ＲＬＦを検出する。

その後、移動局ＵＥは、ステップＳ４００９において、セル選択処理を行い、ステップＳ４０１０において、選択した再接続先セル（或いは、再接続先無線基地局）ｅＮＢ＃２に対して、共通制御チャネルを介して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔＲｅｑｕｅｓｔ」を送信する。

再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２は、ステップＳ４０１１において、移動局ＵＥに対して、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」、「ＲＣ（＝０）」を含む「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ」を送信する。

移動局ＵＥは、ステップＳ４０１２において、下記の式によって、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］［０］}を算出し、ステップＳ４０１３において、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］［０］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」、「ＲＣ（＝０）」を保持している状態となる（ステップＳ４０１３）。

Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}＝ＫＤＦ_１（Ｋ_ＡＳＭＥ，Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ］}）
Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］[0]}＝Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ+1］}

移動局ＵＥは、ステップＳ４０１４において、かかるＫ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}を用いて、再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２に対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔＣｏｍｐｌｅｔｅ」を送信する。

ステップＳ４０１５において、再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２は、交換局ＭＭＥに対して、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を含む「Ｓ１ＰａｔｈＳｗｉｔｃｈ」を送信する。

ステップＳ４０１６において、再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２は、移動局ＵＥに対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ」を送信し、ステップＳ４０１７において、移動局ＵＥは、再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２に対して、「ＲＲＣＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＣｏｍｐｌｅｔｅ」を送信する。

交換局ＭＭＥは、ステップＳ４０１８において、下記の式によって、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}を算出し、ステップＳ４０１９において、Ｋ_{ＫＡＳＭＥ}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を保持している状態となる。

ステップＳ４０２０において、交換局ＭＭＥは、再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２に対して、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」を含む「Ｓ１ＰａｔｈＳｗｉｔｃｈＡｃｋ」を送信する。

ここで、再接続先無線基地局ｅＮＢ＃２は、ステップＳ４０２１において、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］}、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋２］}、「ＫＩ（＝ｎ＋１）」、Ｋ_{ｅＮＢ［ｎ＋１］［０］}、「ＲＣ（＝０）」を保持している状態となる。

以上、図６及び図７に示したように、パラメータ「ＲＣ」による無線基地局でのＫ_ｅＮＢの更新を導入することで、交換局ＭＭＥへの問い合わせを省きつつ、Ｋ_ｅＮＢを更新できる。

なお、図６及び図７の手順において、「ＲＲＣＲＲＣＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ」では、パラメータ「ＲＣ」を省いてもよい。

パラメータ「ＲＣ」を「ＲＲＣＲＲＣＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ」に含めずに省いた場合、パラメータ「ＫＩ」がインクリメントされたか否かに基づき、「ＲＣ」をインクリメントすべきか否かを判定することができる。

「ＫＩ」がインクリメントされた場合は、「ＲＣ」を「０」にリセットし、「ＫＩ」がインクリメントされなかった場合には、「ＲＣ」をインクリメントすればよい。

或いは、パラメータ「ＲＣ」を「ＲＲＣＲＲＣＲｅ-ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ」に含めずに省いた場合、移動局ＵＥは、「ＲＣ」の値を現在値のまま維持した場合と、現在値からインクリメントした場合と、「０」にリセットした場合の各場合を試行し、受信したメッセージに対する「Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ」をチェックすることで、どの場合が正しかったかを自律的に判定してもよい。

（変更例）
なお、上述の交換局ＭＭＥや無線基地局ｅＮＢや移動局ＵＥの動作は、ハードウェアによって実施されてもよいし、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって実施されてもよいし、両者の組み合わせによって実施されてもよい。

ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）や、フラッシュメモリや、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）や、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）や、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）や、レジスタや、ハードディスクや、リムーバブルディスクや、ＣＤ-ＲＯＭといった任意形式の記憶媒体内に設けられていてもよい。

かかる記憶媒体は、プロセッサが当該記憶媒体に情報を読み書きできるように、当該プロセッサに接続されている。また、かかる記憶媒体は、プロセッサに集積されていてもよい。また、かかる記憶媒体及びプロセッサは、ＡＳＩＣ内に設けられていてもよい。かかるＡＳＩＣは、交換局ＭＭＥや無線基地局ｅＮＢや移動局ＵＥ内に設けられていてもよい。また、かかる記憶媒体及びプロセッサは、ディスクリートコンポーネントとして交換局ＭＭＥや無線基地局ｅＮＢや移動局ＵＥ内に設けられていてもよい。

以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムの全体構成図である。本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムで用いられる鍵の階層構造及び算出手順の一例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムにおけるＩｎｔｒａ-ｅＮＢ再接続手順を示すシーケンス図である。本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムにおけるＩｎｔｅｒ-ｅＮＢ再接続手順を示すシーケンス図である。本発明の第２の実施形態に係る移動通信システムで用いられる鍵の階層構造及び算出手順の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る移動通信システムにおけるＩｎｔｒａ-ｅＮＢ再接続手順を示すシーケンス図である。本発明の第２の実施形態に係る移動通信システムにおけるＩｎｔｅｒ-ｅＮＢ再接続手順を示すシーケンス図である。従来技術に係る移動通信システムで用いられる鍵の算出手順の一例を示す図である。

符号の説明

ＭＭＥ…交換局
ｅＮＢ…無線基地局
ＵＥ…移動局

Claims

所定鍵を用いて移動局と無線基地局との間で無線リンクを介して通信を行う移動通信方法であって、
前記移動局が、前記無線リンクの障害を検出すると、前記無線基地局に対して再接続要求信号を送信する工程Ａと、
前記再接続要求信号の送信を契機として、前記無線基地局と前記移動局との間で前記無線リンクの再構成を行う工程Ｂとを有し、
前記工程Ｂにおいて、前記無線基地局は、前記移動局に対して、該無線基地局で再接続手順後に使用する所定鍵を生成するための第１鍵を算出するための第２鍵を特定するためのインデックスパラメータを含む再接続応答信号を送信し、該移動局は、受信した該再接続応答信号に含まれている該インデックスパラメータによって特定される第２鍵を用いて、該移動局で保持する第１鍵を算出することを特徴とする移動通信方法。
前記第２鍵は、第１インデックスパラメータ及び第２インデックスパラメータによって特定され、
前記工程Ｂにおいて、前記無線基地局は、前記移動局に対して、前記第１インデックスパラメータのみを含む再接続応答信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の移動通信方法。
前記工程Ｂにおいて、前記移動局は、受信した前記再接続応答信号に含まれている前記第１インデックスパラメータがインクリメントされていた場合には、前記第２インデックスパラメータをリセットし、該第１インデックスパラメータがインクリメントされていない場合には、該第２インデックスパラメータをインクリメントすることを特徴とする請求項２に記載の移動通信方法。
所定鍵を用いて移動局との間で無線リンクを介して通信を行う無線基地局であって、
前記移動局からの再接続要求信号を受信するように構成されている受信部と、
前記再接続要求信号に応じて、前記移動局との間で無線リンクの再構成を行うように構成されている再構成部とを有し、
前記再構成部は、前記移動局に対して、前記無線基地局で再接続手順後に使用する所定鍵を生成するための第１鍵を算出するための第２鍵を特定するためのインデックスパラメータを含む再接続応答信号を送信するように構成されていることを特徴とする無線基地局。
前記第１鍵は、第１インデックスパラメータ及び第２インデックスパラメータによって特定され、
前記再構成部は、前記移動局に対して、前記第１インデックスパラメータのみを含む再接続応答信号を送信するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
所定鍵を用いて無線基地局との間で無線リンクを介して通信を行う移動局であって、
前記無線リンクの障害を検出すると、前記無線基地局に対して再接続要求信号を送信するように構成されている送信部と、
前記無線基地局との間で前記無線リンクの再構成を行うように構成されている再構成部とを有し、
前記再構成部は、前記無線基地局から該無線基地局で再接続手順後に使用され所定鍵を生成するための第１鍵を算出するための第２鍵を特定するためのインデックスパラメータを含む再接続応答信号を受信すると、該インデックスパラメータによって特定される第２鍵を用いて、前記移動局で保持する第１鍵を算出するように構成されていることを特徴とする移動局。
前記第１鍵は、第１インデックスパラメータ及び第２インデックスパラメータによって特定され、
前記再構成部は、前記第１インデックスパラメータのみを含む再接続応答信号を受信すると、該第１インデックスパラメータによって特定される第２鍵を用いて、前記移動局で保持する第１鍵を算出するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の移動局。
前記再構成部は、受信した前記再接続応答信号に含まれている前記第１インデックスパラメータがインクリメントされていた場合には、前記第２インデックスパラメータをリセットし、該第１インデックスパラメータがインクリメントされていない場合には、該第２インデックスパラメータをインクリメントするように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の移動局。