JPWO2007080717A1 - 移動通信システム、次世代コアネットワーク及びこれらにおけるハンドオーバー方法 - Google Patents
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Abstract
Evolved CN(111)が有する、e Node B(113,114)を介してUE(121)へ送信するデータに対して秘匿処理を行う秘匿部(115)にて、e Node B(113,114)のフォワード部(133,134)からフォワーディングされてきたデータに対して秘匿解除処理が行われ、秘匿解除処理が行われたフォワーディングデータがEvolved CN(111)からCN(101)へ送信される。
Description
本発明は、移動通信システム、次世代コアネットワーク及びこれらにおけるハンドオーバー方法に関し、特に、次世代移動通信システム(B3G)のネットワークから現行の3GPPのネットワークへ移動端末が移動するための移動通信システム、次世代コアネットワーク及びこれらにおけるハンドオーバー方法に関する。
近年、3GPPにて標準化されている移動体通信ネットワーク(以下、3Gネットワークと称する)が急速に普及されてきている。
図1は、従来の3Gネットワークの構成を示す図である。
図1に示すように従来の3Gネットワークは、CN(Core Network)1001と、CN1001とIuインタフェースを介して接続されるUTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)1002とから構成されている。UTRAN1002は、複数のRNS(Radio Network Subsystem)1003,1004から構成される。さらに、RNS1003は、無線基地局制御装置であるRNC(Radio Network Controller)1005と、複数の無線基地局であるNode B1007,1008とから構成されている。また、RNS1004も同様に、RNC1006と、複数のNode B1009,1010とから構成されている。RNC1005とRNC1006とは、Iurインタフェースを介して接続されている。また、RNC1005と、Node B1007及びNode B1008とはIubインタフェースを介してそれぞれ接続されている。同様に、RNC1006と、Node B1009及びNode B1010とはIubインタフェースを介してそれぞれ接続されている。ここで、RNS1003,1004や、RNC1005,1006や、Node B1007〜1010の数については、図1に示した数に限らない。
図1に示したRNC1005,1006のRLC層またはMAC層にて、移動端末であるUE(User Equipment)へ送信されるユーザデータである下りデータについて秘匿処理が行われる。この秘匿機能は、制御データ及びユーザデータが無線区間にて不当に傍受されることを防ぐために、ユーザ毎に設定された秘匿キー及び秘匿用のアルゴリズムを用いて、制御データ及びユーザデータを暗号化することにより実施されている。
また、3Gネットワーク同士のLossless SRNS Relocation手順では、UEが、あるRNC配下のセルから別のRNC配下のセルへ移動する際に、移動元のRNCが保持している下りデータのうち、UEにおける送達確認(ACK)が取れていない下りデータを移動先RNCにフォワーディングする機能が規定されている。フォワーディング機能は、秘匿機能より上位レイヤのPDCPプロトコルにて実行されるため、フォワーディングされる下りデータについては秘匿処理が施されていない。したがって、移動先RNCにてフォワーディングされた下りデータとCNから送信されて受信された下りデータとを同様に扱うことができる。
さらに近年において、3GPPにおけるユーザデータのスループット向上、呼接続遅延及びユーザデータの転送遅延の減少、ノード数の削減、標準化の必要なインタフェースの削減などを目的として、LTE(Long Term Evolution)およびSAE(System Architecture Evolution)という名称で、次世代移動体通信ネットワーク(以下、B3Gネットワークと称する)の検討が行われている。
図2は、近年検討されているB3Gネットワークの構成を示す図である。
図2に示すように近年検討されているB3Gネットワークは、Evolved CN1101と、EUTRAN1102とから構成されている。さらに、EUTRAN1102は、複数の次世代無線基地局であるe Node B1103,1104とから構成されている。ここで、e Node B1103,1104の数については、図2に示した数に限らない。
図2に示したB3Gネットワークにおいては、e Node B1103,1104に、図1に示した3GネットワークのRNC1005,1006が有するRLC及びMACなどのプロトコル処理が配置されることも検討されている。その場合、セキュリティの観点からユーザデータの秘匿機能をe Node B1103,1104に配置することは好ましくないとされ、秘匿機能をEvolved CN1101に配置することが検討されている。
図3は、図1に示した3Gネットワークと、図2に示したB3Gネットワークとが接続された構成を示す図である。
図3に示すように、CN1001とEvolved CN1101とが接続されることにより、図1に示した3Gネットワークと図2に示したB3Gネットワークとが接続されている。そして、B3Gネットワークから3GネットワークへUE1201が移動している。また、各ネットワークにおける秘匿機能は、3GネットワークにおいてはRNC1005に、また、B3GネットワークにおいてはEvolved CN1101に配置されている。
B3Gネットワークにおいて、3GネットワークのRNC1005に相当する機能を有するノードはe Node B1103,1104である。そのため、図3に示すように、UE1201がB3Gネットワークから3Gネットワークへ移動している場合、移動元e Node B1103,1104から移動先RNC1005へ、下りデータをフォワーディングする方法が考えられる。
また、異なるネットワーク間のハンドオーバーについては、上位装置にてハンドオーバーのタイミングを制御して、無線基地局から送信されたデータを処理する特定局を切り替える方法が考えられている(例えば、特許公開2005−260435号公報参照。)。
しかしながら、上述した方法においては、以下に述べる問題点がある。
B3Gネットワークでは、Evolved CNに下りデータに対する秘匿機能が配置されているため、e Node Bが保持している下りデータは秘匿済みのものである。したがって、e Node Bから当該下りデータが3Gネットワークの移動先RNCにフォワーディングされると、既にEvolved CNにて秘匿済みの下りデータが、移動先RNCにて受信されてしまう。現在、標準化されているRNCでは、既に秘匿されているデータがフォワーディングされてくることを想定していない。したがって、フォワーディングされた下りデータが移動先RNCにて再び秘匿されてしまうという問題点がある。また、UEでは3Gネットワークへ移動しているにもかかわらず、ネットワーク内でRNCにフォワーディングされた下りデータとCNから直接RNCに送信された下りデータとを判別して、フォワーディングされた下りデータにB3Gネットワーク特有の秘匿解除を実行しなければならないという問題点がある。さらに、秘匿アルゴリズムによっては、UEが3Gネットワークへ移動した後であっても、秘匿解除のためにEvolved CNと通信しなければならないという問題点がある。
また、特許公開2005−260435号公報に記載された方法においては、秘匿機能によって暗号化された下りデータのフォワーディングについては考慮されていない。
本発明は、上述したような課題を解決するため、移動端末がB3Gネットワークから3Gネットワークへの移動の際に、容易に秘匿済みの下りデータがフォワーディングできる移動通信システム、次世代コアネットワーク及びこれらにおけるハンドオーバー方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、
移動端末と、無線基地局を制御する無線基地局制御装置に接続されたコアネットワークと、次世代無線基地局に接続され、前記次世代無線基地局からフォワーディングされてきたデータを前記コアネットワークへ送信する次世代コアネットワークとを有し、前記次世代コアネットワークは、前記次世代無線基地局を介して前記移動端末へ送信するデータに対して秘匿処理を行う秘匿手段を具備する移動通信システムにおいて、
前記秘匿手段は、前記次世代無線基地局からフォワーディングされたデータに対して秘匿解除処理を行うことを特徴とする。
移動端末と、無線基地局を制御する無線基地局制御装置に接続されたコアネットワークと、次世代無線基地局に接続され、前記次世代無線基地局からフォワーディングされてきたデータを前記コアネットワークへ送信する次世代コアネットワークとを有し、前記次世代コアネットワークは、前記次世代無線基地局を介して前記移動端末へ送信するデータに対して秘匿処理を行う秘匿手段を具備する移動通信システムにおいて、
前記秘匿手段は、前記次世代無線基地局からフォワーディングされたデータに対して秘匿解除処理を行うことを特徴とする。
また、前記次世代無線基地局は、前記移動端末との間にて送達確認が取れていないデータをフォワーディングすることを特徴とする。
また、無線基地局を制御する無線基地局制御装置に接続されたコアネットワークと次世代無線基地局とに接続され、前記次世代無線基地局へ送信するデータに対して秘匿処理を行う秘匿手段を具備し、前記次世代無線基地局からフォワーディングされてきたデータを前記コアネットワークへ送信する次世代コアネットワークにおいて、
前記秘匿手段は、前記次世代無線基地局からフォワーディングされたデータに対して秘匿解除処理を行うことを特徴とする。
前記秘匿手段は、前記次世代無線基地局からフォワーディングされたデータに対して秘匿解除処理を行うことを特徴とする。
また、移動端末と、無線基地局を制御する無線基地局制御装置に接続されたコアネットワークと、次世代無線基地局に接続され、前記次世代無線基地局からフォワーディングされてきたデータを前記コアネットワークへ送信する次世代コアネットワークとを有し、前記次世代コアネットワークは、前記次世代無線基地局を介して前記移動端末へ送信するデータに対して秘匿処理を行う移動通信システムにおけるハンドオーバー方法であって、
前記次世代コアネットワークが、前記次世代無線基地局からフォワーディングされたデータに対して秘匿解除処理を行う処理と、
前記次世代コアネットワークが、前記秘匿解除処理されたデータを前記コアネットワークへ送信する処理とを有する。
前記次世代コアネットワークが、前記次世代無線基地局からフォワーディングされたデータに対して秘匿解除処理を行う処理と、
前記次世代コアネットワークが、前記秘匿解除処理されたデータを前記コアネットワークへ送信する処理とを有する。
また、前記次世代無線基地局が、前記移動端末との間にて送達確認が取れていないデータをフォワーディングする処理を有することを特徴とする。
上記のように構成された本発明においては、次世代コアネットワークが有する、次世代無線基地局を介して移動端末へ送信するデータに対して秘匿処理を行う秘匿手段にて、次世代無線基地局からフォワーディングされてきたデータに対して秘匿解除処理が行われ、秘匿解除処理が行われたフォワーディングデータが次世代コアネットワークからコアネットワークへ送信される。
これにより、既存のコアネットワーク及びコアネットワーク配下の装置において、フォワーディングされたデータを処理するための手順の変更が不要となる。
以上説明したように本発明においては、次世代コアネットワークが有する、次世代無線基地局を介して移動端末へ送信するデータに対して秘匿処理を行う秘匿手段にて、次世代無線基地局からフォワーディングされてきたデータに対して秘匿解除処理を行い、秘匿解除処理が行われたフォワーディングデータを次世代コアネットワークからコアネットワークへ送信する構成としたため、容易に秘匿済みの下りデータがフォワーディングできる。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図4は、本発明の移動通信システムの実施の一形態を示す図である。
本形態は図4に示すように、次世代コアネットワークであるEvolved CN111と、EUTRAN112とがB3Gネットワークに設けられている。また、コアネットワークであるCN101と、UTRAN102とが3Gネットワークに設けられている。また、Evolved CN111とCN101とが接続されている。そして、移動端末であるUE121がB3Gネットワークから3Gネットワークへ移動している。
さらに、Evolved CN111には、秘匿部115が設けられている。また、EUTRAN112には、複数の次世代無線基地局であるe Node B113,114が設けられている。さらに、e Node B113,114には、フォワード部133,134がそれぞれ設けられている。また、UTRAN102にはRNS103が設けられており、さらにRNS103には、無線基地局制御装置であるRNC105と、複数の無線基地局であるNode B107、108とが設けられている。さらに、RNC105には、秘匿部125が設けられている。
秘匿部115は、EUTRAN112を介してUE121へ送信する下りデータに対して秘匿処理を実施し、また、フォワード部133,134からフォワーディングされてきた下りデータに対して秘匿解除処理を実施する。また、e Node B113,114は、3GネットワークのRNC105とNode B107,108とに相当する機能を統合したノードである。また、フォワード部133,134は、e Node B113,114が有している下りデータのうち、ハンドオーバーの際にUE121からACKが返送されてきていない、つまり送達確認が取れていない下りデータを3Gネットワークへフォワーディングする。
秘匿部125は、Node B107,108を介してUE121へ送信する下りデータに対して秘匿処理を実施する。
また、秘匿部115,125にて秘匿処理された下りデータは、UE121にて秘匿解除処理が行われる。
ここで、e Node B113,114及びNode B107、108の数については、図4に示したものに限らない。
以下に、図4に示した移動通信システムにおけるハンドオーバー方法について説明する。ここで、図4に示したUE121は、e Node B114がカバーするエリアからNode B107がカバーするエリアに移動しているものとする。また、3GネットワークとB3Gネットワークとの間にてソフトハンドオーバーの処理は行われないものとする。
図5は、図4に示した移動通信システムにおけるハンドオーバー方法を説明するためのシーケンス図である。
まず、上位装置(不図示)から送信されたUE121宛ての下りデータであるパケット11〜14がステップ1にてEvolved CN111において受信されると、受信されたパケット11〜14に対して所定の秘匿処理がステップ2にて行われる。ここで、パケット11〜14には、データの順序を示すためにシーケンシャルに振られたシーケンス番号がそれぞれ付与されている。
秘匿処理が完了すると、秘匿処理されたパケット11〜14がステップ3にてEvolved CN111からe Node B114へ送信される。
e Node B114にてパケット11〜14が受信された後、受信されたパケット11〜14がe Node B114にバッファリングされる。このバッファリングは、再送処理に備えたものであり、UE121とe Node B114との間にて下りデータの送達確認が取れた際にクリアされる従来の機能と同様のものである。
そして、e Node B114にバッファリングされたパケット11〜14のうちパケット11〜13がステップ4にてUE121へ送信される。通常、バッファリングされたパケット11〜14がUE121へ送信されるが、ここでは、動作の説明の便宜上、パケット11〜13がUE121へ送信され、パケット14が未送信の時点を例に挙げて説明する。
e Node B114から送信されたパケット11〜13のうち、正常にUE121にて受信されたパケットについての送達確認を示す信号であるACKが、ステップ5にてUE121からe Node B114へ送信される。このACKは、送達確認が取れたパケットに付与されたシーケンス番号が認識できるようになっている。これは、従来の3GネットワークにおけるACKの処理と同様であり、3GPPの勧告に記載されている方法によりシーケンス番号が示されているものである。また、ここでは、e Node B114から送信されたパケット11〜13のうち、パケット11〜12の送達確認が取れたものとし、パケット13については何らかの原因でUE121にて正常に受信されなかったものとする。
また、このとき、B3Gネットワークから3Gネットワークへ移動しているUE121が、ハンドオーバー状態になったことが、UE121及びe Node B114にて認識され、ステップ6にて3Gネットワークへの移動(ハンドオーバー)が決定されてハンドオーバー手順が実行される。
そして、UE121から送信されてe Node B114にて受信されたACKに基づいて、e Node B114にバッファリングされているにもかかわらずUE121に送達していないパケットが、e Node B114のフォワード部134にて認識される。フォワード部134にてUE121に送達されていないと認識されたパケットが、ステップ7にてフォワード部134からEvolved CN111へ送信される。ここでは、ACKにはパケット11〜12がUE121にて受信された旨が示されているため、パケット13〜14がフォワード部134からEvolved CN111へ送信される。その後、ステップ8にてハンドオーバー手順が完了し、UE121と移動先である3Gネットワークとの間において通信が確立される。このハンドオーバー手順については、従来の手順と同様であるため、ここでは詳細は記述しない。
フォワード部134からEvolved CN111へ送信されたパケット13〜14については、ステップ9にてEvolved CN111の秘匿部115において秘匿が解除される。特に、暗号アルゴリズムが秘密鍵方式である場合、この秘匿解除処理には暗号化した鍵がそのまま使用されることが可能である。
そして、秘匿が解除されたパケット13〜14は、ステップ10にてEvolved CN111からCN101を介してRNC105へ送信される。その際、送信されるパケット13〜14には、送信元がEvolved CN111であるという情報が付与される。
一方、ステップ11にてCN101からパケット15がRNC105へ送信される。
RNC105にて、ステップ10においてEvolved CN111から送信されたパケット13〜14と、ステップ11においてCN101から送信されたパケット15とが受信される。受信されたパケット13〜15について、ステップ12にてRNC105において従来のパケット処理が行われる。この処理には、e Node B114にて行われたバッファリングや、秘匿部125における秘匿処理も含まれる。
その後、パケット13〜15は、ステップ13にてRNC105からUE121へ送信される。
また、以下の方法も考えられる。
図6は、図4に示した移動通信システムにおけるハンドオーバー方法の他の方法を説明するためのシーケンス図である。
まず、上位装置(不図示)から送信されたUE121宛ての下りデータであるパケット21〜24がステップ21にてEvolved CN111において受信されると、受信されたパケット21〜24に対して所定の秘匿処理がステップ22にて行われる。ここで、パケット21〜24には、データの順序を示すためにシーケンシャルに振られたシーケンス番号がそれぞれ付与されている。
秘匿処理が完了すると、秘匿処理されたパケット21〜24がステップ23にてEvolved CN111からe Node B114へ送信される。
e Node B114にてパケット21〜24が受信された後、受信されたパケット21〜24がe Node B114にバッファリングされる。このバッファリングは、上述したものと同様である。
そして、e Node B114にバッファリングされたパケット21〜24のうちパケット21〜23がステップ24にてUE121へ送信される。通常、バッファリングされたパケット21〜24がUE121へ送信されるが、ここでは、動作の説明の便宜上、パケット21〜23がUE121へ送信され、パケット24が未送信の時点を例に挙げて説明する。
e Node B114から送信されたパケット21〜23のうち、正常にUE121にて受信されたパケットについての送達確認を示す信号であるACKが、ステップ25にてUE121からe Node B114へ送信される。このACKは、上述したものと同様である。また、ここでは、e Node B114から送信されたパケット21〜23のうち、パケット21〜22の送達確認が取れたものとし、パケット23については何らかの原因でUE121にて正常に受信されなかったものとする。
また、このとき、B3Gネットワークから3Gネットワークへ移動しているUE121が、ハンドオーバー状態になったことが、UE121及びe Node B114にて認識され、ステップ26にて3Gネットワークへの移動(ハンドオーバー)が決定されてハンドオーバー手順が実行される。
そして、UE121から送信されてe Node B114にて受信されたACKに基づいて、e Node B114にバッファリングされているにもかかわらずUE121に送達していないパケットが、e Node B114のフォワード部134にて認識される。フォワード部134にてUE121に送達されていないと認識されたパケットが、ステップ27にてフォワード部134からEvolved CN111へ送信される。ここでは、ACKにはパケット21〜22がUE121にて受信された旨が示されているため、パケット23〜24がフォワード部134からEvolved CN111へ送信される。その後、ステップ28にてハンドオーバー手順が完了し、UE121と移動先である3Gネットワークとの間において通信が確立される。このハンドオーバー手順については、従来の手順と同様であるため、ここでは詳細は記述しない。
フォワード部134からEvolved CN111へ送信されたパケット23〜24については、ステップ29にてEvolved CN111の秘匿部115において秘匿が解除される。特に、暗号アルゴリズムが秘密鍵方式である場合、この秘匿解除処理には暗号化した鍵がそのまま使用されることが可能である。
そして、秘匿が解除されたパケット23〜24は、ステップ30にてEvolved CN111からCN101へ送信される。このとき、CN101がEvolved CN111からUE121宛てのパケットを受信可能な状態であることが前提である。
CN101にて受信されたパケット23〜24とフォワーディングされていないパケット25とが、ステップ31にてCN101からRNC105へ送信される。
RNC105にて、CN101から送信されたパケット23〜25が受信され、ステップ32にて従来のパケット処理が行われる。この処理には、e Node B114にて行われたバッファリングや、秘匿部125における秘匿処理も含まれる。
その後、パケット23〜25は、ステップ33にてRNC105からUE121へ送信される。
以上により、UE121がB3Gネットワークから3Gネットワークへハンドオーバーする際、B3Gネットワークでの秘匿処理がEvolved CN111にて行われていたとしても、3Gネットワークには標準化されている手順に変更を加えることなく動作させることができる。
Claims (5)
- 移動端末と、無線基地局を制御する無線基地局制御装置に接続されたコアネットワークと、次世代無線基地局に接続され、前記次世代無線基地局からフォワーディングされてきたデータを前記コアネットワークへ送信する次世代コアネットワークとを有し、前記次世代コアネットワークは、前記次世代無線基地局を介して前記移動端末へ送信するデータに対して秘匿処理を行う秘匿手段を具備する移動通信システムにおいて、
前記秘匿手段は、前記次世代無線基地局からフォワーディングされたデータに対して秘匿解除処理を行うことを特徴とする移動通信システム。 - 請求項1に記載の移動通信システムにおいて、
前記次世代無線基地局は、前記移動端末との間にて送達確認が取れていないデータをフォワーディングすることを特徴とする移動通信システム。 - 無線基地局を制御する無線基地局制御装置に接続されたコアネットワークと次世代無線基地局とに接続され、前記次世代無線基地局へ送信するデータに対して秘匿処理を行う秘匿手段を具備し、前記次世代無線基地局からフォワーディングされてきたデータを前記コアネットワークへ送信する次世代コアネットワークにおいて、
前記秘匿手段は、前記次世代無線基地局からフォワーディングされたデータに対して秘匿解除処理を行うことを特徴とする次世代コアネットワーク。 - 移動端末と、無線基地局を制御する無線基地局制御装置に接続されたコアネットワークと、次世代無線基地局に接続され、前記次世代無線基地局からフォワーディングされてきたデータを前記コアネットワークへ送信する次世代コアネットワークとを有し、前記次世代コアネットワークは、前記次世代無線基地局を介して前記移動端末へ送信するデータに対して秘匿処理を行う移動通信システムにおけるハンドオーバー方法であって、
前記次世代コアネットワークが、前記次世代無線基地局からフォワーディングされたデータに対して秘匿解除処理を行う処理と、
前記次世代コアネットワークが、前記秘匿解除処理されたデータを前記コアネットワークへ送信する処理とを有するハンドオーバー方法。 - 請求項4に記載のハンドオーバー方法において、
前記次世代無線基地局が、前記移動端末との間にて送達確認が取れていないデータをフォワーディングする処理を有することを特徴とするハンドオーバー方法。
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