JP5519566B2 - 移動通信方法、無線基地局、移動管理ノード及び移動局 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信方法、無線基地局、移動管理ノード及び移動局に関する。

Ｗ-ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ-Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の方式等のセルラー方式の移動通信システムでは、複数の移動局ＵＥ同士の通信は、無線アクセスネットワーク装置やコアネットワーク装置等を介して行われるように構成されている。

３ＧＰＰ ＴＳ３６.３００

しかしながら、従来のセルラー方式の移動通信システムでは、複数の移動局ＵＥが、同一セル（或いは、無線アクセスネットワーク装置配下のセル）内に配置されている場合であっても、データ信号及び制御信号の両方が、無線アクセスネットワーク装置を介して送受信されるように構成されているため、無線アクセスネットワーク装置の処理負荷が増大してしまうという問題点があった。

かかる問題点を解決するために、複数の移動局が、無線基地局との間で設定されているＵｕインタフェースを介することなく、移動局間インタフェース（以下、Ｕｄインタフェース）を介して、データ信号の送受信を行うことを想定することができる。

また、かかる場合には、Ｕｄインタフェースを介して送受信されるデータ信号のセキュリティ（秘匿や改竄検出）を確保するために、Ｕｕインタフェースを介して送受信されるデータ信号のセキュリティ（秘匿や改竄検出）を確保するために用いられる鍵とは異なる移動局間通信用鍵（以下、鍵Ｋ_ｘ）を用いることが想定される。

ここで、一般に、通信に用いる鍵として、長時間同じ鍵を用いると、セキュリティの脆弱性に繋がるため、ある程度頻繁に、かかる鍵を更新することが重要となる。例えば、データのシーケンス番号（ＳＮ：Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）が一巡する前に、かかる鍵を更新することが望まれる。

しかしながら、既存の移動通信システムの仕組みでは、かかる鍵Ｋ_ｘを適切なタイミングで更新することができないという問題点があった。

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、適切なタイミングで鍵Ｋ_ｘを更新することができる移動通信方法、無線基地局、移動管理ノード及び移動局を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、第１移動局と第２移動局との間で、無線基地局との間で設定されている無線基地局インタフェースを介することなく、該第１移動局と該第２移動局との間で設定されている移動局間インタフェースを介して、データ信号の送受信を行う移動通信方法であって、前記第１移動局又は前記第２移動局が、前記無線基地局に対して、前記移動局間インタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいていることを示す指示信号又は鍵の更新を要求する鍵更新要求信号を送信する工程と、前記無線基地局又は移動管理ノードが、前記指示信号又は前記鍵更新要求信号を受信した場合、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵又は該移動局間通信用鍵を算出するための所定パラメータを更新する工程と、前記無線基地局又は移動管理ノードが、前記第１移動局及び前記第２移動局に対して、更新した前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータを通知する工程と、前記第１移動局及び前記第２移動局が、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵を、通知された前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータに基づいて算出した移動局間通信用鍵に更新する工程とを有することを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、第１移動局と第２移動局との間で、無線基地局との間で設定されている無線基地局インタフェースを介することなく、該第１移動局と該第２移動局との間で設定されている移動局間インタフェースを介して、データ信号の送受信を行うことができるように構成されている移動通信システムで用いられる無線基地局であって、前記第１移動局又は前記第２移動局から、前記移動局間インタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいていることを示す指示信号又は鍵の更新を要求する鍵更新要求信号を受信するように構成されている受信部と、前記指示信号又は前記鍵更新要求信号を受信した場合、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵又は該移動局間通信用鍵を算出するための所定パラメータを更新するように構成されている更新部と、前記第１移動局及び前記第２移動局に対して、更新した前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータを通知するように構成されている送信部とを具備することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、第１移動局と第２移動局との間で、無線基地局との間で設定されている無線基地局インタフェースを介することなく、該第１移動局と該第２移動局との間で設定されている移動局間インタフェースを介して、データ信号の送受信を行うことができるように構成されている移動通信システムで用いられる移動管理ノードであって、前記第１移動局又は前記第２移動局から、前記移動局間インタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいていることを示す指示信号又は鍵の更新を要求する鍵更新要求信号を受信するように構成されている受信部と、前記指示信号又は前記鍵更新要求信号を受信した場合、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵又は該移動局間通信用鍵を算出するための所定パラメータを更新するように構成されている更新部と、前記第１移動局及び前記第２移動局に対して、更新した前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータを通知するように構成されている送信部とを具備することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、第１移動局と第２移動局との間で、無線基地局との間で設定されている無線基地局インタフェースを介することなく、該第１移動局と該第２移動局との間で設定されている移動局間インタフェースを介して、データ信号の送受信を行うことができるように構成されている移動通信システムにおいて該第１移動局として機能する移動局であって、前記無線基地局に対して、前記移動局間インタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいていることを示す指示信号又は鍵の更新を要求する鍵更新要求信号を送信するように構成されている送信部と、前記指示信号又は前記鍵更新要求信号を受信した前記無線基地局又は移動管理ノードから、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵又は該移動局間通信用鍵を算出するための所定パラメータを受信するように構成されている受信部と、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵を、受信した前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータに基づいて算出した移動局間通信用鍵に更新するように構成されている更新部とを具備することを要旨とする。

以上説明したように、本発明によれば、適切なタイミングで鍵Ｋ_ｘを更新することができる移動通信方法、無線基地局、移動管理ノード及び移動局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局の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動局の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線基地局又は移動管理ノードの機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動通信システムの動作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）
図１乃至図５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方式の移動通信システムであって、図１に示すように、移動管理ノードＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）と、移動管理ノードＭＭＥ配下に接続されている無線基地局ｅＮＢとを具備している。なお、本発明は、ＬＴＥ方式以外のセルラー方式の移動通信システムにも適用可能である。

ここで、無線基地局ｅＮＢと移動局ＵＥ＃１/ＵＥ＃２との間では、Ｕｕインタフェースを介してデータ信号が送受信されるように構成されており、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間では、Ｕｄインタフェースを介してデータ信号が送受信されるように構成されている。

すなわち、移動局ＵＥ＃１は、移動局ＵＥ＃２との間で、無線基地局ｅＮＢを介して（Ｕｕインタフェースを介して）データ信号を送受信することもできるし、無線基地局ｅＮＢを介さないで（Ｕｄインタフェースを介して）データ信号を送受信することもできる。

同様に、移動局ＵＥ＃２は、移動局ＵＥ＃１との間で、無線基地局ｅＮＢを介して（Ｕｕインタフェースを介して）データ信号を送受信することもできるし、無線基地局ｅＮＢを介さないで（Ｕｄインタフェースを介して）データ信号を送受信することもできる。

ここで、ＵｕインタフェースやＵｄインタフェースを介して送受信されるデータ信号には、セキュリティ（秘匿や改竄検出）が適用される。セキュリティを適用するために、送受信エンティティ間で、共通の鍵が用意される。

ＬＴＥ方式のＵｕインタフェースにおいて用いられる鍵の生成方法及び更新方法は、３ＧＰＰのＴＳ３３.４０１等に規定されている。本発明は、Ｕｄインタフェースにおいて用いられる鍵Ｋ_ｘの更新方法に係るものである。

移動局ＵＥ＃１の構成及び移動局ＵＥ＃２の構成は、基本的に同一であるため、以下、代表して、移動局ＵＥ＃１の構成について説明する。

図２に示すように、移動局ＵＥ＃１は、管理部１１と、ＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）レイヤ機能部１２ａと、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤ機能部１２ｂと、送信部１３と、受信部１４と、更新部１５とを具備している。

管理部１１は、Ｕｄインタフェースを介して送受信されるデータ信号のセキュリティに用いる鍵Ｋ_ｘを管理するように構成されている。

送信部１３は、Ｕｕインタフェースを介して、無線基地局ｅＮＢに対して、データ信号や制御信号を送信するように構成されており、Ｕｄインタフェースを介して、移動局ＵＥ＃２に対して、データ信号を送信するように構成されている。

受信部１４は、Ｕｕインタフェースを介して、無線基地局ｅＮＢから、データ信号や制御信号を受信するように構成されており、Ｕｄインタフェースを介して、移動局ＵＥ＃２から、データ信号を受信するように構成されている。

ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、ＰＤＣＰレイヤにおける処理を行うように構成されている。

例えば、図３に示すように、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、上位レイヤから受信したＩＰパケットを、ＰＤＣＰ-ＳＤＵ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）とし、かかるＰＤＣＰ-ＳＤＵに対して、ＰＤＣＰレイヤにおけるシーケンス番号ＳＮを含むヘッダを付与することによって、ＰＤＣＰ-ＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）を生成して、ＲＬＣレイヤ機能部１２ｂに送信するように構成されている。

ここで、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、鍵Ｋ_ｘ或いは鍵Ｋ_ｘから算出される鍵を用いて、送信するＰＤＣＰ-ＳＤＵごとにサイファリング処理を施すように構成されている。

同様に、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、鍵Ｋ_ｘ或いは鍵Ｋ_ｘから算出される鍵を用いて、受信したＰＤＣＰ-ＳＤＵごとにデサイファリング処理を施すように構成されている。

また、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、鍵Ｋ_ｘ或いは鍵Ｋ_ｘから算出される鍵を用いて、ＰＤＣＰ-ＳＤＵごとにインテグリティプロテクション処理を施すように構成されていてもよい。

すなわち、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、送信するＰＤＣＰ-ＳＤＵごとにチェックサムに当たるＭＡＣ-Ｉを生成し、ヘッダに含めてもよい。この場合、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、受信したＰＤＣＰ-ＳＤＵごとにＭＡＣ-Ｉを検証し、改竄検出する。

また、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、ＲＬＣレイヤ機能部１２ｂから受信したＲＬＣ-ＳＤＵ内のＰＤＣＰ-ＰＤＵのヘッダに含まれるシーケンス番号ＳＮに基づいて、「ＰＤＣＰ ｓｔａｔｕｓ ｒｅｐｏｒｔ」を生成するように構成されている。

また、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、Ｕｄインタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号（例えば、ＰＤＣＰレイヤで用いられているシーケンス番号）が一巡するタイミングが近づいていることを検出した場合、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」を生成するように構成されている。

例えば、ＰＤＣＰレイヤにおけるシーケンス番号が「０」〜「１２７」の範囲で巡回して用いられる場合には、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、シーケンス番号「１２０」を含むヘッダを付与した場合に、送信部１３に対して、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」を生成するように構成されていてもよい。

或いは、ＰＤＣＰレイヤにおけるシーケンス番号が「０」〜「１２７」の範囲で巡回して用いられる場合には、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、シーケンス番号「１２０」を含むヘッダが付与されたＰＤＣＰ-ＰＤＵを受信した場合に、送信部１３に対して、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」を生成するように構成されていてもよい。

ＲＬＣレイヤ機能部１２ｂは、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａから受信したＰＤＣＰ-ＰＤＵに対して、所定サイズとなるように１以上のＰＤＣＰ-ＳＤＵを適宜分割・結合し、これにヘッダを付与することによって、ＲＬＣ-ＰＤＵを生成して、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤに送信するように構成されている。

ここで、送信部１３は、上述したＰＤＣＰやＲＬＣやＭＡＣの各レイヤで処理されたＰＤＵについて、Ｕｕインタフェースを介することなく、Ｕｄインタフェースを介して、移動局ＵＥ＃２に対して、データ信号として送信するように構成されている。

また、送信部１３は、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａによって生成された「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」について、移動管理ノードＭＭＥ又は無線基地局ｅＮＢに対して送信するように構成されている。

なお、かかる「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」は、ＰＤＣＰレイヤの制御信号としてではなく、ＲＲＣメッセージ又はＮＡＳメッセージとして送信されてもよい。

また、かかる「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」は、鍵の更新を要求する「鍵更新要求信号」として定義されてもよい。

また、受信部１４は、移動局ＵＥ＃２から、Ｕｕインタフェースを介することなく、Ｕｄインタフェースを介して、「ＰＤＣＰ ｓｔａｔｕｓ ｒｅｐｏｒｔ」を含むデータ信号を受信するように構成されている。

更新部１５は、管理部１１によって管理されている鍵Ｋ_ｘを更新するように構成されている。

例えば、更新部１５は、管理部１１によって管理されている鍵Ｋ_ｘを、受信部１４によって移動管理ノードＭＭＥ又は無線基地局ｅＮＢから受信した鍵Ｋ_ｘに置換するように構成されていてもよい。

或いは、更新部１５は、受信部１４によって移動管理ノードＭＭＥ又は無線基地局ｅＮＢから受信した所定パラメータＸに基づいて鍵Ｋ_ｘを算出し、管理部１１によって管理されている鍵Ｋ_ｘを、算出した鍵Ｋ_ｘに置換するように構成されていてもよい。

また、更新部１５は、Ｕｄインタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる鍵Ｋ_ｘを更新する際に、ＵｄインタフェースにおけるＲＬＣレイヤ（レイヤ２）以下のプロトコルエンティティをリセットするように構成されていてもよい。

なお、ＰＤＣＰレイヤ機能部１２ａは、受信部１４によって上述の鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸが受信された際に、「ＰＤＣＰ ｓｔａｔｕｓ ｒｅｐｏｒｔ」を生成するように構成されていてもよい。

図４に示すように、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥは、管理部２１と、受信部２２と、更新部２３と、送信部２４とを具備している。

管理部２１は、各移動局ＵＥにおけるＵｄインタフェースを介した通信用の鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）を管理するように構成されている。

受信部２２は、各移動局ＵＥによって送信されたデータ信号や制御信号を受信するように構成されている。

例えば、受信部２２は、各移動局ＵＥによって送信された「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」を受信するように構成されている。

更新部２３は、受信部２２によって「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」が受信された場合、かかる「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」の送信元の移動局ＵＥ（例えば、移動局ＵＥ＃１）と通信相手の移動局ＵＥ（例えば、移動局ＵＥ＃２）との間でＵｄインタフェースを介して行われる通信用の鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）を更新するように構成されている。

ここで、更新部２３は、送信元の移動局ＵＥに対して送信すべきの鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）と通信相手の移動局ＵＥに対して送信すべき鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）とを同じものにしてもよいし異なるものにしてもよい。

送信部２４は、移動局ＵＥに対して、データ信号や制御信号を送信するように構成されている。

例えば、送信部２４は、更新部２３によって更新された鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）について、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」の送信元の移動局ＵＥ及び通信相手の移動局ＵＥに対して送信するように構成されている。

送信部２４は、更新部２３によって更新された鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）を、ＰＤＣＰレイヤの制御信号として送信してもよいし、ＲＲＣメッセージ又はＮＡＳメッセージとして送信してもよい。

以下、図５を参照して、本実施形態に係る移動通信システムにおいて、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間でＵｄインタフェースを介したデータ信号の送受信が行われている場合の動作について説明する。

図５に示すように、移動局ＵＥ＃１は、ステップＳ１００１において、送信側のＰＤＣＰレイヤで用いられているシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいていることを検出すると、ステップＳ１００２において、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥに対して、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」を送信する。

ここで、移動局ＵＥ＃１は、ステップＳ１００１において、受信側のＰＤＣＰレイヤで用いられているシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいていることを検出した場合にも、ステップＳ１００２において、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥに対して、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」を送信してもよい。

無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥは、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」を受信すると、ステップＳ１００３において、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間の通信用の鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）を更新し、ステップＳ１００４ａにおいて、移動局ＵＥ＃１に対して、かかる鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）を送信し、ステップＳ１００４ｂにおいて、移動局ＵＥ＃２に対して、かかる鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）を送信する。

ここで、移動局ＵＥ＃１に対して送信される鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）及び移動局ＵＥ＃２に対して送信される鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）は、同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。

ステップＳ１００５ａにおいて、移動局ＵＥ＃１は、移動局ＵＥ＃２との間の通信用の鍵Ｋ_ｘを更新し、ステップＳ１００５ｂにおいて、移動局ＵＥ＃２は、移動局ＵＥ＃１との間の通信用の鍵Ｋ_ｘを更新する。

ステップＳ１００６ａにおいて、移動局ＵＥ＃１は、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥに対して、移動局ＵＥ＃２との間の通信用の鍵Ｋ_ｘの更新が完了したことを通知する応答信号を送信し、ステップＳ１００６ｂにおいて、移動局ＵＥ＃２は、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥに対して、移動局ＵＥ＃１との間の通信用の鍵Ｋ_ｘの更新が完了したことを通知する応答信号を送信する。

その後、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間のデータ信号の送受信は、更新された鍵Ｋ_ｘを用いて継続される。

なお、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥは、ステップＳ１００４ａ/Ｓ１００４ｂにおいて鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）を送信してから、ステップＳ１００６ａ/Ｓ１００６ｂにおいて応答信号を受信するまでの間、新たなＵｄインタフェースの割り当てを停止してもよい。

また、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２は、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥから、ステップＳ１００４ａ/Ｓ１００４ｂにおいて鍵Ｋ_ｘ（或いは、かかる鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸ）を受信した際に、ＵｄインタフェースのＲＬＣレイヤ以下のプロトコルエンティティをリセットする。

すなわち、かかる場合、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２は、バッファに溜まっていたＰＤＵを破棄し、ＭＡＣのＨＡＲＱプロセス等をリセットする。

また、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２は、その後、無線基地局ｅＮＢから新たなＵｄインタフェース上の送受信のリソース割当てを受信した際に、互いに「ＰＤＣＰ ｓｔａｔｕｓ ｒｅｐｏｒｔ」を交換し、送受信を再開すべきＰＤＣＰ-ＳＤＵのＳＮについての状態を一致させる。

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、送信側或いは受信側の移動局ＵＥ＃１が、ＰＤＣＰレイヤで用いられているシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいていることを検出した場合に、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間の通信用の鍵Ｋ_ｘを更新することができるため、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間の通信におけるセキュリティを確保することができる。

以上に述べた本実施形態の特徴は、以下のように表現されていてもよい。

本実施形態の第１の特徴は、移動局ＵＥ＃１（第１移動局）と移動局ＵＥ＃２（第２移動局）との間で、無線基地局ｅＮＢとの間で設定されているＵｕインタフェース（無線基地局インタフェース）を介することなく、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間で設定されているＵｄインタフェース（移動局間インタフェース）を介して、データ信号の送受信を行う移動通信方法であって、移動局ＵＥ＃１又は移動局ＵＥ＃２が、無線基地局ｅＮＢに対して、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ（移動局間インタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいていることを示す指示信号）」又は鍵の更新を要求する鍵更新要求信号を送信する工程と、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥが、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」又は鍵更新要求信号を受信した場合、Ｕｄインタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる鍵Ｋ_ｘ（移動局間通信用鍵）又は鍵Ｋ_ｘを算出するための所定パラメータＸを更新する工程と、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥが、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２に対して、更新した鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸを通知する工程と、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２が、Ｕｄインタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる鍵Ｋ_ｘを、通知された鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸに基づいて算出した鍵Ｋ_ｘに更新する工程とを有することを要旨とする。

本実施形態の第１の特徴において、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間で、Ｕｕインタフェースを介することなく、Ｕｄインタフェースを介して、「ＰＤＣＰ ｓｔａｔｕｓ ｒｅｐｏｒｔ（ＰＤＣＰステータスレポート）」の送受信を行う工程を有してもよい。

本実施形態の第１の特徴において、「ＰＤＣＰ ｓｔａｔｕｓ ｒｅｐｏｒｔ」の送受信は、更新された鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸが受信された際に行われてもよい。

本実施形態の第１の特徴において、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２が、Ｕｄインタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる鍵Ｋ_ｘを、通知された鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸに基づいて算出した鍵Ｋ_ｘに更新した場合に、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥに対して、その旨を示す応答信号を送信する工程を有してもよい。

本実施形態の第１の特徴において、無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥは、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２に対して鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸを通知してから応答信号を受信するまでの間、新たなＵｄインタフェースの割当を停止してもよい。

本実施形態の第１の特徴において、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２は、Ｕｄインタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる鍵Ｋ_ｘを更新する際に、ＵｄインタフェースにおけるＲＬＣレイヤ（レイヤ２）以下のプロトコルエンティティをリセットしてもよい。

本実施形態の第２の特徴は、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間で、Ｕｕインタフェースを介することなく、Ｕｄインタフェースを介して、データ信号の送受信を行うことができるように構成されている移動通信システムで用いられる無線基地局ｅＮＢであって、移動局ＵＥ＃１又は移動局ＵＥ＃２から、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」又は鍵更新要求信号を受信するように構成されている受信部２２と、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」又は鍵更新要求信号を受信した場合、鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸを更新するように構成されている更新部２３と、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２に対して、更新した鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸを通知するように構成されている送信部２４とを具備することを要旨とする。

本実施形態の第２の特徴において、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２に対して鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸを通知してから、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２から鍵Ｋ_ｘの更新が完了した旨を示す応答信号を受信するまでの間、新たなＵｄインタフェースの割当を停止するように構成されていてもよい。

本実施形態の第３の特徴は、移動局ＵＥ＃１と移動局ＵＥ＃２との間で、Ｕｕインタフェースを介することなく、Ｕｄインタフェースを介して、データ信号の送受信を行うことができるように構成されている移動通信システムで用いられる移動管理ノードＭＭＥであって、移動局ＵＥ＃１又は移動局ＵＥ＃２から、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」又は鍵更新要求信号を受信するように構成されている受信部２２と、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」又は鍵更新要求信号を受信した場合、鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸを更新するように構成されている更新部２３と、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２に対して、更新した鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸを通知するように構成されている送信部２４とを具備することを要旨とする。

本実施形態の第３の特徴において、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２に対して鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸを通知してから、移動局ＵＥ＃１及び移動局ＵＥ＃２から鍵Ｋ_ｘの更新が完了した旨を示す応答信号を受信するまでの間、新たなＵｄインタフェースの割当を停止するように構成されていてもよい。

本実施形態の第４の特徴は、移動局ＵＥ＃２との間で、Ｕｕインタフェースを介することなく、Ｕｄインタフェースを介して、データ信号の送受信を行うことができるように構成されている移動通信システムにおいて用いられる移動局ＵＥ＃１であって、無線基地局ｅＮＢに対して、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」又は鍵更新要求信号を送信するように構成されている送信部１３と、「ＳＮ ｗｒａｐ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」又は鍵更新要求信号を受信した無線基地局ｅＮＢ又は移動管理ノードＭＭＥから、鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸを受信するように構成されている受信部１４と、Ｕｄインタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる鍵Ｋ_ｘを、受信した鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸに基づいて算出した鍵Ｋ_ｘに更新するように構成されている更新部１５とを具備することを要旨とする。

本実施形態の第４の特徴において、送信部１３及び受信部１４は、移動局ＵＥ＃２との間で、Ｕｕインタフェースを介することなく、Ｕｄインタフェースを介して、「ＰＤＣＰ ｓｔａｔｕｓ ｒｅｐｏｒｔ」の送受信を行うように構成されていてもよい。

本実施形態の第４の特徴において、送信部１３及び受信部１４は、更新された鍵Ｋ_ｘ又は所定パラメータＸが受信された際に、「ＰＤＣＰ ｓｔａｔｕｓ ｒｅｐｏｒｔ」の送受信を行うように構成されていてもよい。

本実施形態の第４の特徴において、更新部１５は、Ｕｄインタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる鍵Ｋ_ｘを更新する際に、ＵｄインタフェースにおけるＲＬＣレイヤ（レイヤ２）以下のプロトコルエンティティをリセットするように構成されていてもよい。

なお、上述の無線基地局ｅＮＢや移動局ＵＥ等の動作は、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（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）や、フラッシュメモリや、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）や、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）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、無線基地局ｅＮＢや移動局ＵＥ等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無線基地局ｅＮＢや移動局ＵＥ等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。

ＵＥ…移動局
ｅＮＢ…無線基地局ｅＮＢ
ＭＭＥ…移動管理ノード
１１、２１…管理部
１２ａ…ＰＤＣＰレイヤ機能部
１２ｂ…ＲＬＣレイヤ機能部
１３、２４…送信部
１４、２２…受信部
１５、２４…更新部

Claims (14)

1. 第１移動局と第２移動局との間で、無線基地局との間で設定されている無線基地局インタフェースを介することなく、該第１移動局と該第２移動局との間で設定されている移動局間インタフェースを介して、データ信号の送受信を行う移動通信方法であって、
   前記第１移動局又は前記第２移動局が、前記無線基地局に対して、前記移動局間インタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいた場合に、その旨を示す指示信号を送信する工程と、
   前記無線基地局又は移動管理ノードが、前記指示信号を受信した場合、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵又は該移動局間通信用鍵を算出するための所定パラメータを更新する工程と、
   前記無線基地局又は移動管理ノードが、前記第１移動局及び前記第２移動局に対して、更新した前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータを通知する工程と、
   前記第１移動局及び前記第２移動局が、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵を、通知された前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータに基づいて算出した移動局間通信用鍵に更新する工程とを有することを特徴とする移動通信方法。
2. 前記第１移動局と前記第２移動局との間で、前記無線基地局インタフェースを介することなく、前記移動局間インタフェースを介して、ＰＤＣＰステータスレポートの送受信を行う工程を有することを特徴とする請求項１に記載の移動通信方法。
3. 前記ＰＤＣＰステータスレポートの送受信は、更新された前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータが受信された際に行われることを特徴とする請求項２に記載の移動通信方法。
4. 前記第１移動局及び前記第２移動局が、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵を、通知された前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータに基づいて算出した前記移動局間通信用鍵に更新した場合に、前記無線基地局又は前記移動管理ノードに対して、その旨を示す応答信号を送信する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の移動通信方法。
5. 前記無線基地局又は前記移動管理ノードは、前記第１移動局及び前記第２移動局に対して前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータを通知してから前記応答信号を受信するまでの間、新たな移動局間インタフェースの割当を停止することを特徴とする請求項４に記載の移動通信方法。
6. 前記第１移動局及び前記第２移動局は、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵を更新する際に、該移動局間インタフェースにおけるＲＬＣレイヤ以下のプロトコルエンティティをリセットすることを特徴とする請求項１に記載の移動通信方法。
7. 第１移動局と第２移動局との間で、無線基地局との間で設定されている無線基地局インタフェースを介することなく、該第１移動局と該第２移動局との間で設定されている移動局間インタフェースを介して、データ信号の送受信を行うことができるように構成されている移動通信システムで用いられる無線基地局であって、
   前記第１移動局又は前記第２移動局から、前記移動局間インタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいた場合に、その旨を示す指示信号を受信するように構成されている受信部と、
   前記指示信号を受信した場合、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵又は該移動局間通信用鍵を算出するための所定パラメータを更新するように構成されている更新部と、
   前記第１移動局及び前記第２移動局に対して、更新した前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータを通知するように構成されている送信部とを具備することを特徴とする無線基地局。
8. 前記第１移動局及び前記第２移動局に対して前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータを通知してから、該第１移動局及び該第２移動局から該移動局間通信用鍵の更新が完了した旨を示す応答信号を受信するまでの間、新たな移動局間インタフェースの割当を停止するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の無線基地局。
9. 第１移動局と第２移動局との間で、無線基地局との間で設定されている無線基地局インタフェースを介することなく、該第１移動局と該第２移動局との間で設定されている移動局間インタフェースを介して、データ信号の送受信を行うことができるように構成されている移動通信システムで用いられる移動管理ノードであって、
   前記第１移動局又は前記第２移動局から、前記移動局間インタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいた場合に、その旨を示す指示信号を受信するように構成されている受信部と、
   前記指示信号を受信した場合、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵又は該移動局間通信用鍵を算出するための所定パラメータを更新するように構成されている更新部と、
   前記第１移動局及び前記第２移動局に対して、更新した前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータを通知するように構成されている送信部とを具備することを特徴とする移動管理ノード。
10. 前記第１移動局及び前記第２移動局に対して前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータを通知してから、該第１移動局及び該第２移動局から該移動局間通信用鍵の更新が完了した旨を示す応答信号を受信するまでの間、新たな移動局間インタフェースの割当を停止するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の移動管理ノード。
11. 第１移動局と第２移動局との間で、無線基地局との間で設定されている無線基地局インタフェースを介することなく、該第１移動局と該第２移動局との間で設定されている移動局間インタフェースを介して、データ信号の送受信を行うことができるように構成されている移動通信システムにおいて該第１移動局として機能する移動局であって、
    前記無線基地局に対して、前記移動局間インタフェースを介して送受信するデータ信号のシーケンス番号が一巡するタイミングが近づいた場合に、その旨を示す指示信号を送信するように構成されている送信部と、
    前記指示信号を受信した前記無線基地局又は移動管理ノードから、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵又は該移動局間通信用鍵を算出するための所定パラメータを受信するように構成されている受信部と、
    前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵を、受信した前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータに基づいて算出した移動局間通信用鍵に更新するように構成されている更新部とを具備することを特徴とする移動局。
12. 前記送信部及び前記受信部は、前記第２移動局との間で、前記無線基地局インタフェースを介することなく、前記移動局間インタフェースを介して、ＰＤＣＰステータスレポートの送受信を行うように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の移動局。
13. 前記送信部及び前記受信部は、更新された前記移動局間通信用鍵又は前記所定パラメータが受信された際に、前記ＰＤＣＰステータスレポートの送受信を行うように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の移動局。
14. 前記更新部は、前記移動局間インタフェースを介したデータ信号の送受信に用いる移動局間通信用鍵を更新する際に、該移動局間インタフェースにおけるＲＬＣレイヤ以下のプロトコルエンティティをリセットするように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の移動局。

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