DE60100414T2

DE60100414T2 - Verfahren zur Weiterreichungssteuerung in einem zellularen Funkkommunikationsnetzwerk

Info

Publication number: DE60100414T2
Application number: DE60100414T
Authority: DE
Inventors: Denis Fauconnier; Claire Mousset
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2021-05-19
Also published as: ES2203583T3; FR2809579B1; DE60100414D1; WO2001091500A1; US6768903B2; AU2001262462A1; ATE244493T1; US20020013147A1; EP1158827A1; HK1058452A1; PT1158827E; CN1443428A; FR2809579A1; CN1222191C; EP1158827B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Radiokommunikation, und insbesondere die in den zellularen Netzen verwendeten Verschlüsselungstechniken.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung in zellularen Netzen der dritten Generation des Typs UMTS («Universal Mobile Telecommunication System»), wobei Techniken des Code-Multiplex mit Mehrfachzugriff (CDMA, «Code Division Multiple Access») verwendet werden.
Die Erfindung ist nachfolgend in ihrer Anwendung in einem UMTS-Netz beschrieben, dessen Architektur die 1 zeigt.
Die mobilen Funkvermittlungseinrichtungen 10, die zu einem Kernnetz (CN, «Core Network») gehören, sind einerseits mit einem oder mehreren Festnetzen 11 und andererseits über eine Schnittstelle, genannt Iu, mit Überwachungsausrüstungen 12 oder RNC («Radio Network Controller») verbunden. Jeder RNC 12 ist mit einer oder mehreren Basisstationen 13 über eine Schittstelle, genannt Iub, verbunden. Die Basisstationen 13, die auf dem Territorium der Bedeckung des Netzes verteilt sind, sind in der Lage über Funk mit den Mobilstationen 14, 14a, 14b, genannt UE («User Equipment» ), in Verbindung zu stehen. Die Basisstationen können umgruppiert werden, um Knoten, genannt «node B», zu bilden. Bestimmte RNC 12 können außerdem untereinander über eine Schnittstelle, genannt Iur, in Verbindung stehen. Die RNC und die Basisstationen bilden ein Zugriffsnetz, genannt UTRAN («UMTS Terrestrial Radio Access Network»).
Das UTRAN umfasst Schichtenelemente 1 und 2 des ISO-Modells, um die in der Funkschnittstelle erforderlichen Verbindungen bereitzustellen (genannt Uu), und eine Stufe 15A der Funkbetriebsmittelsteuerung (RRC, «Radio Resource Control»), die zur Schicht 3 gehört, so wie es in der technischen Spezifikation 3G TS 25.301, «Radio Interface Protocol», Version 3.4.0 veröffentlicht im März 2000 durch das 3GPP (3rd Generation Partnership Project) beschrieben ist. In Anbetracht höherer Schichten, wirkt das UTRAN einfach als Relais zwischen dem UE und dem CN.
Die 2 zeigt die RRC-Stufen 15A, 15B und die Stufen der tieferen Schichten, die zum UTRAN und zu einem UE gehören. Von jeder Seite wird die Schicht 2 unterteilt in eine Stufe 16A, 16B zur Funkverbindungssteuerung (RLC, «Radio Link Control») und eine Stufe 17A, 17B zur Mediumzugriffssteuerung (MAC, «Medium Access Control»). Die Schicht 1 umfaßt eine Stufe 18A, 18B zum Codieren und zum Multiplexen. Eine Funkstufe 19A, 19B gewährleistet das Senden von Funksignalen ausgehend von Symbolzügen, die durch die Stufe 18A, 18B gebildet werden, und das Empfangen der Signale in der anderen Richtung.
Es gibt verschiedene Arten die Protokollarchitektur nach 2 an die physikalische Architektur des UTRAN nach 1 anzupassen, und im Allgemeinen können verschiedene Organisationen nach Kanaltypen angenommen werden •siehe Abschnitt 11.2 der technischen Spezifikation 3G TS 25.401, «UTRAN Overall Description», Version 3.1.0 veröffentlicht im Januar 2000 durch die 3GPP). Die RRC-, RLC- und MAC-Stufen befinden sich in der RNC 12. Die Schicht 1 befindet sich beispielweise im Knoten B. Ein Teil dieser Schicht kann sich indessen in der RNC 12 befinden.
Wenn mehrere RNC an einer Verbindung mit einem UE beteiligt sind, gibt es im Allgemeinen einen Dienst-RNC genannt SRNC («Serving RNC»), relevante Module der Schicht 2 (RLC und MAC) und mindestens ein RNC-Relais, genannt DRNC («Drift RNC») befinden, mit dem eine Basisstation verbunden ist, mit der das UE in Funkverbindung steht. Geeignete Protokolle gewährleisten den Austausch zwischen diesen RNC über die Schnittstelle Iur, beispielsweise ATM («Asynchronous Transfer Mode») und AAL2 («ATM Adaptation Layer No. 2»).
Die gleichen Protokolle können auch über die Schnittstelle lub für den Austausch zwischen einem Knoten B und seinem RNC verwendet werden.
Die Schichten 1 und 2 sind jeweils durch die RRC-Teilschicht kontrolliert, deren Eigenschaften in der technischen Spezifikation 3G TS 25.331, «RRC Protocol Specification», Version 3.1.0, veröffentlicht im Oktober 1999 durch die 3GPP. Die RRC-Stufe 15A, 15B überwacht die Funkschnittstelle. Sie verarbeitet außerdem zur Fernstation zu übermittelnde Flüsse entsprechend einer «Steuerebene» im Gegensatz zur «Nutzerebene», die der Verarbeitung von Nutzerdaten entspricht, die aus der Schicht 3 hervorgegangen sind.
Die RLC-Teilschicht ist in der technischen Spezifikation 3G TS 25.322, «RLC Protocol Specification», Version 3.2.0, veröffentlicht im März 2000 durch die 3GPP, beschrieben. Senderseitig empfängt die RLC-Stufe 16A, 16B entsprechend den jeweiligen logischen Kanälen Datenflüsse, die aus Einheiten von Dienstdaten (RLC_SDU) bestehen, die aus der Schicht 3 hervorgegangen sind. Ein RLC-Modul der Stufe 16A, 16B ist mit jedem logischen Kanal assoziiert, um insbesondere ein Segmentieren der RLC-SDU-Einheiten des Flusses in Einheiten von Protokolldaten (RLC-PDU) durchzuführen, die an die MAC-Teilschicht adressiert sind und einen optionalen RLC-Header umfassen. Empfängerseitig bewirkt ein RLC-Modul umgekehrt das Wiederzusammenfügen der RCL-SDU-Einheiten des logischen Kanals ausgehend von Einheiten der von der MAC-Teilschicht empfangenen Daten.
Die RLC-Stufe 16A, 16B kann mehrere Funktionsmodi in Abhängigkeit insbesondere vom Typ des logischen Kanals haben. In der Folge der vorliegenden Beschreibung wird man den transparenten Modus der RLC-Teilschicht betrachten, der sich bezogen auf eine Kommunikation im Leitungsmodus für einen logischen Kanal eignet. In diesem transparenten Modus bewirkt das RLC-Modul die Vorgänge des Segmentierens und Wiederzusammenfügens, wenn sie notwendig sind, und es führt keinen Header in die RLC-PDU-Einheiten ein.
Die MAC-Teilschicht ist in der technischen Spezifikation 3G TS 25.321, «MAC Protocol Specification», Version 3.3.0, veröffentlicht im März 2000 durch die 3GPP, beschrieben. Sie überträgt einen oder mehrere logische Kanäle auf einen oder mehrere Transportkanäle TrCH («Transport Channel»). Senderseitig kann die MAC-Stufe 17A, 17B einen oder mehrere logische Kanäle auf einen gleichen Transportkanal multiplexen. Die MAC-Stufe 17A, 17B gibt auf solch einem Transportkanal aufeinanderfolgende Transportblöcke TrBk («Transport Blocks») aus, wobei jeder einen optionalen MAC-Header und eine aus einem assoziierten logischen Kanal hervorgegangene RLC-PDU-Einheit umfasst.
Für jeden TrCH liefert die RRC-Teilschicht eine Transportformatmenge (TFS, «Transport Format Set») an die MAC-Teilschicht. Ein Transportformat umfasst ein Übertragungszeitintervall TTI (« Transmission Time Interval») gleich 10, 20, 40 oder 80 ms, eine Transportblockgröße, eine Größe der Transportblockmenge und Parameter, die das im TrCH durch die Schicht 1 anzuwendende Schutzschema definieren, um die Übertragungsfehler zu erkennen und zu korrigieren. Gemäß der Datenrate, die über den oder die mit dem TrCH assoziierten logischen Kanäle läuft, sucht die MAC-Stufe 17A, 17B ein Transportformat im durch die RRC-Teilschicht zugewiesenen TFS aus und liefert in jedem TTI eine Transportblockmenge gemäß dem ausgewählten Format, wobei dieses Format der Schicht 1 angegeben wird.
Die Schicht 1 kann mehrere TrCH auf einen gegebenen physikalischen Kanal multiplexen. In diesem Fall weist die RRC-Teilschicht dem physikalischen Kanal eine Transportformatkombinationsmenge (TFCS, «Transport Format Combination Set» 1 zu und die MAC-Teilschicht wählt dynamisch eine Transportformatkombination in dieser TFCS-Menge aus, was die in den verschiedenen multigeplexten TrCH zu benutzenden Transportformate definiert.
Das UTMS benutzt die CDMA Spektrum-Spreiz-Technik, das heißt, dass die übertragenen Symbole mit Spreizcodes multipliziert werden, die aus Stichproben, «chips» genannt, gebildet sind, deren Durchsatzrate (3,84 Mchip/s im Fall des UMTS) höher ist als jene der übertragenen Symbole. Die Spreizcodes unterscheiden verschiedene physikalische Kanäle PhCH («Physical Channel»), die auf dem gleichen Übertragungsmittel überlagert sind, das von einer Trägerfrequenz gebildet wird. Die Auto- und Interkorrelationseigenschaften der Spreizcodes erlauben es dem Empfänger, die PhCH zu trennen und die für ihn bestimmten Symbole zu extrahieren. Für das UMTS im FDD-Modus («Frequency Division Duplex» ) auf der Abwärtsstrecke wird an jeder Basisstation ein Verschlüsselungscode («scrambling code») zugewiesen und verschiedene, von dieser Basisstation verwendete, physikalische Kanäle werden durch zueinander orthogonale Kanalcodes («channelisation codes») unterschieden. Die Basisstation kann auch mehrere zueinander orthogonale Verschlüsselungscodes verwenden. Auf der Aufwärtsstrecke verwendet die Basisstation den Verschlüsselungscode zum Trennen der UE Sender und eventuell den Kanalcode zum Trennen der physikalischen Kanäle, die aus demselbe UE hervorgegangen sind. Für jeden PhCH ist der globale Spreizcode das Produkt des Kanalcodes und des Verschlüsselungscodes. Der Spreizfaktor (gleich dem Verhältnis zwischen der Chipdurchsatzrate und der Symboldurchsatzrate) ist eine Potenz von 2, die zwischen 4 und 512 enthalten ist. Dieser Faktor wird gemäß der zu übermittelnden Symboldatenrate auf dem PhCH gewählt.
Die verschiedenen physikalischen Kanäle sind in Rahmen von 10 ms organisiert, die auf der von der Basisstation verwendeten Trägerfrequenz aufeinander folgen. Jeder Rahmen ist in 15 Zeitschlitze («timeslots») von 666 μs unterteilt. Jeder Zeitschlitz kann die überlagerten Beiträge eines oder mehrerer physikalischer Kanäle tragen, die gemeinsame und dedizierte Kanäle DPCH («Dedicated Physical CHannel» ) umfassen. Jeder DPCH transportiert mit den Daten einen aus der MAC-Teilschicht hervorgegangenen Transportformatkombinationsindikator TFCI («Transport Format Combination Indicator»), der dem MAC-Empfängermodul erlaubt, die Struktur des TrBk wiederzufinden.
Es ist möglich, für eine gleiche Verbindung mehrere DPCH zu bilden, die verschiedenen Kanalcodes entsprechen und deren Spreizfaktoren gleich oder verschieden sein können. Dieser Situation begegnet man insbesondere, wenn ein DPCH nicht ausreicht, um die durch die Anwendung geforderte Übertragungsdatenrate zur Verfügung zu stellen. Außerdem kann diese gleiche Verbindung einen oder mehrere Transportkanäle verwenden. Das Codieren und Multiplexen des Flusses von Informationssymbolen, die aus dem TrCH auf den PhCH hervorgegangen sind, sind im Detail in der technischen Spezifikation 3GTS25.212, «Multiplexing and channel coding (FDD)», Version 3.0.0, veröffentlicht im Oktober 1999 durch die 3GPP, beschrieben.
Was jeden logischen Kanal betrifft, für den das Verarbeitungsmodul der RLC-Teilschicht im transparenten Modus arbeitet, stellt die MAC-Stufe 17A, 17B außerdem ein Verschlüsseln der übermittelten Informationen und ein Entschlüssen der empfangenen Informationen sicher. Auf dem entsprechenden Transportkanal bestehen die diesen logischen Kanal betreffenden TrBk jeweils aus einer gemäß einem in Kapitel 8 der vorgenannten Spezifikation 3G TS 25.301 beschriebenen Vorgang verschlüsselten RLC-PDU-Einheit.
Die 3 veranschaulicht das Verschlüsselungsmodul 20 der MAC-Stufe 17A, 17B des RNC oder des UE, der für einen logischen Kanal verwendet wird. Ein Verschlüsselungsalgorithmus 21 wird ausgeführt, um eine binäre Maske zu erzeugen, die mit den Informationsbits der im transparenten Modus des RLC empfangenen RLC-PDU-Einheit kombiniert wird, durch eine Operation "ODER ausschließend" (Tor 22). Ein Identitätsmodul ist für das Entschlüsseln verwendbar. Der Algorithmus 21 berechnet die Maske auf der Basis der folgenden Parameter:
– CK: geheimer Schlüssel zur Verschlüsselung mit M = 32 bits, der in einer vorausgehenden Authentifizierungsphase zwischen dem Kernnetz und dem UE definiert ist;

– CSN: Nummer der Verschlüsselungssequenz («Ciphering Sequence Number») bestehend aus M = 32 bits;
– TRÄGER: Identifikator des logischen Kanals, der zum Erzeugen verschiedener Masken für verschiedene logische Kanäle dient;
– RICHTUNG: Bit, das die Übertragungsrichtung (aufwärts oder abwärts) anzeigend zum Erzeugen verschiedener Masken in den beiden Richtungen dient;
– LÄNGE: Länge der Maske in Anzahl von Bits, gegeben durch die RRC-Stufe als Funktion vom Transportformat.

Der Algorithmus 21 kombiniert die Nummer aus M Bits CSN mit dem Schlüssel CK mit dem Ziel, zu vermeiden, dass dieselbe Maske zum Verschlüsseln verschiedener Blöcke verwendet wird. Diese Nummer CSN wird im Rhythmus der Funkrahmen von 10 ms inkrementiert. Die 3 zeigt daher den 32 Bit-Zähler 23, der den Parameter CSN liefert. Dieser Zähler inkrementiert die Nummer CSN um eine Größe N bei jedem neuen Block des logischen Kanals, wobei N die Zahl der Rahmen pro TTI auf dem Transportkanal ist, der diesen logischen Kanal trägt (N = 1, 2, 4 oder 8). Der Zähler wird daher alle 10 ms um 1, alle 20 ms um 2, alle 40 ms um 4 oder alle 80 ms um 8 inkrementiert. Bei der Initialisierung der verschlüsselten Verbindung liefert die RRC-Stufe einen Anfangswert CSN₀ der Nummer CSN und einen Auftrag zum Start des Zählers 23 (START). Diese Tätigkeiten werden gleichzeitig im RNC, wo die MAC-Aufgabe ausgeführt wird, und in dem UE durchgeführt.
Ein in der vorliegenden Erfindung erwogenes Problem ist das der Übertragung der CSN-Zähler bei einer Verlagerung des MAC-Moduls, wobei die Funktion der Verschlüsselung in der Infrastruktur des Netzes sichergestellt wird. Eine solche Verlagerung findet im Rahmen eines Übertragungsverfahrens statt, wobei ein Wechsel des Funkzugriffsbetriebsmittels (handover) impliziert wird. Das Übertragungsverfahren kann also zum Wechsel des SRNC Anlass geben, was erfordert, dass der CSN-Zähler des neuen SRNC mit dem des vorhergehenden SRNC (und des UE) synchronisiert wird, während die Schnittstellen Iu und/oder Iur, über die die RNC verfügen, um miteinander in Verbindung zu stehen, asynchron sind. Man kann ebenfalls Fälle in Betracht ziehen, in denen die Verlagerung des MAC-Moduls innerhalb ein und desselben RNC stattfände, wenn dieser verschiedene Leitungen benutzt, um die Zugriffsbetriebsmittel, die vor und nach der Übertragung verwendet werden, zu verwalten.
Verschiedene für den Übertragungsvorgang mögliche Szenarien sind in der technischen Spezifikation 3G TR 25.832, «Manifestations of Handover and SRNS Relocation», Version 3.0.0, veröffentlicht im Oktober 1999 durch die 3GPP, beschrieben. Man unterscheidet einerseits das sanfte Handover oder SHO («soft handover»), das einen Makrodiversität-Modus verwendet, und dem eventuell ein Wechsel des SRNC, genannt «relocalisation», folgen kann und andererseits das harte Handover oder HHO («hard handover»), das beispielsweise einem Wechsel der Trägerfrequenz entspricht (mit oder ohne Wechsel des RNC) und/oder einem Übergang zwischen zwei RNC (ein und desselben Zugangsnetzes oder verschiedener Zugangsnetze), die durch eine Schnittstelle Iur nicht miteinander in Verbindung stehen können. Ein HHO kann innerhalb eines UTRAN stattfinden, wenn mehrere Trägerfrequenzen dem Betreiber desselben zugewiesen sind, oder wenn die Schnittstellen Iur nicht zwischen allen RNC dieses UTRAN vorgesehen sind. Ein HHO kann auch zwischen zwei verschiedenen Zugangsnetzen stattfinden, beispielsweise zwischen zwei UTRAN oder zwischen einem UTRAN und einem System unterschiedlicher Natur, das auf einer ähnlichen funktionellen Architektur basiert, die insbesondere dieselben Verschlüsselungsverfahren erlaubt, wie ein System vom Typ GERAN («GSM/EDGE Radio Access Network»).
Das UMTS im FDD Modus unterstützt eine Technik der Makrodiversität, die darin besteht vorzusehen, dass ein UE gleichzeitig mit verschiedenen Basisstationen derart in Verbindung stehen kann, dass das UE in Abwärtsrichtung mehrere Male die gleiche Information empfängt, und dass in Aufwärtsrichtung das durch das UE gesendete Funksignal durch die Basisstationen zum Bilden der verschiedenen Schätzungen aufgefangen wird, die dann im UTRAN kombiniert werden.
Die Makrodiversität bietet einen Empfangsgewinn, der die Leistungen des Systems dank der Verknüpfung verschiedener Beobachtungen mit ein und derselben Information verbessert. Sie erlaubt auch sanfte interzellulare Übergänge (SHO), wenn die UE sich verlagert.
Bei Makrodiversität sind die Aufteilung der Transportkanäle für mehrfaches Senden von dem UTRAN oder dem UE und die Kombination dieser Transportkanäle beim Empfang Vorgänge, die einem Modul zur Auswahl und Kombination zukommen, das in der Schicht 1 liegt. Dieses Modul ist an der Schnittstelle mit der MAC-Teilschicht und befindet sich im RNC, der das UE anläuft. Wenn die implizierten Basisstationen von verschiedenen RNC abhängen, die über die Schnittstelle Iur in Verbindung stehen, spielt einer dieser RNC die Rolle von SRNC und ein anderer die von DRNC.
Wenn ein SHO vervollständigt ist, wird die Funkverbindung zwischen dem UE und der ursprünglichen Basisstation unterbrochen. Es kann vorkommen, dass sich keine Basisstation, in deren Reichweite sich das UE befindet, in der Abhängigkeit des SRNC befindet.
Das UTRAN kann sehr wohl fortfahren, die Verbindung in dieser Art und Weise zu unterstützen. Allerdings ist das nicht optimal, da es möglich ist, sich vom Austausch, der auf der Schnittstelle Iur stattfindet, zu entbinden und den vorhergehenden SRNC frei zu machen, was bewirkt, dass das DRNC das neue SRNC für die laufende Verbindung wird. Dies ist das Ziel des auf Initiative des vorhergehenden SRNC ausgelösten Wiederauffindungsverfahrens («SRNS Relocation», siehe Abschnitt 7.2.3.2 der vorhergenannten Spezifikation 3G TS 25.401).
Dieses Wiederauffindungsverfahren umfasst den Übergang der RLC- und MAC-Instanzen (ebenso wie des Auswahl- und Rekombinationsmoduls der Schicht 1, wenn die Makrodiversität beibehalten wird) des vorhergehenden SRNC auf den vorhergehenden DRNC.
Ein Problem, das sich stellt, ist der Übergang des CSN-Zählers, die durch den Verschlüsselungsalgorithmus im transparenten RLC-Modus verwendet wird. In der Tat muss der Zähler mit dem in der UE seitigen MAC-Schicht gelegenen synchron bleiben, während die Verbindungen zwischen den RNC (durch die Schnittstelle Iu und das Kernnetz oder durch die Schnittstelle Iur) im Prinzip asynchron sind.
Die 32 Bit Nummer CSN kann in eine Nummer eines Verbindungsrahmens CFN («Connection Frame Number»), die den P schwächsten Gewichtungsbits von CSN entsprechen, und in eine Nummer eines Hyperrahmens HFN («Hyper Frame Number»), die den 32-P stärksten Gewichtungsbits (P = 8 gemäß Kapitel 8 der vorgenannten Spezifikation 3G TS 25.301) entspricht, zerlegt werden.
Der RNC, der jede durch eine Basisstation 13 angelaufene Zelle überwacht, hält für diese Zelle eine auf Q = 12 Bits codierte Nummer eines Systemrahmens SFN («System Frame Number») auf dem Laufenden, die bei jedem neuen Funkrahmen von 10 ms inkrementiert wird. Diese Nummer SFN wird durch die Basisstation auf ihren gemeinsamen Steuerkanälen verbreitet.
Ein UE mißt die zeitliche Verschiebung zwischen den Signalen, die es von Zellen empfängt, die zu seiner laufenden Zelle benachbart sind, und seinem eigenen Zeitgeber. Vor dem Auslösen eines SHO in Richtung einer Zielzelle liefert das UE an seinen SRNC die Verschiebung, die es für diese Zielzelle gemessen hat, die, in einem Bereich von 2^P× 10 ms (etwa 2,56 s), der Verschiebung zwischen dem SFN-Zähler der Zielzelle, der auf dem gemeinsamen Kanal erhalten wurde, und seinem eigenen CSN-Zähler entspricht. Diese Verschiebung ist auf der Basis einer Erfassung von Synchronisationsmustern mit einer zeitlichen Genauigkeit deutlich feiner als 10 ms, beispielsweise von der Größenordnung der Zeitsymbole, bestimmt. Sie dient dazu das Senden der neuen Basisstation zeitlich festzusetzen, an die sie durch die Schnittstelle Iur adressiert ist, damit im Makrodiversität-Modus die von dem UE von den unterschiedlichen Stationen empfangenen Informationen im Verhältnis zueinander nicht zu sehr verschoben werden, was notwendig machen würde eine übermäßige Speichergröße vorzusehen, um die Kombination der Beobachtungen durchzuführen.
Wegen der Lieferung dieser Verschiebung kennt der DRNC a priori die für die Verschlüsselung und Entschlüsselung zu gebrauchenden P schwachen Gewichtungsbits des CSN-Zählers. Dies liefert jedoch nicht die starken Gewichtungsbits (HFN). Die aktuellen Spezifikationen des 3GPP sehen vor, dass das Wiederauffindungsverfahren das Absenden einer Nachricht «Relocation Required» durch den SRNC über die Schnittstelle Iu umfasst, in der die Nummer HFN eingefügt ist, damit der DRNC seinen Verschlüsselungssequenzen-Zähler synchronisieren kann. Beim Empfang dieser Nachricht führt das Kernnetz die Aufgabe ein, die zur Abzweigung der Verbindung in Richtung des DRNC führt, und übermittelt in transparenter Art und Weise die HFN an diesen letzteren zurück.
Diese Einrichtungen lösen das oben genannte Problem nicht, weil zwischen dem Augenblick, in dem der SRNC den HFN-Wert übermittelt, und dem, in dem der DRNC ihn empfängt, die derzeit auf der UE-Seite gültige HFN inkrementiert worden sein kann. Das tritt jedesmal ein, wenn die HFN mehr als 2,56 s braucht, um durch den DRNC empfangen zu werden, was mit Sicherheit schwierig zu vermeiden ist in Anbetracht der Warteschlangen, denen die Nachrichten im asynchronen Kernnetz begegnen können und in Anbetracht der Verarbeitungszeiten der Nachricht «Relocation Required» durch die Schaltstellen 10. Fehler können auch unterlaufen, wenn die HFN weniger Zeit braucht, um am DRNC anzukommen: wenn sie in einem Moment gesendet wird, in dem CFN beispielsweise den Wert 255 hat, ist es sehr wahrscheinlich, dass sie durch den DRNC zu einem Zeitpunkt empfangen wird, zu dem der HFN-Wert sich im Bereich des UE erhöht haben wird.
Dem obigen Problem begegnet man noch stärker in den HHO, die durchgeführt werden, ohne den Makrodiversitätsmodus zu verwenden.
In einem HHO gibt es im Allgemeinen eine Phase der doppelten Verteilung, während der dieselbe ablaufende Information gleichzeitig über die zwei Zugriffsbetriebsmittel übermittelt wird. Dies erlaubt dem UE, die Informationen, die für es bestimmt sind, ohne Unterbrechung zu empfangen sobald es auf dem zweite Zugriffsmittel vorbeikommt. Es ist also notwendig, dass der mit der Zielzelle beauftragte RNC schnell Kenntnis vom CSN-Codesequenzen-Zähler, das UE betreffend, erlangt, wenn ein HHO ausgeführt werden muss. Andererseits hat der RNC der Zielzelle, wenn er verschieden zum vorhergehenden SRNC ist, im Allgemeinen keine vorhergehende Kenntnis des CFN-Zählers, da es keine Makrodiversität gibt. Der durch den vorhergehenden SRNC gesendete Wert muss also bis zu den schwächsten Gewichtsbits der CSN übereinstimmen, so dass er sehr wahrscheinlich veraltet ist, wenn er durch den RNC der Zielzelle empfangen wird in Anbetracht der Beförderungsdauer im asynchronen Netz. Dieser Nachteil ist bei Fehlen der Synchronisation der Basisstationen schwer zu beseitigen, die beim Betrieb eines UMTS-Netzes nicht notwendig ist und von der Norm nicht genutzt wird.
Es ist anzumerken, dass in den nicht-transparenten Modi der RLC-Teilschicht sich das oben betrachtete Problem nicht stellt. Diese nicht-transparenten Modi sind bestimmt für Übertragungen durch Pakete, für die es im Allgemeinen nicht hinderlich ist, die Übertragung bei einem Handover oder bei einem Wiederauffindungsverfahren vorübergehend zu unterbrechen, um sich beispielsweise durch einen Zahlungsmechanismus zu vergewissern, dass der richtige Wert des Zählers empfangen wurde. Andererseits ist es die RCL-Teilschicht, die die Funktion des Verschlüsselns/Entschlüsselns im nicht-transparenten Modus sicherstellt, wobei eine Sequenznummer des Headers jeder RLC-PDU-Einheit zum Verschlüsseln der Daten, die in dieser RLC-PDU-Einheit enthalten sind, verwendet wird. Diese Sequenznummer wird deutlich übermittelt, so dass die Zähler der Verschlüsselung es nicht nötig haben an den zwei Enden synchronisiert zu werden.
In den GSM Systemen der zweiten Generation («Global System for Mobile communication», die die Techniken des Vielfachzugriffs durch Aufteilen in der Zeit (TDMA, «Time Division Multiple Access») verwenden, wird die Verschlüsselung nur auf der Luftschnittstelle ausgeführt. Das Inkrementieren des Schlüssels der Verschlüsselung beruht auf der Synchronisation in Bezug auf die TDMA-Hyperrahmen, die in nicht mehrdeutiger Art und Weise beiderseits der Funkverbindung im Rahmen des Schemas des zeitlichen Multiplexens erhalten wird. Folglich stellt sich auch das obige Problem nicht.
WO98/09458 beschreibt ein von GSM abgeleitetes Funkzugriffssystem, in dem die Verschlüsselung der Übertragungen nur auf der Luftschnittstelle gesichert ist. Dieses System muß gezwungenermaßen eine Synchronisation der Basisstationen im Maßstab der TDMA-Mehrfachrahmen fordern. Weiterhin wird die Synchronisation der Zähler der Verschlüsselung in Frage gestellt, wenn die vorgesehenen Austäusche zwischen den Basisstationen mehr Zeit als die verhältnismäßig kurze Dauer eines Mehrfachrahmens (120 ms) in Anspruch nehmen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung des Problems der Synchronisation der Verschlüsselungszähler insbesondere im Fall des HHO herbeizuschaffen.
Die Erfindung schlägt daher ein Verfahren zur Steuerung eines logischen Kanals zur leitungsvermittelten Datenübertragung zwischen einem Funkterminal und einer zellularen Infrastruktur zur Funkkommunikation vor. Die Infrastruktur umfasst mindestens ein Kernnetz, Funknetzkontroller, die mit dem Kernnetz verbunden sind und erste und zweite Kontroller umfassen, und mit Funkschnittstellen versehene Basisstationen, wovon jede mit einem der Funknetzkontroller verbunden ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Erstellen wenigstens eines ersten Kommunikationswegs zwischen dem Kernnetz und dem Terminal, der über eine der Basisstationen führt und dabei ein erstes Funkzugriffshilfsmittel nutzt und durch den ersten Kontroller läuft, der einen Masterkontroller für den ersten Weg bildet;
– Übertragen der für den logischen Kanal relevanten Informationen über den ersten Kommunikationsweg;
– Erstellen wenigstens eines zweiten Kommunikationswegs zwischen dem Kernnetz und dem Terminal, der über eine der Basisstationen führt und dabei ein zweites Funkzugriffhilfsmittel nutzt, das verschieden ist zum ersten Hilfsmittel, und durch den zweiten Kontroller (61) läuft, der einen Masterkontroller für den zweiten Weg bildet; und
– Übertragen der für den logischen Kanal relevanten Informationen über den zweiten Kommunikationsweg.

Die längs des jeweiligen Kommunikationswegs übertragene Information wird in einem Teil des besagten Weges, der vom Masterkontroller zum Funkterminal geht, codiert. Die Codierung erfolgt in Abhängigkeit von Parametern, die einen Geheimschlüssel und eine mit diesem Schlüssel kombinierte Code-Sequenz-Nummer enthalten. Der Masterkontroller und das Terminal inkrementieren zusammen im Rhythmus von Zeitfenstern bestimmter Dauer die Nummer der Code-Sequenz, derart, dass die gleichen Parameter, die zur Codierung vorgesehen sind, auch für die Decodierung der Information zur Verfügung stehen. Der zweite Weg wird durch ein Weiterleitungsverfahren erstellt, das die Übertragung der Steuerungsdaten vom ersten Kontroller zum zweiten Kontroller, eine zeitlich synchronisierte Ausstrahlungsphase der Funksignale durch das erste und zweite Zugriffshilfsmittel über die jeweiligen Basisstationen des ersten und zweiten Weges, und anschließend die Unterdrückung des ersten Kanals umfasst. Die Funksignale, die durch das erste und zweite Zugriffshilfsmittel im Laufe der zeitlich synchronisierten Ausstrahlungsphase ausgestrahlt werden, übertragen die gleiche Information, wobei die Information durch den zweiten Kontroller mit einer vorgeschobenen Code-Sequenz-Nummer in Bezug auf diejenige codiert wird, die vom ersten Kontroller zum Codieren der Information längs des ersten Wegs verwendet wird. Das Funkterminal geht während der zeitlich synchronisierten Ausstrahlungsphase von dem ersten Zugriffshilfsmittel zum zweiten Zugriffshilfsmittel über, und zwar unter Vorverlagerung der Code-Sequenz-Nummer, um sie an der vom zweiten Kontroller benutzten verschobenen Nummer auszurichten.
Das Übertragungsverfahren umfasst vorzugsweise die Übertragung einer Befehlsnachricht zum Übergehen zum zweiten Kontroller am Funkterminal mit Hilfe des ersten Kontrollers nach dem Empfang der Steuerdaten durch den zweiten Kontroller. Diese Nachricht kann bezüglich einer am Funkterminal und am zweiten Kontroller verfügbaren Zeitreferenz ein Initialisierungszeitfenster angeben, dem ein Initialisierungswert einer verschobenen Code-Sequenz-Nummer entspricht, wobei der Initialisierungswert vom Funkterminal und dem zweiten Kontroller bestimmbar ist.
In einer Ausführung des Verfahrens werden die Code-Sequenz-Nummern (CSN) durch M Bits dargestellt und die Steuerungsdaten enthalten eine Größe, die durch die M-P stärksten Gewichtungsbits eines fortlaufenden Wertes der Code-Sequenz-Nummer, die durch den ersten Kontroller benutzt wird, dargestellt ist, wobei M und P ganze Zahlen sind mit O ≤ P < M. Die Befehlsnachricht zum Übergehen kann dann die P schwächsten Gewichtungsbits eines Initialisierungswertes der verschobenen Code-Sequenz-Nummer angeben und/oder seine M-P stärksten Gewichtungsbits entsprechend der Größe, die vergrößert ist, um das Vorrücken der verschobenen Code-Sequenz-Nummer sicherzustellen. Dieser Initialisierungswert der verschobenen Nummer entspricht einem Initialisierungsrahmen, der von dem Terminal und dem zweiten Kontroller bestimmbar ist.
Die Steuerungsdaten enthalten eventuell die Daten, die typisch sind für eine Verschiebung zwischen der Code-Sequenz-Nummer, die vom ersten Kontroller benutzt wird, und einer Zeitreferenz, die am zweiten Kontroller verfügbar ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Zugriffsnetz eines zellularen Funkkommunikationssystems, das wenigstens einen Funknetzkontroller umfasst, der angeordnet ist, um ein wie oben definiertes Verfahren zu verwirklichen.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung der nicht begrenzenden Realisationsbeispiele unter Bezug auf angefügte Zeichnungen offensichtlich, in denen:
die 1, vorher kommentiert, ein Schema eines UMTS-Netzes ist;
die 2, vorher kommentiert, ein Diagramm ist, das die Organisation in Schichten von Kommunikationsprotokollen zeigt, die auf der Funkschnittstelle des UMTS-Netzes gebraucht werden;
die 3, vorher kommentiert, ein synoptisches Schema eines Verschlüsselungsmoduls ist, das in der MAC-Schicht eines UMTS-Netzes verwendet wird;
die 4 ein vereinfachtes Schema eines UMTS-Netzes ist, auf das die Erfindung angewendet werden kann;
die 5 bis 7 Schemata des Netzes der 4 sind, die die aktiven Verbindungen zu verschiedenen Zeitpunkten einer Kommunikation zeigen.
Die in 4 abgebildete Infrastruktur hat eine freiwillig vereinfachte Konfiguration, um die Erklärung der Erfindung klarer zu machen. Das Kernnetz umfasst eine Mobilvermittlungsstelle (MSC, «Mobile service Switching Center») 30 für den Leitungsmodus, die durch die Schnittstellen Iu mit zwei Untersystemen des Funknetzes (SRNS) verbunden ist, die jeweils einen RNC 60, 61 haben. Die zwei RNC 60, 61 steuern jeweils Basisstationen 70, 71 (Knoten B) durch Schnittstellen Iub. Im dargestellten Beispiel gibt es keine Schnittstelle lur zwischen den zwei implizierten RNC 60, 61. Man wird feststellen, dass es eine solche Schnittstelle lur geben könnte, die aber nicht dem Handover dient, weil dieser beispielsweise zwischen zwei unterschiedlichen Trägerfrequenzen stattfindet. In einer anderen Realisierung gehören die RNC 60, 61 zu verschiedenen Zugriffsnetzen (beispielsweise zu einem UTRAN und einem GERAN).
Die 5 bis 7 zeigen aktive Verbindungswege zwischen dem Kernnetz und einem UE 14, wenn dieses sich verschiebt, in einem typischen Szenario des HHO in der Netzkonfiguration von 4. Zunächst (5) wird ein Weg in klassischer Art zwischen dem MSC 30 des Kernnetzes und dem UE 14 über dem Quellen-RNC 60 und die davon abhängige Basisstation 70 erstellt. Der SRNC 60 und das UE haben jeweils eine MAC-Instanz, die für jeden dedizierten logischen Kanal im Leitungsmodus und jede Verbindungsrichtung die Funktionen Verschlüsselung und Entschlüsselung der über diesen ersten Weg übertragenen Information in der unter Bezugnahme auf 3 dargestellten Art und Weise sicherstellt. Die statischen Parameter (CK, TRÄGER, RICHTUNG, LÄNGE) des Moduls 20 und die Initialisierungsparameter des Zählers 23 sind durch die RRC-Stufe geliefert worden.
Das UE führt die vorgeschriebenen Messungen auf den gemeinsamen Kanäle der der seinen benachbarten Zellen durch, insbesondere jenen der Basisstation 71, die mit dem RNC 61 in der durch 5 dargestellten Situation verbunden ist. Wenn die Analyse dieser Messungen zeigt, dass ein HHO in Richtung der Basisstation 71 wünschenswert ist, adressiert der SRNC 60 eine HHO-Befehlsnachricht («Handover Prepare») an seinen MSC 30, die den Ziel-RNC benennt. Insbesondere ist es für die Verwirklichung der Erfindung von Vorteil, dass das UE 14 die zeitliche Verschiebung Δ zwischen seiner eigenen Codiersequenz-Nummer CSN und der Rahmennummer SFN, die durch die Basisstation 71 auf ihren gemeinsamen Kanäle in Abwärtsrichtung verbreitet wurde, misst. Diese Verschiebung Δ wird mir einer feineren Auflösung gemessen als diejenige der Rahmen von 10 ms. Man stellt die Zahl Δ_k = (CSN – SFN)mod2^k fest, die durch die k schwächsten Gewichtungsbits des ganzen Teils der in Einheiten von 10 ms ausgedrückten Verschiebung Δ dargestellt wird (1 ≤ k ≤ O). Das UE misst Δ_Q = Δ₁₂, wobei die CSN auf M = 32 Bits und die SFN auf Q = 12 Bits ist. Im Rahmen der Makrodiversität- Verfahren legt es Rechenschaft an das UTRAN von Δ_P= Δ₈ ab.
Wenn das Handover ausgelöst wird, wird ein zweiter Weg eingerichtet, wobei man in Abwärtsrichtung beginnt (6). Dieselbe vom logischen Kanal aufgenommene Information wird ab dem MSC 30 ( oder mehrerer MSC) zweimal übertragen, einmal über den RNC 60 und die Basisstation 70, und einmal über den RNC 61 und die Basisstation 71. In Aufwärtsrichtung bewahrt das Terminal 14 die Parameter des physischen Kanals des ersten Weges auf, bis es eine Mitteilung («Handover Command») erhält, die ihm befiehlt auf die andere Basisstation 71 umzuschwenken. Beim Empfang dieser Mitteilung führt das UE 14 den Befehl aus, und das zu dem Zeitpunkt, zu dem das synchronisierte Netz die Einrichtung des zweiten Weges vervollständigt. Der erste Weg wird dann beseitigt (7).
In der durch die 6 dargestellten Situation wird die Information in Abwärtsrichtung auf den zwei Wegen zwischen dem RNC und dem UE codiert. Die RRC-Schicht hat beispielsweise folgende Vorgänge angewendet, um den Zähler 23 in Gang zu setzen, der zum Verschlüsseln und Entschlüsseln in der MAC-Schicht des Ziel-RNC 61 verwendet wird:

– in der Nachricht «Handover-Prepare» schließt der Quellen-RNC 60 den laufenden Wert HFNE der Hyperrahmennummer HFN ein, der durch die M-P stärksten Gewichtungsbits des von ihr benutzen CSN-Zählers gebildet wird, wobei dieser Wert HFNE durch das Kernnetz an den Ziel-RNC 61 übermittelt wird;
– wenn er nach dem Empfang dieser Information das Handover akzeptiert, bestimmt der Ziel-RNC 61 eine Initialisierungsrahmennummer SFNI des Zählers 23 unter Bezug auf den SFN-Rahmen-Zähler der Zielbasisstation 71, sowie einen entsprechenden Initialisierungswert CSNI der Code-Sequenz-Nummer, derart dass diese Sequenznummer vorgerückt ist hinsichtlich derjenigen, die auf dem ersten Weg zwischen dem RCN 60 und dem UE verwendet wird;
– wenn die MAC-Instanz beginnt, die vom MSC über die Abwärtsstrecke empfangene Information für ein Zeitfenster der Nummer SFN₀ in der Zielzelle zu verschlüsseln, initialisiert die RRC-Schicht des RNC 61 den Zähler 23 dieser MAC-Instanz auf den Wert CSN₀= (CSNI – SFNI + SFN₀)mod 2^M, und sie steuert die Basisstation 71, damit sie in Richtung des UE 14 sendet.

Parallel dazu gibt der Ziel-RNC 61 in der Befehlsnachricht zum Umschwenken, die er durch das Kernnetz und den Quellen-RNC 60 an das UE adressiert («Handover Command»), die CSNI und SFNI Parameter an. Daher kann er in dem Moment, in dem das UE das Umschwenken ausführt, seinen Zähler 23 neu initialisieren, um ihn auf jenen des RNC 61 auszurichten, was das Codieren und Decodieren auf dem zweiten Weg zulässt.
In der Tat kennt das UE das Δ_Q und seine CSN des, dem Moment des Umschwenken vorangehenden Kanals, so dass er daraus die entsprechende SFN in der Zielzelle ableiten kann: SFN = (CSN – Δ_Q)mod 2^Q, und dann sofort seinen Zähler 23 neu auf den für den zweiten Weg korrekten Wert initialisieren kann: CSN0 = (CSNI – SFNI + SFN)mod 2M.
Sobald es auf die Basisstation 71 umschwenkt, hat das UE seine Nummer CSN synchronisiert. Es kann sofort die Information in Abwärtsrichtung empfangen und die Information mit der richtigen Verschlüsselung in Aufwärtsrichtung senden. Wenn die Basisstation 61 einmal die Synchronisation erfasst hat, ist der zweite Weg vervollständigt.
Diese Synchronisation der CSN-Zähler passt, sofern die Zeit zur Ausführung des HHO zwischen dem Senden der Nachricht «Nandover-Prepare» durch den Quellen- RNC und dem Umschwenken des UE 2^Q × 10 ms = 40 s nicht überschreitet, was in der Praxis immer der Fall ist.
Das Vorrücken der neuen CSN in Bezug auf diejenige, die in der Quellenzelle verwendet wird, dient dazu die doppelte Übertragung zu erreichen, die dazu dient, die Unterbrechung, die auf das HHO zurückzuführen ist, zu minimieren, indem vermieden wird, dass die selbe Verschlüsselungsmaske erzeugt wird, um verschiedene durch Funk übertragene Blöcke zu codieren, was aus Sicherheitsgründen erforderlich ist.
Man bemerkt, dass diese Ergebnisse erzielt werden, ohne dass es nötig ist, dass der Ziel-RNC die Information über die ursprüngliche CFN erhält, was in Anbetracht der asynchronen Übertragung durch das Kernnetz problematisch ist, und auch nicht über die Verschiebung Δ, die durch das UE beobachtet wird.
Um zu vermeiden, dass die selbe Codiermaske erzeugt wird, um verschiedene Blöcke zu verschlüsseln, muss der Initialisierungswert CSNI gemäß einer von dem Quellen-RNC gelieferten Information bestimmt werden, nämlich dem Parameter HFNE. Der RCN 61 fügt zu diesem Parameter eine Verschiebung θ > 0 zum Bilden der M-P Gewichtungsbits des Initialisierungswertes CSNI hinzu, und er verwendet einen vordefinierten CFNI von den P schwachen Gewichtungsbits, beispielsweise CFNI = 0. Er nimmt also CSNI = ((HFNE + θ) × 2^p+ CFNI)mod 2^M.
Die Verschiebung θ berücksichtigt die möglichen Ausführungszeiten des HHO. Im Fall P = 8 kann man beispielsweise θ = 8 annehmen, was eine bei weitem ausreichende Spanne der Größenordnung von 20 s für die Ausführung des HHO liefert. Diese Verschiebung θ kann auch programmierbar sein.
Es ist zu bemerken, dass die Kontroller 60 und 61, die in der oben unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschriebenen Art und Weise funktionieren, gemäß einer Variante der Erfindung zwei verschiedene Teile einer Ausrüstung sein können, die an einem bestimmten Knoten des Netzes liegt. Diese Ausrüstung kann vom Typ RNC in der UMTS Architektur sein, und die zwei verschiedenen Teile können Leitungen sein, die die zwei Wege getrennt voneinander bilden, wenigstens was die MAC-Schicht betrifft, wobei die Leitungen asynchron miteinander kommunizieren. Diese Leitungen sind beispielsweise auf zwei unterschiedlichen Karten oder in zwei verschiedenen Kabinen des RNC enthalten.
Man wird feststellen, dass das obige HHO Verfahren verschiedene gleichwertige Formen annehmen kann. Somit könnte die vom Ziel-RNC an das UE zurückkehrende Befehlsnachricht, nur die Differenz (CSNI – SFNI)mod 2^M, die bei der Synchronisation ausreicht, oder jede Kombination, die es erlaubt, diese Differenz wiederzufinden, enthalten, anstatt ausdrücklich CSNI und SFNI zu enthalten.
Außerdem können die Daten CSNI, SFNI, die durch den Ziel-RNC in der zum Quellen-RNC und zum UE zurückkehrenden Befehlsnachricht angegeben sind, im Ganzen oder teilweise implizit sein:

– wenn die Verschiebung θ fest oder dem Quellen-RNC bekannt ist, kann dieser bereits über die M-P starken Gewichtungsbits (HFNE + θ) des Parameters CSNI derart verfügen, dass es nicht unbedingt notwendig ist, dass er sie von Neuem empfängt, wenn er sie selbst an das UE übermittelt;
– wenn der Wert CFNI fest ist (beispielsweise 0), ist es nicht notwendig ihn an das UE zu übermitteln. Das gleiche gilt, wenn dieser Wert in Bezug auf die SFN der Zielzelle definiert ist, da das UE diese SFN mit Hilfe seiner CFN und der Verschiebung Δ_Q, die es gemessen hat, bestimmen kann;
– wenn die SFNI ein Wert ist, den das UE kennen kann, beispielsweise weil er fest ist, ist es nicht nötig, ihm diesen mitzuteilen. Diese Beobachtung gilt auch nur für einen Teil der schwachen Gewichtungen der SFNI.

In den Fällen, in denen das UE dem Quellen-RNC 60 einen Verschiebungswert Δk zwischen der gemeinsam von dem UE und dem Quellen-RNC verwendeten CSN und der SFN der Zielzelle (beispielsweise k = P oder k = Q) berichtet hat, kann dieser RNC 60 diesen an den Ziel-RNC übermitteln und zwar mit der Nachricht «Handover Prepare». Man kann dann in Betracht ziehen, daß die dem UE vorliegende Zeitreferenz, in Bezug auf die der Initialisierungsrahmen des neuen CSN-Zählers definiert ist, von den k schwachen Gewichtungsbits der vorhergehenden CSN gebildet wird. Insbesondere kann es eine Phase der Makrodiversität zwischen dem Quellen-RNC und dem Ziel-RNC auf einer ersten Trägerfrequenz gehabt haben, bevor ein HHO mit Wechsel des Trägers in Richtung des Ziel-RNCs durchgeführt wird. In einem solchen Fall liegt dem Ziel-RNC die Verschiebung Δ_Q oder Δ_P schon vor, so dass es nicht verpflichtend ist, sie im Moment des HHO zu wiederholen. Es kann ebenfalls sein, dass ein anderes UE eine Phase der Makrodiversität zwischen dem Quellen-RNC (SRNC) und dem Ziel-RNC (DRNC) gehabt hat. Wenn das HHO Verfahren für das UE 14 beginnt, kann der Quellen-RNC 60 dann den Wert bestimmen, der auf die Verschiebung Δk zutrifft, ohne ihn notwendigerweise von dem UE 14 empfangen zu haben: er leitet ihn aus der CFN der zwei UE und aus der gemessenen und durch das andere UE angegebenen Verschiebung her.
Weitere Zeitreferenzen können noch angewendet werden, wenn sie gleichzeitig am Ziel-RNC 61 und am UE oder am Quellen-RNC verfügbar sind, um die Initialisierungs-Rahmen-Nummer SFNI oder jede Größe, die mit dieser Nummer verbunden ist, auszudrücken, beispielsweise:

– die SFN einer anderen mit dem Ziel-RNC verbundenen Basisstation, deren gemeinsamer Steuerkanal von dem UE (oder von einem anderen von dem Quellen-RNC überwachten UE) erkannt worden ist;
– die SFN irgendeiner Basisstation, insbesondere die der Quellen-Zelle, wenn die RNC Kenntnis von den Abweichungen der SFN zwischen den verschiedenen Zellen haben, was manchmal in Diensten zur Unterbrechungslokalisation benutzt wird;
– eine den RNC gemeinsame Zeitreferenz, die beispielsweise mit Hilfe von Empfängern vom GPS-Typ oder dergleichen erhalten wird, die synchronisierte Signale empfangen, die von einer Konstellation von Satelliten gesendet sind.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines logischen Kanals zur leitungsvermittelten Datenübertragung zwischen einem Funkterminal (14) und einer zellularen Infrastruktur zur Funkkommunikation, die mindestens ein Kernnetz (30), Funknetzkontroller (60, 61), die mit dem Kernnetz verbunden sind, und erste und zweite Kontroller umfassen, und mit Funkschnittstellen versehene Basisstationen (70, 71), wovon jede mit einem der Funknetzkontroller verbunden ist, enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Erstellen wenigstens eines ersten Kommunikationswegs zwischen dem Kernnetz und dem Terminal, der über eine der Basisstationen (70) führt und dabei ein erstes Funkzugriffshilfsmittel nutzt und durch den ersten Kontroller (60) läuft, der einen Masterkontroller für den ersten Weg bildet; – Übertragen der für den logischen Kanal relevanten Informationen über den ersten Kommunikationsweg; – Erstellen wenigstens eines zweiten Kommunikationswegs zwischen dem Kernnetz und dem Terminal, der über die Basisstationen (71) führt und dabei ein zweites Funkzugriffhilfsmittel nutzt, das verschieden ist zum ersten Hilfsmittel, und durch den zweiten Kontroller (61) läuft, der einen Masterkontroller für den zweiten Weg bildet; – Übertragen der für den logischen Kanal relevanten Informationen über den zweiten Kommunikationsweg, dadurch gekennzeichnet, dass die längs des jeweiligen Kommunikationswegs übertragene Information in einem Teil des Weges, der vom Masterkontroller zum Funkterminal geht, codiert wird, wobei die Codierung in Abhängigkeit von Parametern erfolgt, die einen Geheimschlüssel (CK) und eine mit diesem Schlüssel kombinierte Code-Sequenz-Nummer (CSN) enthalten, wobei der Masterkontroller und das Terminal zusammen im Rhythmus von Zeitfenstern bestimmter Dauer die Nummer der Code-Sequenz erhöhen, derart, dass die gleichen Parameter, die zur Codierung vorgesehen sind, auch für die Decodierung der Information zur Verfügung stehen, wobei der zweite Weg durch ein Weiterleitungsverfahren erstellt wird, das die Übertragung der Steuerungsdaten vom ersten Kontroller zum zweiten Kontroller, eine zeitlich synchronisierte Ausstrahlungsphase der Funksignale durch das erste und zweite Zugriffshilfsmittel über die jeweiligen Basisstationen (70, 71) des ersten und zweiten Weges, und anschließend die Unterdrückung des ersten Kanals umfasst, wobei die Funksignale, die durch das erste und zweite Zugriffshilfsmittel im Laufe der zeitlich synchronisierten Ausstrahlungsphase ausgestrahlt werden, die gleiche Information übertragen, wobei die Information durch den zweiten Kontroller (61) mit einer vorgeschobenen Code-Sequenz-Nummer in Bezug auf diejenige codiert wird, die vom ersten Kontroller (60) zum Codieren der Information längs des ersten Wegs verwendet wird, und wobei das Funkterminal (14) während der zeitlich synchronisierten Ausstrahlungsphase von dem ersten Zugriffshilfsmittel zum zweiten Zugriffshilfsmittel übergeht, und zwar unter Vorverlagerung der Code-Sequenz-Nummer, um sie an der vom zweiten Kontroller (61) benutzten verschobenen Nummer auszurichten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Weiterreichungsvorgang nach dem Empfang der Steuerdaten durch den zweiten Kontroller (61), die Übertragung einer Befehlsnachricht zum Übergehen zum zweiten Kontroller am Funkterminal (14) mit Hilfe des ersten Kontrollers (60) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Befehlsnachricht zum Übergehen bezüglich einer am Funkterminal (14) und am zweiten Kontroller (61) verfügbaren Zeitreferenz ein Initialisierungszeittenster angibt, dem ein Initialisierungswert einer verschobenen Code-Sequenz-Nummer entspricht, wobei der Initialisierungswert vom Funkterminal und dem zweiten Kontroller bestimmbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Code-Sequenz-Nummern (CSN) durch M Bits dargestellt sind, und die Steuerungsdaten eine Größe enthalten, die durch die M-P stärksten Gewichtungsbits eines fortlaufenden Wertes der Code-Seguenz-Nummer, die durch den ersten Kontroller benutzt wird, dargestellt ist, wobei M und P ganze Zahlen sind mit O ≤ P < M.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 4, wobei die P schwächsten Gewichtungsbits eines Initialisierungswerts der verschobenen Code-Sequenz-Nummer in einer Befehlsnachricht zum Übergehen angegeben sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Vorrücken der verschobenen Code-Sequenz-Nummer, die vom zweiten Kontroller (61) benutzt wird, in Bezug auf diejenige, die vom ersten Kontroller (60) genutzt wird, durch Vergrößern der Größe verwirklicht wird, die in den vom ersten Kontroller empfangenen Steuerungsdaten enthalten ist und durch Zuweisen der M-P Bits der folglich auf M-P stärkste Gewichtungsbits angewachsenen Größe zu einem initialisierungswert der verschobenen Nummer.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 6, wobei die vergrößerte Größe in der Befehlnachricht zum Übergehen angegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Initialisierungswert der verschobenen Nummer mindestens einem von dem Funkterminal (14) und vom zweiten Kontroller (61) bestimmbaren Initiaiisierungszeitfenster entspricht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerungsdaten die Daten enthalten, die typisch sind für die Verschiebung zwischen der Code-Sequenz-Nummer, die vom ersten Kontroller (60) benutzt wird, und einer Zeitreferenz, die am zweiten Kontroller verfügbar ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Verschiebung vom Terminal (14) auf der Basis von empfangenen Funksignalen gemessen wird, die von einer mit dem zweiten Kontroller (61) verbundenen Basisstation (71) stammen und die Information bezüglich der Zeitreferenz enthalten.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Zeitreferenz einen für eine mit dem zweiten Kontroller (61) verbundene Basisstation (71) gültigen Zähler für die Zeitfenster umfasst.
Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 10, wobei die Information bezüglich der Zeitreferenz einer Nummer eines Zeitfensters entspricht, die durch Q Bits dargestellt wird, wobei Q eine ganze Zahl ist mit P < Q < M.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Steuerungsdaten vom ersten Kontroller (60) zum zweiten Kontroller (61) mit Hilfe des Kernnetzes (30) weitergeleitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die ersten und zweiten Funkzugriffshilfsmittel verschiedene Trägerfrequenzen umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der erste und zweite Kontroller (60, 61) zu verschiedenen Zugriffsnetzen gehören.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 wobei die ersten und zweiten Kontroller (60, 61) am gleichen Netzknoten angeordnet sind, und bezogen auf den ersten und zweiten Weg für zumindest einen Teil der Kommunikationsprotokolle, welche die Funktionen der Codierung und der Decodierung der Information einschließen, verschiedene Schaltungen umfassen, wobei die Schaltungen asynchron miteinander kommunizieren.
Zellulares Zugriffsnetzsystem zur Funkkommunikation, das mindestens einen Funknetzkontroller umfasst, der die Mittel aufweist, um die Schritte eines Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche durchzuführen.