FI110651B - Menetelmä siirretyn datan määrän tarkastamiseksi - Google Patents

Description

110651

Menetelmä siirretyn datan määrän tarkistamiseksi

Keksinnön ala

Keksintö liittyy siirretyn datan määrän tarkistamiseen tietoliikennejärjestelmissä, ja erityisesti langattomissa tietoliikennejärjestelmissä, joissa 5 salaamatonta käyttäjädataa voidaan lähettää radiorajapinnalla.

Keksinnön tausta

Langattomat tietoliikennejärjestelmät viittaavat yleisesti mihin tahansa tietoliikennejärjestelmään, joka mahdollistaa langattoman tietoliikenteen käyttäjien ja verkon välillä. Matkaviestinjärjestelmissä käyttäjät voivat liikkua 10 verkon peltoalueella. Tyypillinen matkaviestinjärjestelmä on yleinen maapohjainen matkapuhelinverkko (Public Land Mobile Network, PLMN). Esillä olevaa keksintöä voidaan käyttää erilaisissa matkaviestinjärjestelmissä, kuten UMTS:ssa (Universal Mobile Communications system) ja IMT-2000:ssa (International Mobile Telecommunication 2000). Seuraavassa keksintöä ku-15 vataan esimerkinomaisesti viittaamalla UMTS:iin, ja tarkemmin 3. sukupolven yhteistyöprojektissa 3GPP (3rd generation partnership project) määriteltyyn UMTS-järjestelmään rajaamatta keksintöä siihen.

Tietoa, kuten ohjaussignalointia ja käyttäjädataa, vaihdetaan matkaviestimen ja verkkoinfrastruktuurin välillä datapaketeissa. Jokainen datapa-20 ketti käsittää ainakin otsikon ja dataosan. Otsikko voi käsittää osoitteen datapaketin reitittämiseksi. Kun dataa lähetetään salaamattomana, osoite voidaan muuttaa, erityisesti silloin, kun osoite on IP-tyyppinen (Internet Protocol) ja * · ·; datan lähettäminen sisältää tiettyjä turvallisuusongelmia.

Kuvio 1 esittää tilannetta, jossa kolmas osapuoli MiM, niin sanottu 25 'mies keskellä’, sekaantuu matkaviestimen MS2 ja verkkoinfrastruktuurin ra-dioyhteyteen ilmarajapinnalla. Tässä hakemuksessa tunkeilija viittaa kolman-: teen osapuoleen. Tämä termi kattaa kaiken autorisoimattoman sekaantumisen ilmarajapinnan viestintään riippumatta siitä, onko sekaantumisen tarkoitus sa-lakuuntelu, viestinnän häirintä muokkaamalla, poistamalla, uudelleentilaa-,···. 30 maila, uudelleensoittamalla, huijaamalla, tai joku muu tavallinen toiminta. Tun keilija voi esimerkiksi sekaantua salaamattomaan radioyhteyteen lähettämällä i radioyhteydellä lähetetyistä sanomista laittomia kopioita, muuttaa matkavies- * # · timeltä MS2 lähetettyjen datapakettien osoitteita, suodattaa datapaketteja tai . · · ·. lähettää vääriä sanomia ja sekaantua yhteyden eheyteen.

» * 2 110651

Tunkeilija MiM esittää verkkoinfrastruktuuria (tukiasema BS2 ja RNC2, toisin sanoen RNS2, jotka selostetaan myöhemmin kuviossa 1) matkaviestimelle MS2 (kohdekäyttäjä) ja samanaikaisesti esittää matkaviestintä MS2 verkkoinfrastruktuurille (oikealle tukiasemalle BS2 (ja RNC2:lle)). Tunkeilija 5 MiM voi ottaa passiivisen roolin ja ainoastaan salakuunnella sanomia. Suurin ongelma on, että salaamaton yhteys mahdollistaa sen, että tunkeilija MiM voi muokata otsikoita ja sillä tavoin tunkeilija voi lähettää ja/tai vastaanottaa omaa dataansa MS2:n yhteydellä siten, että matkaviestin MS2 (ja verkon puoli) eivät huomaa tätä. Tunkeilija MiM yksinkertaisesti antaa kaikkien MS2:lta tulevien 10 pakettien mennä läpi ja vain modifioi pakettien otsikkoita (pääasiassa proto-kolladatayksikkönumeroita) pystyäkseen lähettämään omia paketteja MS2:lta lähetettyjen pakettien välissä. Siten MS2:n käyttäjä ei huomaa tunkeilijaa eikä tiedä, että hänen täytyy maksaa myös tunkeilijan paketeista. MS2:n käyttäjä voi huomata tämän ainoastaan jälkikäteen laskustaan.

15 Eräs ratkaisu tähän suurimpaan ongelmaan on autentikoida jokai nen yksinäinen paketti verifioimalla paketin eheys. Tätä autentikointia kutsutaan yleensä eheyden suojaukseksi ja yleensä se ei sisällä siirrettyjen datapakettien luottamuksellisuuden suojausta. Datapaketin eheyden suojaamiseksi lähettävä osapuoli laskee sanoman autentikointikoodin MAC-I arvon ennalta 20 määritetyn algoritmin mukaisesti ja liittää sen datapakettiin ennen datapaketin lähettämistä. MAC-I on tyypillisesti verrattain lyhyt bittijono, joka riippuu datapaketista (sanomasta), johon se liitetään ja salaisesta avaimesta, jonka sekä . · datapaketin lähettäjä että vastaanottaja tietävät. Vastaanottava osapuoli las- . . kee uudelleen XMAC-I arvon, joka (tyypillisesti) perustuu sanomaan ja salai- 25 seen avaimeen ennalta määritellyn algoritmin mukaisesti, ja vertaa vastaan-otettua MAC-I:tä ja laskettua XMAC-I:tä. Jos ne ovat samat, vastaanottaja voi luottaa siihen, että datapaketti (sanoma) on koskematon (eheä) ja oletetun « * osapuolen lähettämä.

‘ Ongelmana eheyden suojaamisessa on yhteyden kasvaneet otsikot 30 (overhead). Tyypillisesti MAC-I arvon pitäisi olla riittävän pitkä pienentääkseen todennäköisyyden, että se arvattaisiin oikeaksi, riittävän alhaiselle tasolle ver-rattuna yhdestä onnistuneesta väärennöksestä saatuun hyötyyn. Esimerkiksi 32-bittisen MAC-l-arvon käyttäminen vähentää oikean arvauksen todennäköi-syyden 1 /4 294 967 296:ään, joka on riittävän pieni useimmille sovelluksille.

·;· 35 Kuitenkin radiorajapinnalla 32 ylimääräistä bittiä pakettia kohti pidetään mer- kiitävänä otsikkona (overhead) ja sitä pitäisi välttää aina, kun se on mahdol-

I I

3 110651 lista. Sen vuoksi esimerkiksi UMTS:ssa sovelletaan eheyden suojaamista lisätyillä MAC-I:eillä vain signalointiin (ohjaustasolla). Kun eheyden suojaamista sovelletaan vain signalointiin, tunkeilija voi muokata käyttäjädataa, ja erityisesti otsikoita, ja lähettää/vastaanottaa omaa dataansa niin, että siitä laskutetaan 5 laillista kohdekäyttäjää MS2:sta. Samanlainen ongelma voidaan kohdata missä tahansa tietoliikennejärjestelmässä, jossa salaamattoman datan siirto ilma-rajapinnalla on mahdollista.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on kehittää menetelmä ja menetelmän Ιοί 0 teuttava laitteisto siten, että varhaisessa vaiheessa havaitaan tunkeilija, joka lähettää ja/tai vastaanottaa omaa dataansa yhteydellä. Tavoite saavutetaan menetelmällä, järjestelmällä, verkkoelementillä ja käyttäjälaitteella, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohtee-15 na.

Keksintö perustuu ajatukseen, jonka mukaan verkon puolella ja käyttäjälaitteessa (matkaviestin) lasketaan siirretyn datan määrää ja aika ajoin tarkistetaan, ovatko määrät molemmilla puolilla samat. ‘Siirretty data’ viittaa tässä vastaanotettuun ja/tai lähetettyyn dataan. Tarkistusproseduurissa tarvit-20 tava data vaihdetaan käyttäjälaitteen (matkaviestimen) ja verkon välillä eheys-suojatuissa sanomissa. Tämä keksintö osoittaa, että jopa tapauksessa, jossa eheyden suojausta ei sovelleta käyttäjätasolla (user plane) on mahdollista hyödyntää ohjaustason eheyssuojausta tunkeilijan kohtaamiseksi. Keksinnön ” ‘ etuna on, että tunkeilija, joka lähettää ja/tai vastaanottaa omaa dataansa yh- 25 teydellä, paljastuu hyvin varhaisessa vaiheessa. Toinen etu on se, että käyt-';;täjälaite (matkaviestin) ja verkkosolmu voivat paikallisesti autentikoida toisensa '*· aika ajoin yhteyden aikana lähetetyn datamäärän perusteella. Keksintö myös mahdollistaa sen, että operaattori laskuttaa laillista käyttäjää vain hänen data-liikenteestään eikä tunkeilijan dataliikenteestä.

30 Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa päätellään ver- ·'*; tailun tuloksen perusteella, puretaanko yhteys. Tämän etuna on, että tunkeilija . ’ . ei voi enää käyttää yhteyttä, jos vertailu paljastaa, että siellä on tunkeilija.

Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa tarkistusprose-’*··' duuri Hipaistaan verkkoinfrastruktuurissa. Tämän etuna on, että tarkistusarvoja :" ’: 35 ei tarvitse lähettää käyttäjälaitteelle (matkaviestimelle).

4 110651

Vielä eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa tarkistus-proseduuri voidaan liipaista käyttäjälaitteessa (matkaviestimessä). Tämän etuna on, että jos tunkeilija lähettää dataa vain käyttäjälaitteelle (matkaviestimelle) ja/tai käyttäjälaite (matkaviestin) suorittaa esimerkiksi so-5 vellusta, joka palvelee laillista etäkäyttäjää, tarkistusproseduuri Hipaistaan silti.

Vielä eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sen jälkeen, kun käyttäjälaite (matkaviestin) on kohdannut tarkistusarvon, käyttäjälaite odottaa ennalta määrätyn ajan sanomaa, joka osoittaa, että tarkistusproseduuri on Hipaistu verkkoinfrastruktuurissa ja vain, jos käyttäjälaite (matkaviestin) ei 10 vastaanota sanomaa ennalta määrätyn ajan aikana, se Hipaisee tarkistus-proseduurin. Tämän etuna on, että tarkistusproseduuria ei liipaista kahdesti samanaikaisesti.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen 15 yhteydessä, viitaten oheisiin kuvioihin, joista

Kuvio 1 esittää yksinkertaistettua UMTS-arkkitehtuuria;

Kuvio 2 kuvaa protokollapinoja;

Kuvio 3 on vuokaavio esittäen käyttäjälaitteen ja verkkoinfrastruktuurin keksinnön mukaisia toimintoja; 20 Kuvio 4 on vuokaavio esittäen tarkistusproseduuria verkossa kek sinnön ensimmäisessä suoritusmuodossa; ja

Kuvio 5 on vuokaavio esittäen tarkistusproseduuria käyttäjälaitteessa keksinnön ensimmäisessä suoritusmuodossa.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus » ® ;·’ 25 Keksinnön edulliset suoritusmuodot selitetään seuraavassa toteu- • tettuna kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmässä UMTS. Tarkoituk- sena ei kuitenkaan ole rajoittaa keksintöä näihin suoritusmuotoihin. Keksintö on sovellettavissa käytettäväksi missä tahansa tietoliikennejärjestelmässä, jossa salaamatonta käyttäjädataa voidaan siirtää ilmarajapinnalla. Muita esi-30 merkkejä tällaisista järjestelmistä ovat IMT-200, IS-41, GSM (Global System for Mobile communications) tai vastaavat matkaviestinjärjestelmät, kuten PCS (Personal Communication System) tai DCS 1800 (Digital Cellular System for 1800 MHz). Matkaviestinjärjestelmien määritykset yleensä, ja erityisesti IMT-: ’ ': 2000 ja UMTS -järjestelmien määritykset kehittyvät nopeasti. Tällainen kehitys ....; 35 voi vaatia keksintöön ylimääräisiä muutoksia. Sen vuoksi kaikki sanat ja ilmai- 5 110651 sut tulisi tulkita mahdollisimman laajasti ja ne on tarkoitettu kuvaamaan eikä rajoittamaan keksintöä. Keksinnön kannalta olennaista on toiminto eikä se, missä verkkoelementissä tai laitteistossa se suoritetaan.

Kuvio 1 esittää yksinkertaistetun UMTS-arkkitehtuurin kuvaten vain 5 keksinnön kannalta olennaisia osia, vaikka alan ammattilaiselle on ilmeistä että yleinen matkaviestinjärjestelmä käsittää myös muita toimintoja ja rakenteita, joita ei tarvitse kuvata tarkemmin tässä. UMTS.in pääosat ovat: ydin-verkko CN, UMTS:n maanpäällinen radioliityntäverkko LITRAN ja matkaviestin MS1, MS2, jota kutsutaan myös käyttäjälaitteeksi UE. Ydinverkon CN ja UT-10 RAN:in välistä rajapintaa kutsutaan lu-rajapinnaksi ja ilmarajapintaa UTRAN:in ja matkaviestimen MS välillä kutsutaan Uu-rajapinnaksi. Uu-rajapinta on radiorajapinta.

UTRAN muodostuu joukosta radioverkkoalijärjestelmiä RNS1, RNS2 (kutsutaan myös radioliityntäverkoiksi), jotka on kytketty ydinverkkoon 15 CN lu-rajapinnan kautta. Jokainen RNS vastaa solujensa resursseista. Radio-verkkoalijärjestelmä muodostuu radioverkko-ohjaimesta RNC ja useista tukiasemista BS. Kahden radioverkkoalijärjestelmän välistä rajapintaa kutsutaan lur-rajapinnaksi. Radioverkko-ohjaimen RNC ja tukiaseman BS välistä rajapintaa kutsutaan lub-rajapinnaksi.

20 Radioverkko-ohjain RNC1, RNC2 on verkkosolmu, joka vastaa UT

RAN: in radioresurssien ohjauksesta. Se liittyy ydinverkkoon CN ja päättää RRC-protokollan (Radio Resource Control), joka määrittelee sanomat ja . :· proseduurit matkaviestimen ja UTRAN:in välillä. Se vastaa loogisesti GSM- ·:· järjestelmän tukiasemaohjainta. Kussakin matkaviestimen MS1 ja UTRAN:in 25 välisessä yhteydessä yksi RNC on palveleva RNC. Kuten kuviossa 1 esitetään , RNC on kytketty kahteen CN-solmuun (MSCA/LR ja SGSN). Joissakin verk-

« I

kotopologioissa on mahdollista, että yksi RNC on kytketty yhteen tai useampaan kuin kahteen CN-solmuun, jotka voivat olla samantyyppisiä tai eri tyyppi- siä. Tulevaisuudessa yksi RNC voi esimerkiksi olla kytketty useaan 30 SGSN:ään.

i % I

Tukiasemia BS1, BS2 kutsutaan myös B-solmuiksi (NodeB). Tuki-aseman päätehtävänä on suorittaa ilmarajapinnan kerroksen 1 prosessointi : (kanavakoodaus ja limittäminen, nopeuden säätäminen, hajottaminen jne). Se ' myös suorittaa joitakin perusradioresurssin hallintaoperaatioita, kuten sisäisen * · 1 ( · piirin tehon ohjausta. Se vastaa loogisesti GSM-järjestelmän tukiasemaa.

6 110651

Ydinverkko CN voidaan kytkeä ulkoisiin verkkoihin EN, jotka voivat olla joko piirikytkettyjä (CS, circuit switched) verkkoja (esimerkiksi PLMN, PSTN, ISDN) tai pakettivälitteisiä (PS, packet switched) verkkoja (esimerkiksi Internet). Ydinverkko CN käsittää kotirekisterin HLR, matkapuhelinkeskuk-5 sen/vierailijarekisterin MSC/VLR, yhdyskäytävä-MSC:n GMSC, palvelevan GPRS (General Packet Radio Service) -tukisolmun SGSN ja GPRS-yhdyskäytävätukisolmun GGSN. Tässä kuvattu ydinverkko perustuu toisen sukupolven GSM/GPRS-verkkoon. Muun tyyppiset ydinverkot, esimerkiksi IS-41, voivat käsittää muita verkkoelementtejä.

10 Matkaviestin MS voi olla yksinkertaistettu vain puheelle tarkoitettu päätelaite tai se voi olla monenlaisille palveluille tarkoitettu päätelaite, joka toimii palvelualustana ja tukee erilaisten palveluihin liittyvien funktioiden lataamista ja suorittamista. Matkaviestin MS käsittää varsinaisen matkaviestinlaitteen ME ja irrotettavasi! kytketyn identifiointikortin USIM, jota kutsutaan myös 15 tilaajan tunnistusyksiköksi. Tässä yhteydessä matkaviestin MS (eli käyttäjälaite) yleensä tarkoittaa varsinaisen päätelaitteen ja tilaajan tunnistusyksikön muodostamaa kokonaisuutta. Tilaajan tunnistusyksikkö USIM on älykortti, joka sisältää tilaajan identiteetin, suorittaa autentikointialgoritmit ja tallentaa auten-tikointi- ja salausavaimia sekä matkaviestimessä tarvittavia tilaustietoja. Mat-20 kaviestinlaite ME on radiopäätelaite, jota käytetään radioviestintään Uu-rajapinnan välityksellä matkaviestimen MS ja UTRAN:in välillä. Matkaviestinlaite voi olla mikä tahansa laite, joka pystyy viestimään matkaviestinjärjestel-mässä, tai usean eri laitteen yhdistelmä, esimerkiksi multimediatietokone, jo-;;· hon on kytketty Nokia-korttipuhelin matkaviestinyhteyden aikaansaamiseksi.

··· 25 Nykyisen keksinnön toiminnallisuuden toteuttava järjestelmä käsit- ··. tää ei vain välineitä, joita tarvitaan datan siirtämiseen ja signalointiin tunnetun ,···. tekniikan mukaisesti, vaan myös välineitä siirretyn datan määrän ensimmäisen indikaation ylläpitämiseksi verkon puolella, välineitä siirretyn datan määrän toisen indikaation ylläpitämiseksi käyttäjälaitteessa (matkaviestin), välineitä tar-30 kistusprosessin liipaisemiseksi sen selvittämiseksi, ovatko ensimmäisen indi-··’ kaation ja toisen indikaation arvot samat. Järjestelmä voi myös käsittää väli- neitä siirretyn datan määrän arvojen lisätarkistamiseksi, kun ensimmäinen in-: dikaatio ei ole sama kuin toinen indikaatio. Järjestelmä voi käsittää myös väli- .···. neitä sen päättämiseksi, onko arvojen välinen ero hyväksyttävä, ja välineitä 35 yhteyden purkamiseksi vasteena ei-hyväksyttävälle erolle. Järjestelmän ra-kenteeseen ei tarvita laitteistomuutoksia. Se käsittää prosessoreita ja muistia, 7 110651 joita voidaan hyödyntää keksinnön toiminnoissa. Kaikki keksinnön toteuttamisessa tarvittavat muutokset voidaan tehdä lisättyinä tai päivitettyinä ohjelmis-torutiineina ja/tai lisäämällä sovelluspiirin (sovelluspiirejä) (ASIC) verkkosol-muihin ja käyttäjälaitteeseen (matkaviestimeen), jotka osallistuvat tarkistus-5 proseduuriin.

Verkkosolmu, joka käsittää välineitä datan siirtämiseksi tunnetun tekniikan mukaisesti käyttäjälaitteelta tai käyttäjälaitteelle (matkaviestin), modifioidaan toteuttamaan kuvioissa 3, 4, ja 5 yksityiskohtaisemmin kuvatut toiminnot. Verkkosolmun laitteistokonfiguraatiota ja perustoimintoja ei tarvitse muut-10 taa. Muutokset voidaan toteuttaa päivitettyinä tai lisättyinä ohjelmistorutiineia ja/tai sovelluspiirillä (sovelluspiireillä) (ASIC). Vaikka verkkosolmu on edullisesti modifioitu toteuttamaan kuvion 3 yhteydessä kuvatut toiminnot yhdessä kuvioiden 4 ja 5 toimintojen kanssa, keksintö mahdollistaa sen, että joko kuvion 4 tai kuvion 5 yhteydessä kuvatut toiminnot toteutetaan yhdessä kuvion 3 15 toimintojen kanssa.

Käyttäjälaite (matkaviestin), joka käsittää välineitä datan lähettämiseksi ja vastaanottamiseksi tunnetun tekniikan mukaisesti, modifioidaan toteuttamaan kuvioissa 3, 4, ja 5 yksityiskohtaisemmin kuvatut toiminnot. Käyttäjälaitteen (matkaviestimen) laitteistokonfiguraatiota ja perustoimintoja ei tar-20 vitse muuttaa. Muutokset voidaan toteuttaa päivitettyinä tai lisättyinä ohjelmistorutiineia ja/tai sovelluspiirillä (sovelluspiireillä) (ASIC). Vaikka käyttäjälaite (matkaviestin) on edullisesti modifioitu toteuttamaan kuvion 3 yhteydessä ku-vatut toiminnot yhdessä kuvioiden 4 ja 5 toimintojen kanssa, keksintö mahdol-listaa sen, että joko kuvion 4 tai kuvion 5 yhteydessä kuvatut toiminnot toteu-:· 25 tetaan yhdessä kuvion 3 toimintojen kanssa.

.···. Koska nykyisen keksinnön toteuttaminen liittyy ilmarajapinnalla käytettyjen protokollien toimintoihin ja prosessointiin, tutkimme nyt esimerkin siitä, kuinka tarvittavat protokollapinot voidaan toteuttaa. Kuvio 2 kuvaa 3GPP spesifikaatioiden mukaista radiorajapintaprotokollapinoa. Tässä kuvatut proto-30 kollaentiteetit toimivat matkaviestimen ja tukiaseman BS tai radioverkko-'··’ ohjaimen RNC välillä. Protokollakerrosten jakoa BS:n ja RNC:n välillä ei ole ...: selitetty tässä, koska sillä ei ole keksinnön kannalta merkitystä.

; Radiorajapintaprotokollat voidaan jakaa ohjaustasoon CP ja käyt- .···. täjätasoon UP. Ohjaustasoa käytetään kaikessa MS:n ja RNC:n välisessä sig- 35 naloinnissa ja myös MS:n ja CN:n välillä. Käyttäjätaso kuljettaa varsinaisen 8 110651 käyttäjädatan. Jotkut radiorajapintaprotokollat toimivat vain yhdessä tasossa, jotkut protokollat toimivat molemmissa tasoissa.

Protokollapinot jaetaan kerroksiin, jotka ovat kerros yksi L1 (kutsutaan myös fyysiseksi kerrokseksi), kerros kaksi L2 (kutsutaan myös da-5 tayhteyskerrokseksi) ja kerros kolme L3 (kutsutaan myös verkkokerrokseksi). Jotkut kerrokset sisältävät vain yhden protokollan, jotkut kerrokset sisältävät useita erilaisia protokollia. Jokaisella yksiköllä, esimerkiksi matkaviestimellä ja RNC:llä, on kerros, joka on loogisessa yhteydessä toisen yksikön kerroksen kanssa. Tämä yhteys tunnetaan vertaiselta-vertaiselle yhteydeksi. Vain alim-10 mat, fyysiset kerrokset kommunikoivat keskenään suoraan. Muiden kerrosten täytyy käyttää seuraavan, alemman kerroksen tarjoamia palveluita, ja vain alimmassa kerroksessa sanoma kulkee horisontaalisesti kerrosten välillä.

Fyysinen kerros sisältää kaikki kaavat ja mekanismit, joita käytetään kommunikoinnin mahdollistamiseksi radiokanavalla. Nämä mekanismit sisältä-15 vät esimerkiksi modulaation, tehon ohjauksen, koodauksen ja ajoituksen. Esimerkkeinä monipääsymenetelmistä, joita voidaan käyttää radiorajapinnalla, mainitaan laajakaista-CDMA (WCDMA) ja aikajakoinen CDMA (TD-CDMA). Fyysinen kerros tarjoaa palveluita siirtotien varauskerrosprotokollalle (MAC, Medium Access Control) kuljetuskanavilla, joille on tunnusomaista se, kuinka 20 ja millä ominaispiirteillä dataa siirretään.

Matkaviestimen MS ja RNC:n tai BS:n välinen datayhteyskerros L2 käyttää radiolinkkiohjausprotokollaa RLC (radio link control) ja varauskerros-:.·: protokollaa MAC. Radiolinkkiohjausprotokolla tarjoaa radiopolulla radioratkai- sun, joka riippuu luotettavasta linkistä. RLC tarjoaa palveluita ylemmille ker-25 roksille palvelualueiden (SAP, service access point) välityksellä, jotka kuvaa-: vat, kuinka RLC käsittelee datapaketteja ja käytetäänkö esimerkiksi ‘automaattista toista pyyntö’ -toimintoa (ARQ, automatic repeat reguest). Oh-. ··. jaustasolla RLC:n palveluita käyttää RRC-protokolla signaloinnin kuljettami seen. Yleensä vähintään kolme RLC-entiteettiä on kytketty signaloinnin kul-... 30 jettamiseen - yksi läpinäkyvän, yksi kuittaamattoman ja yksi kuittaavan moodin entiteetti. Käyttäjätasolla RLC:n palveluita käyttävät joko palveluspesifiset v* protokollakerrokset PDCP tai BMC tai muut ylemmän kerroksen käyttäjätason : toiminnot (esimerkiksi puhekoodekki). RLC-palveluita kutsutaan myös signa- lointiradiosiirtäjiksi (signalling radio bearer) ohjaustasolla ja radiosiirtäjiksi

I I

,:. 35 (radio bearer) käyttäjätasolla palveluille, jotka eivät hyödynnä PDCP- tai BMC - protokollia.

9 110651 MAC-protokolla tarjoaa palveluita RLC-protokollalle loogisilla kanavilla. Loogisille kanaville on tunnusomaista se, minkätyyppistä dataa siirretään. MAC-kerrokselle loogiset kanavat mäpätään kuljetuskanaviksi.

Pakettidatan keskittämisprotokolla (PDCP, packet data convergen-5 ce protocol) on olemassa vain PS-aluepalveluille (palveluille, jotka reitittyvät SGSN:n kautta) ja sen päätoiminto on otsikon kompressointi, joka tarkoittaa redundantin protokollan ohjaustiedon (esimerkiksi TCP/IP ja RTP/UDP/IP otsikot) kompressointia lähettävässä entiteetissä ja kompressoinnin purkamista vastaanottavassa entiteetissä. PDCP:n tarjoamia palveluja kutsutaan ra-10 diosiirtäjiksi.

Yleislähetys-monipistelähetyksen ohjausprotokolla (BMC, broadcast multicast control) on olemassa vain SMS solun yleislähetyspalvelulle, joka on johdettu GSM:stä. Myös BMC:n tarjoamia palveluja kutsutaan radiosiirtäjiksi.

RRC-protokolla tarjoaa palveluja ylemmille kerroksille (ei-liityntä 15 kerroksille, non access stratum) palvelualueiden kautta. Kaikki korkeamman kerroksen signalointi (liikkuvuuden hallinta, puhelunohjaus, istunnon hallinta, jne.) MS:n ja CN:n välillä on kapseloitu RRC-sanomiin niiden siirtämiseksi radiorajapinnalla.

RRC-protokolla käyttää ohjausrajapintoja RRC:n ja kaikkien alem-20 man kerroksen protokollien välillä konfiguroidakseen alemman kerroksen pro-tokollaentiteettien ominaisuuksia, jotka sisältävät parametrit fyysisille, siirto- ja loogisille kanaville. Samoja ohjausrapintoja käyttää RRC-kerros, kun se esi-merkiksi komentaa alemman kerroksen protokollia suorittamaan tietyn tyyppi-siä mittauksia, ja alempien kerrosten protokollat, kun ne raportoivat mittaustu-25 loksia ja virheitä RRC:lle.

Tunkeilijan täytyy monitoroida RRC:n signalointia passiivisessa "·. moodissa niin, että hän voi modifioida omaa protokollapinoaan, kun laillisen käyttäjän ja verkon välillä tapahtuu muutoksia. Sen jälkeen, kun tunkeilija on lähettänyt ensimmäisen datapaketin käyttäen olemassa olevaa radiosiirtoa 30 (radio bearer), hänen täytyy ottaa aktiivisempi rooli tällä radiosiirrolla lähetet-tyyn dataan. Täsmällisemmin, hänen täytyy modifioida kaikkien datapakettien -·’ (PDCP ja RLC) otsikot laillisten vertaisentiteettien vähillä (pääasiassa data : PDU numeroita).

.Kuvio 3 kuvaa käyttäjälaitteen (matkaviestimen) ja verkkoinfra-35 struktuurin keksinnön mukaista toiminnallisuutta yhteyden aikana välillä, jossa 10 110651 käytetään salaamatonta tiedonsiirtoa ilmarajapinnalla. Tässä oletetaan, että verkkoinfrastruktuurin toiminnallisuus on toteutettu RNCissä.

Kuviossa 3 lähdetään liikkeelle tilanteesta, jossa RRC-yhteys on muodostettu kohdassa 301 MS:n ja RNC:n välille. Palveluista riippuen 5 UMTS:ssa voidaan tietoa siirtää käyttäen yhtä tai useampaa radiosiirtäjää, se on yksi tai useampi radiosiirtäjä muodostetaan yhteyden aikana. Radiosiirtäji-en määrä voi myös vaihdella, koska radiosiirtäjiä voidaan purkaa tai muodostaa käyttäjälaitteen (matkaviestin) ja RNC:n välisen RRC-yhteyden aikana.

Samalla kun radiosiirtäjä muodostetaan, otetaan myös laskurit 10 käyttöön kohdassa 302. Kuviossa 3 kuvatussa esimerkissä on yhtä radiosiirtäjää varten kaksi laskuria: yksi laskuri uplink-suuntaan ja yksi laskuri downlink-suuntaan. Laskuriarvoja ylläpidetään kohdassa 303 niin kauan kuin radiosiirtäjä on aktiivinen, se on ei purettu. Toisin sanoen, kun verkkoinfrastruktuurissa vastaanotetaan paketti MS:ltä (tai MS:ää esittävältä tunkeilijalta) 15 tai lähetetään kohti MS:ää (vaikka tunkeilija voi suodattaa sen), vastaavan laskurin arvo päivitetään verkkoinfrastruktuurissa. Vastaavasti, kun MS lähettää tai vastaanottaa paketin, vastaavan laskurin arvoa päivitetään MS:ssä.

Jossain muussa keksinnön suoritusmuodossa yhtä yhteyttä varten on vain yksi laskuri. Laskuri voi käyttää edellä mainittuja radiosiirtäjien lasku-20 reita alalaskureina.

Jossain muussa keksinnön suoritusmuodossa yhtä yhteyttä varten on kaksi laskuria: yksi laskuri downlink-suuntaan ja yksi laskuri uplink-suuntaa, , i' Laskurit voivat käyttää edellä mainittuja radiosiirtäjien laskureita alalaskureina.

I ’ Keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa jokaisella :* 25 radiosiirtäjällä on kaksi laskuria. Kukin laskuri muodostuu sanoman sekvenssi- numerosta vähiten merkittävänä osana ja hyperkehysnumerosta HFN (Hyper ·. Frame Number) eniten merkittävänä osana. Sanoman sekvenssinumero riip-

. ·. puu protokollakerroksesta. Sanoman sekvenssinumero on edullisesti RLC

PDU sekvenssinumero. RLC PDU sekvenssinumeron ja HFN:n käytön etuna 30 on se, että ne on jo toteutettu MS:ssä ja RNC:ssä, koska niitä käytetään ARQ-toiminnossa RLC-kerroksessa ja syötteenä salausalgoritmille.

Laskuri (tai alalaskuri) voi laskea myös jotain muuta, esimerkiksi : siirretyn datan kokonaismäärää, edellisen ‘laskurin tarkistus’ -sanoman (selitetty kuviossa 4) jälkeen lähetetyn datan määrää, siirrettyjen pakettien lu-35 kumäärää tai PDU-numeroita. Laskuri voi käyttää modulaariaritmetiikkaa. Olennaista on vain se, että laskurin arvo osoittaa riittävän luotettavasti siirretyn 11 110651 datan (tai datapakettien) määrän. Toisin sanoen on riittävää, kun käyttäjälaitteen (matkaviestimen) laskurin arvon ja verkon puolella olevan laskurin arvon välillä on ero, jos tunkeilija lähettää omia pakettejaan ‘laillisten’ pakettien välissä.

5 Keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon mukaista tar- kistusproseduuria selitetään tarkemmin kuvioissa 4 ja 5. Tarkistusproseduuris-sa lähetetyt ja vastaanotetut sanomat ovat signalointisanomia. Esimerkiksi UMTS:ssa kaikki signalointisanomat ovat eheyssuojattuja. Selvyyden vuoksi kuvioissa 4 ja 5 oletetaan, että signalointisanomia ei voida pitää vastaanotet-10 tuina, jos eheyssuojauksen tarkistusta ei läpäistä, se on, jos tunkeilija on yrittänyt muokata sanomaa. Luonnollisesti, jos tunkeilija suodattaa signalointisa-noman, lailliset entiteetit eivät voi vastaanottaa sitä. Keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa laillisia entiteettejä ovat matkaviestin MS ja radioverkko-ohjain RNC.

15 Kuvio 4 kuvaa matkaviestintä palvelevan RNC:n toimintoja keksin nön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa. Keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa jaksottainen tarkistusproseduuri Hipaistaan RNC:ssä. RNC edustaa keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa verkkoinfrastruktuuria, se on verkon puolta. Keksinnön muissa suori-20 tusmuodoissa joku muu verkkosolmu, esimerkiksi tukiasema tai SGSN, voi suorittaa toiminnot, jotka myöhemmin selostetaan RNC:n toimintoina.

RNC monitoroi kohdassa 401 yhteyden jokaisen laskurin arvoa. Keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa jokaisella aktiivisella radiosiirtäjällä on kaksi laskuria (uplink ja downlink) ja siten kaksi laskurin ar-;· 25 voa monitoroitavana ja monitorointi tehdään kullekin radiosiirtäjälle. Monito- roinnin aikana, se on, kun yhden laskurin arvo muuttuu, RNC tarkistaa koh-dassa 402, kohdataanko ennalta määritelty tarkistusarvo CV. Ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa tarkistusarvo indikoi kahden peräkkäisen tar-kistusproseduurin välissä siirrettyjen datapakettien määrää. Joissakin muissa 30 suoritusmuodoissa tarkistusarvo voi olla kynnys. Kynnys voi indikoida, kuinka ;·/ paljon laskurin arvo voi kasvaa sen jälkeen, kun edellinen tarkistusproseduuri ' on Hipaistu. Tarkistusarvo voi olla esimerkiksi RLC PDU numeroiden vaihtelu- ! väli. Tarkistusarvo voidaan vapaasti määrittää verkon puolella ja se voidaan , t · » jopa muuttaa monitoroinnin aikana. Suoritusmuodoissa, joissa laskurin arvoa 35 monitoroidaan, sopivan tarkistusarvon valintaan vaikuttaa yleensä se, minkä-

• M

12 110651 laista laskuria käytetään ja esimerkiksi PDU:n koko, bittinopeus, palvelun laatuluokka, jne.

Jos tarkistusarvoa ei CV kohdata (kohta 402), RNC jatkaa monitorointia.

5 Jos tarkistusarvo kohdataan, RNC muodostaa kohdassa 403 ‘laskurin tarkistus’ -sanoman CCM. Keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa ‘laskurin tarkistus’ -sanoma sisältää jokaisen laskurin merkittävimmän osan, se on HFN:n. Joissain muissa keksinnön suoritusmuodoissa ‘laskurin tarkistus’ -sanoma sisältää vain tarkistussumman tai muun vastaa-10 van ‘summan’, joka on laskettu laskurin arvosta (laskureiden arvoista), se on jokaisen aktiivisen radiosiirtäjän laskurin arvoista muodostetusta bittijonosta. Tarkistussumma on edullisesti sanoman autentikointikoodi MAC-I, joka on laskettu käyttäen eheyden suojausalgoritmia.

Kun ‘laskurin tarkistus’ -sanoma on valmis, RNC laskee kohdassa 15 404 eheyden tarkistussumman. Keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa eheyden algoritmi on f9 ja sen syöteparametrit ovat: salainen eheysavain, joka johdetaan avaimista sopimis- ja autentikaatioproseduurin aikana; suuntabitti (uplink vai downlink); tuore (FRESH), joka on verkon valitsema satunnaisarvo; RRC sanoma itse (se on laskurin tarkistus -sanoma tässä 20 tapauksessa) ja laske (COUNT) -arvo, joka on MS.n ylläpitämä sekvenssinu-mero niiden eri yhteyksien välillä, jotka on eheyssuojattu käyttäen samaa ehe-ysavainta IK. Laske -arvo koostuu hyperkehysnumerosta (HFN-I) ja RRC-sanoman sekvenssinumerosta. Eheysalgoritmi voi tarvita myös ‘radiosiirtäjä’-kohtaisen syöteparametrin, esimerkiksi radiosiirtäjän id:n. Kun eheyden tar-; ’ 25 kistussummaa lasketaan, RNC lisää kohdassa 404 eheyden tarkistussumman : ‘laskurin tarkistus’ -sanomaan ja lähettää kohdassa 405 sanoman matkavies- timelle MS.

Lähetettyään ‘laskurin tarkistus’ -sanoman RNC odottaa kohdassa 406 vastausta ennalta määritellyn ajan, joka on spesifioitu protokollastandar-30 dissa. Kuten edellä todettiin, kun RNC vastaanottaa signalointisanoman, se laskee eheyden tarkistussumman siitä ja vertaa laskettua tarkistussummaa ;·' sanomaan lisättyyn tarkistussummaan ja vain jos ne täsmäävät, RNC pitää • signalointisanomaa vastaanotettuna. Näitä kohtia ei kuitenkaan ole esitetty : ' ’: kuviossa 4.

35 Jos vastaus vastaanotetaan (kohta 406), RNC tarkistaa kohdassa 407, oliko vastaus ‘laskuri ok’ -sanoma, se on sanoma, joka indikoi, että lasku- 13 110651 reiden arvot MS:ssä ja RNC:ssä ovat samat, ja RNC jatkaa laskurien arvoijen monitorointia (kohta 401).

Jos vastaus ei ollut ‘laskuri ok’ -sanoma (kohta 407), se on keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa vastaus, joka sisältää kaik-5 ki MS:ssä yhteydelle ylläpidetyt laskurien arvot. Laskurien arvot osoitetaan edullisesti jokaisen laskurin arvon merkittävimmällä osalla, se on HFN:nä. RNC vertaa kohdassa 408 jokaista vastauksessa olevaa laskurin arvoa sen itsensä ylläpitämään vastaavaan laskurin arvoon. Täten RNC uudelleentarkis-taa laskureidensa arvot. Jos eroa ei ole (kohta 409), RNC lähettää kohdassa 10 412 ‘laskuri ok’ -signalointisanoman MS:lle ja jatkaa laskureiden arvojen mo nitorointia (kohta 401). Laskuri ok -sanoma on eheyssuojattu sanoma.

Jos ero on (kohta 409), RNC:n on päätettävä, onko ero hyväksyttävä (kohta 410). Pienet erot laskureiden arvoissa voivat johtua synkronointi-syistä: laskuriarvojen tarkistuksilla kummallakin puolella on pieni aikaero. Toi-15 sin sanoen, toinen puoli voi olla lähettänyt paketin, jota toinen puoli ei ole vielä vastaanottanut. Tämän aikavälin aikana myös laskurin arvon merkittävin osa voi muuttua. Jos ero on hyväksyttävä (kohta 410), proseduuri jatkuu kohdassa 412, jossa RNC lähettää ‘laskuri ok’ -sanoman. Jos ero ei ole hyväksyttävä, RNC purkaa kohdassa 411 yhteyden. Yhteys puretaan edullisesti eheyssuo-20 jatuilla signalointisanomilla, tai ainakin ensimmäisen sanoman, joka kertoo, että yhteys on purettava, on oltava eheyssuojattu. Yhteys voidaan katkaista myös ilman signalointia.

Yhteys puretaan myös, jos RNC ei ennalta määritellyn ajan aikana vastaanota vastausta (kohta 406). Joten, jos tunkeilija suodattaa ‘tarkista las-!’ 25 kuri’-sanoman, yhteys puretaan.

; Keksinnön toisessa edullisessa suoritusmuodossa jaksottainen tar- kistusproseduuri voidaan Hipaista myös MS:ssä. Kun jaksoittainen tarkistus-; proseduuri Hipaistaan MS:ssä, MS suorittaa edellä selitetyt RNC:n toiminnot (ja lähettää sanomat RNC:lle). Toisessa edullisessa suoritusmuodossa, kun MS 30 havaitsee, että tarkistusarvo kohdataan (kohta 402), MS odottaa ennalta mää-l!‘. ritellyn ajan ‘laskurin tarkistus’ -sanomaa RNC:ltä. Jos MS ei vastaanota ‘ las- kurin tarkistus’ -sanomaa ennalta määritellyn ajan aikana, MS Hipaisee tarkis-tusproseduurin muodostamalla itse ‘laskurin tarkistus’ -sanoman (kohta 403). Joissain muissa suoritusmuodoissa MS ei suorita tätä lisäkohtaa kohtien 402 ; i » '. t 35 ja 403 välissä.

14 110651

Suoritusmuodoissa, joissa MS voi hipaista jaksottaisen tarkistus-proseduurin, verkko edullisesti signaloi tarkistusarvon yhteyden alussa MS:lle. Tämän signaloinnin on oltava eheyssuojattua. On myös mahdollista, että tar-kistusarvo on MS:ssä jo oleva kiinteä arvo.

5 Keksinnön joissain muissa suoritusmuodoissa monitorointi voi olla toteutettu siten, että monitoroidaan kutakin radiosiirtäjää kokonaisuutena, se on ei monitoroida erikseen uplink- ja downlink -suuntaa. On myös mahdollista monitoroida yhteyttä kokonaan, se on ei monitoroida kutakin radiosiirtäjää erikseen. Jälkimmäinen voidaan toteuttaa myös siten, että uplink-ja downlink -10 suuntaa monitoroidaan erikseen.

Keksinnön muissa suoritusmuodoissa laskurin arvojen monitoroinnin sijaan monitoroidaan sitä, kuinka pitkä aika on kulunut edellisen ‘laskurin tarkistus’ -sanoman lähettämisestä. Suoritusmuodoissa tarkistusarvo indikoi kahden tarkistusproseduurin välisen aikavälin. Aikavälin ei tarvitse olla vakio, 15 sen voi generoida esimerkiksi satunnaislukugeneraattori tai se voidaan generoida jollain muilla menetelmillä, jotka tuottavat vaihtelevia arvoja. Aikavälit voivat olla myös kiinteitä, vaihtelevia arvoja. Kun aikaväli on kulunut ‘laskurin tarkistus’ -sanoma muodostetaan (kohta 403).

Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa tarkistusarvoa 20 pienennetään vasteena hyväksyttävälle erolle ja siten hipaistaan tarkistus-proseduuri nopeammin näissä epäilyttävissä tilanteissa, joissa saattaa olla tunkeilija. Kun MS:ssä ja RNCissä ylläpidetyissä laskureiden arvoissa ei ole eroa, palautetaan tarkistusarvo.

. ' Kuvio 5 kuvaa matkaviestimen MS toimintoja keksinnön ensimmäi- , 25 sessä edullisessa suoritusmuodossa silloin, kun jaksottainen tarkistusprose- v.,: duuri on hipaistu RNC:ssä.

MS vastaanottaa kohdassa 501 ‘laskurin tarkistus’ -sanoman : RNC:ltä. Kuten edellä on todettu, kun MS vastaanottaa signalointisanoman, kuten ‘tarkista laskuri’ -sanoman, se laskee siitä eheyden tarkistussumman ja 30 vertaa laskettua tarkistussummaa sanomaan liitettyyn tarkistussummaan ja vain, jos ne vastaavat toisiaan, MS pitää signalointisanomaa vastaanotettuna. Näitä kohtia ei ole kuitenkaan näytetty kuviossa 5.

· Keksinnön ensimmäisessä edullisessa suoritusmuodossa ‘laskurin “ : tarkistus’ -sanoma sisältää jokaisen RNC:n ylläpitämän laskurin arvosta mer- 35 kittävimmän osan. MS vertaa kohdassa 502 jokaista ‘laskurin tarkistus’ - »

> I

15 110651 sanomassa olevaa laskurin arvoa vastaavaan MS:n ylläpitämään laskurin arvoon.

Jos arvot ovat samat (kohta 503), MS lähettää kohdassa 507 ‘laskuri ok’ -sanoman RNCJIe. ‘Laskuri ok’ -sanoma on eheyssuojattu sanoma.

5 Jos yksi tai useampi arvo ei ollut sama kuin vastaava arvo (vastaavat arvot, kohta 503) MS muodostaa kohdassa 504 vastauksen. Vastaus sisältää jokaisen MS:n tätä yhteyttä varten ylläpitämän laskurin arvosta merkittävimmän osan.

Kun vastaus on valmis, MS laskee kohdassa 505 eheyden tarkis-10 tussumman kuten edellä on kuvion 4 yhteydessä kuvattu ja lisää sen kohdassa 505 vastaukseen ja lähettää kohdassa 506 sanoman RNCJIe.

Lähetettyään vastauksen MS odottaa RNCJtä vastausta ennalta määritellyn ajan. Aika on spesifioitu protokollastandardissa. RNC:n vastaus on myös eheyssuojattu signalointisanoma. Jos RNCJtä vastaanotetaan vastaus 15 (kohta 507), MS tarkistaa kohdassa 508, oliko vastaus ‘laskuri ok’ -sanoma, se on sanoma, joka osoittaa, että laskureiden arvot MS:ssä ovat samat kuin RNC:ssä. Jos sanoma oli ‘laskuri ok’ -sanoma, MS jatkaa laskurin arvojen monitorointia (kohta 509).

Jos vastaus ei ollut ‘laskuri ok’ -sanoma (kohta 507), vaan sen si-20 jaan pura yhteys -sanoma, MS purkaa kohdassa 510 yhteyden. Tämä purku-proseduuri voi sisältää vastaussanoman MS:ltä RNCJIe ennen varsinaista purkuoperaatiota.

Jos MS ei vastaanota vastausta RNCJtä ennalta määritellyn ajan aikana (kohta 507), Ms purkaa (kohta 508) yhteyden paikallisesti.

25 Joissain muissa suoritusmuodoissa kohdassa 504 muodostettu vastaus sisältää vain niiden laskureiden laskuriarvot, jotka eivät olleet samoja.

Joissain muissa suoritusmuodoissa kohdassa 504 muodostettu . vastaus sisältää laskurin arvot kokonaan (ei vain merkittävimpiä bittejä).

Suoritusmuodoissa, joissa laskurin tarkistus -sanoma sisältää tar-30 kistussumman tai vastaavan summan, MS laskee vastaavan tarkistussumman ,; tai summan ja vertaa sitä sanomassa olevaan kohdassa 502.

Keksinnön jossain muussa suoritusmuodossa MS purkaa yhteyden, jos laskurin arvot eivät ole samat (kohta 503). Toisin sanoen MS kohdat 504-509 hypätään yli. Suoritusmuodossa hypätään yli myös kuvion 4 kohdat 408 -35 410 ja 412.

16 110651

Suoritusmuodoissa, joissa MS voi Hipaista tarkistusproseduurin, RNC suorittaa kuviossa 5 selitetyt MS:n toiminnot.

Keksinnön joissain suoritusmuodoissa tietoa tai osaa tiedoista ei vaihdeta tarkistusproseduurin aikana erillisissä signalointisanomissa kuten ku-5 vioissa 4 ja 5. Suoritusmuodoissa laskurin arvo(t) (tai vastaava(t) indikaattori^)) ja/tai vertailutulos (vertailutulokset) lisätään tunnetun tekniikan mukaisiin eheyssuojattuihin signalointisanomiin, joita lähetetään MS:n ja RNC:n välillä.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa, joka perustuu edellä olevaan suoritusmuotoon, jossa hyödynnetään tunnetun tekniikan mukaisia 10 eheyssuojattuja signalointisanomia, RNC (tai MS) odottaa tarkistusarvon kohdattuaan eheyssuojattua signalointisanomaa, johon RNC (tai MS) lisää laskurin arvo(t). Seuraavan eheyssuojatun signalointisanoman odottamisaikaa voidaan ohjata erillisellä ajastimella. Erillinen ajastin määrittää suurimman sallitun odotusajan tarkistusarvon kohtaamisen jälkeen ennen kuin tunnetun tekniikan 15 mukainen eheyssuojattu signalointisanoma on lähetettävä. Jos yhtään tunnetun tekniikan mukaista signalointisanomaa ei lähetetä sallittuna odotusaikana, käytetään kuvioiden 4 ja 5 yhteydessä kuvattuja erillisiä signalointisanomia. Tässä suoritusmuodossa laskurin arvo(t) (tai vastaava(t) indikaattori(t)) ja/tai vertailutulos (vertailutulokset), jotka lähetetään, ovat ne arvot, jotka ovat ole-20 massa varsinaisen eheyssuojatun signalointisanoman lähettämisen aikana (eivät arvot, jotka olivat silloin, kun tarkistusarvo kohdattiin). Erillisen ajastimen sijaan voidaan tässä suoritusmuodossa käyttää lisälaskuria. Tämän lisälasku-• rin liipaisuarvo määrittää edullisesti suurimman sallitun siirrettyjen datapaketti- en lukumäärän tarkistusarvon kohtaamisen jälkeen ennen kuin tunnetun tek-25 nilkan mukainen signalointisanoma täytyy lähettää. Täten sallittu odotusaika vaihtelee. Tämän lisälaskurin liipaisuarvo voi myös esimerkiksi määrittää suu-rimman sallitun vastaanotettujen (tai lähetettyjen) datapakettien lukumäärän

> * I

tarkistusarvon kohtaamisen jälkeen ennen kuin tunnetun tekniikan mukainen signalointisanoma täytyy lähettää. Vaihtoehtoisesti sekä lisälaskuria että eril-30 listä ajastinta voidaan käyttää yhdessä, jolloin se, joka laukeaa aiemmin, mää- • · rittelee suurimman odotusajan.

*·* Tunnetun tekniikan mukaiset signalointisanomat kattavat tässä : kaikki signalointisanomat, jotka on lähetetty joistain muusta syystä kuin vain :' *1: tarkistusproseduurissa tarvittavien tietojen siirtämiseksi.

I · · 35 Kuvioissa 3, 4 ja 5 esitetyt kohdat eivät ole absoluuttisessa aikajär- ’···* jestyksessa ja jotkut kohdat voidaan suorittaa samanaikaisesti tai annetusta 17 110651 järjestyksestä poiketen. Muita toimintoja voidaan myös suorittaa kohtien välissä. Jotkut kohdista voidaan jättää pois. Esimerkiksi keksinnön joissain suoritusmuodoissa, kun laskureiden arvoissa on eroa, ei tarkisteta, onko tämä ero hyväksyttävä (kohta 410 kuviossa 4) vaan ero aikaansaa sen, että yhteys pu-5 retaan. Signalointisanomat ovat vain esimerkkejä ja voivat käsittää useita erillisiä sanomia saman tiedon siirtämiseksi. Lisäksi sanomat voivat sisältää myös muuta tietoa. Lisäksi sanomien nimet voivat poiketa edellä mainituista.

Edellä kuvattuja suoritusmuotoja tai niiden osia voidaan vapaasti yhdistää keksinnön uusien suoritusmuotojen luomiseksi.

10 Keksintö on selitetty edellä suoritusmuodoissa, jotka käyttivät uu- delleenlähetysprotokollan RLC läpinäkymätöntä (non-transparent) moodia, jota useimmat datapakettipalvelut käyttävät. Keksintöä voidaan kuitenkin soveltaa muiden protokollien yhteydessä ja piirikytketyillä yhteyksillä.

Keksintö on edellä selitetty olettaen, että ilmarajapinta on käyttäjä-15 laitteen ja verkkoinfrastruktuurin välillä. Ilmarajapinta voi olla myös kahden verkkosolmun välillä.

Vaikka keksintö on selitetty edellä langattoman tietoliikennejärjestelmän yhteydessä, keksintöä voidaan soveltaa myös kiinteisiin järjestelmiin.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot 20 on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattilaiselle tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat ilman, että poiketaan oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksin-..’ nön suojapiiristä ja hengestä.

t * · ». · »»· *

Claims (27)

110651 Patentti vaati m u kset

1. Menetelmä yhteydellä siirretyn datan määrän tarkistamiseksi tietoliikennejärjestelmässä, joka käsittää ainakin yhden käyttäjälaitteen ja verkkoinfrastruktuurin, 5 tunnettu siitä, että menetelmä käsittää askeleet: ylläpidetään verkkoinfrastruktuurissa ensimmäistä indikaatiota yhteydellä siirretystä datamäärästä; ylläpidetään käyttäjälaitteessa toista indikaatiota yhteydellä siirretystä datamäärästä; 10 riipaistaan vasteena ennalta määritellyn tarkistusarvon kohtaamisel le tarkistusproseduuri, joka hyödyntää eheyssuojattuja signalointisanomia; ja verrataan ensimmäistä indikaatiota toiseen indikaatioon tarkistus-proseduurin aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että menetelmä käsittää lisäksi askeleet: jatketaan yhteyttä ja ensimmäisen indikaation ja toisen indikaation ylläpitoa, jos ensimmäinen indikaatio ja toinen indikaatio ovat samat.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, Mil ··· että menetelmä käsittää lisäksi askeleet: * M t

20 Hipaistaan tarkistusproseduuri verkkoinfrastruktuurissa; .···. lähetetään ensimmäinen indikaatio käyttäjälaitteelle; * ft verrataan ensimmäistä indikaatiota toiseen indikaatioon käyttäjälait- teessä; ja * · jos ensimmäinen indikaatio ei ole sama kuin toinen indikaatio: 25. lähetetään toinen indikaatio käyttäjälaitteesta verkkoinfrastruktuu- V·: rille; • · · - uudelleentarkistetaan ensimmäinen indikaatio; - verrataan uudelleentarkistettua ensimmäistä indikaatiota ja vas- I·*·, taanotettua toista indikaatiota; ja 30. puretaan yhteys, jos uudelleentarkistettu ensimmäinen indikaatio : *·· ei ole sama kuin vastaanotettu toinen indikaatio.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi askeleet: Hipaistaan tarkistusproseduuri verkkoinfrastruktuurissa; 35 lähetetään ensimmäinen indikaatio käyttäjälaitteelle; 110651 verrataan ensimmäistä indikaatiota toiseen indikaatioon käyttäjälaitteessa; ja jos ensimmäinen indikaatio ei ole sama kuin toinen indikaatio: - lähetetään toinen indikaatio käyttäjälaitteesta verkkoinfrastruktuu- 5 rille; - uudelleentarkistetaan ensimmäinen indikaatio; - verrataan uudelleentarkistettua ensimmäistä indikaatiota ja vastaanotettua toista indikaatiota; ja - jos uudelleentarkistettu ensimmäinen indikaatio ei ole sama kuin 10 vastaanotettu toinen indikaatio: -- tarkistetaan, onko uudelleentarkistetun ensimmäisen indikaation ja vastaanotetun toisen indikaation välinen ero hyväksyttävä; ja -- puretaan yhteys vain, jos ero ei ole hyväksyttävä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että menetelmä käsittää lisäksi askeleen: pienennetään tarkistusarvoa, jos uudelleentarkistetun ensimmäisen indikaation ja vastaanotetun toisen indikaation välinen ero on hyväksyttävä.

6. Patenttivaatimuksen 2, 3, 4 tai 5 mukainen menetelmä, t u n - IM n e 11 u siitä, että menetelmä käsittää lisäksi askeleet:

20 Hipaistaan tarkistusproseduuri käyttäjälaitteessa; ;:· lähetetään toinen indikaatio verkkoinfrastruktuurille; verrataan ensimmäistä indikaatiota toiseen indikaatioon verkkoin-frastruktuurissa; ja .···. jos ensimmäinen indikaatio ja toinen indikaatio eivät ole samat: * · 25. lähetetään verkkoinfrastruktuurista ensimmäinen indikaatio käyttä- . jälaitteelle; - uudelleentarkistetaan toinen indikaatio; ·;·’ - verrataan uudelleentarkistettua toista indikaatiota ja vastaanotet- :·[: tua ensimmäistä indikaatiota; ja 30. puretaan yhteys, jos uudelleentarkistettu toinen indikaatio ja vas taanotettu ensimmäinen indikaatio eivät ole samat. • t

7. Patenttivaatimuksen 2, 3, 4 tai 5 mukainen menetelmä, tun- * f “···’ n e 11 u siitä, että menetelmä käsittää lisäksi askeleet: Hipaistaan tarkistusproseduuri käyttäjälaitteessa; 35 lähetetään toinen indikaatio verkkoinfrastruktuurille; 110651 verrataan ensimmäistä indikaatiota toiseen indikaatioon verkkoinfrastruktuurissa; ja jos ensimmäinen indikaatio ei ole sama kuin toinen indikaatio: - lähetetään verkkoinfrastruktuurista ensimmäinen indikaatio käyttä- 5 jälaitteelle; - uudelleentarkistetaan toinen indikaatio; - verrataan uudelleentarkistettua toista indikaatiota ja vastaanotettua ensimmäistä indikaatiota; ja - jos uudelleentarkistettu toinen indikaatio ja vastaanotettu ensim-10 mäinen indikaatio eivät ole samat, menetelmä käsittää lisäksi askeleet: -- tarkistetaan, onko ero uudelleentarkistetun toisen indikaation ja vastaanotetun ensimmäisen indikaation välillä hyväksyttävä; ja -- puretaan yhteys vain, jos ero ei ole hyväksyttävä.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu 15 siitä, että menetelmä käsittää lisäksi askeleet: odotetaan käyttäjälaitteessa ennalta määrätty aika verkkoinfrastruktuurilta sanomaa, joka sisältää ensimmäisen indikaation; ja Hipaistaan tarkistusproseduuri käyttäjälaitteessa vain, jos sanomaa ei vastaanoteta ennalta määrätyssä ajassa.

9. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen menetelmä, tun- ;:· n e 11 u siitä, että vaihdetaan tarkistusproseduurissa tarvittavaa tietoa käyttä- jälaitteen ja verkkoinfrastruktuurin välillä tunnetun tekniikan mukaisissa eheys-suojatuissa signalointisanomissa. .···, 10. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen menetelmä, t u n - * · 25 nettu siitä, että ennalta määritelty tarkistusarvo määrittelee kahden peräk-. . käisen tarkistusproseduurin välisenä aikana siirretyn datan määrän. • 11. Jonkin edellä olevan vaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, ·;·' tunnettu siitä, että ennalta määritelty tarkistusarvo määrittelee kahden pe- räkkäisen tarkistusproseduurin välisenä aikana siirrettyjen datapakettien luku-30 määrän.

12. Jonkin edellä olevan vaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, :ti" tunnettu siitä, että ennalta määritelty tarkistusarvo määrittelee kahden pe- '··. räkkäisen tarkistusproseduurin välisen aikavälin.

13. Tietoliikennejärjestelmä (UMTS), joka käsittää: 35 verkkoinfrastruktuurin (UTRAN); vähintään yhden käyttäjälaitteen (MS1, MS2); ja 110651 järjestelmä on järjestetty muodostamaan yhteyden käyttäjälaitteen (MS1, MS2) ja verkkoinfrastruktuurin (UTRAN) välille; tunnettu siitä, että verkkoinfrastruktuuri (UTRAN) on järjestetty ylläpitämään yhteydellä 5 siirretyn datamäärän ensimmäistä indikaatiota; käyttäjälaite (MS1, MS2) on järjestetty ylläpitämään yhteydellä siirretyn datamäärän toista indikaatiota; ja järjestelmä (UMTS) on järjestetty vasteena ennalta määritellyn tar-kistusarvon kohtaamiselle Hipaisemaan tarkistusproseduuri, joka hyödyntää 10 eheyssuojattuja signalointisanomia; ja vertaamaan ensimmäistä indikaatiota toiseen indikaatioon tarkistusproseduurin aikana.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä (UMTS) on järjestetty vertailun perusteella päättelemään, puretaanko yhteys.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen järjestelmä, t u n n e t - t u siitä, että verkkoinfrastruktuuri (UTRAN) on järjestetty Hipaisemaan tarkistus-proseduuri lähettämällä ensimmäisen indikaation käyttäjälaitteelle (MS1, MS2) It· :··; vasteena ennalta määritellyn tarkistusarvon kohtaamiselle; ja päättelemään ···· 20 käyttäjälaitteelta (MS1, MS2) vastaanotetun vastauksen perusteella, puretaan- ko yhteys; ja • · käyttäjälaite (MS1, MS2) on järjestetty vasteena ensimmäisen indi- ·' kaation vastaanotolle vertaamaan ensimmäistä indikaatiota toiseen indikaati- «· · oon; ja lähettämään verkkoinfrastruktuurille (UTRAN) vastauksen, joka osoit-25 taa vertailun tuloksen. : 16. Patenttivaatimuksen 13, 14 tai 15 mukainen järjestelmä, tu n- ,···* n e 11 u siitä, että " käyttäjälaite (MS1, MS2) on järjestetty Hipaisemaan tarkistusprose- : V duuri lähettämällä toisen indikaation verkkoinfrastruktuurille (UTRAN) vastee- 30 na ennalta määritellyn tarkistusarvon kohtaamiselle; ja päättelemään verkkoin-frastruktuurilta (UTRAN) vastaanotetun vastauksen perusteella, puretaanko • · ,’··*. yhteys; ja verkkoinfrastruktuuri (UTRAN) on järjestetty vasteena toisen indikaation vastaanotolle vertaamaan ensimmäistä indikaatiota toiseen indikaati-35 oon; ja lähettämään käyttäjälaitteelle (MS1, MS2) vastauksen, joka osoittaa vertailun tuloksen. 110651

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että käyttäjälaite (MS1, MS2) on järjestetty odottamaan ennalta määritellyn ajan verkkoinfrastruktuurilta (UTRAN) sanomaa, joka sisältää ensimmäisen indikaation, vasteena ennalta määritellyn tarkistusarvon kohtaamiselle; ja lähet- 5 tämään toisen indikaation verkkoinfrastruktuurille (UTRAN) vain, jos sanomaa ei vastaanoteta ennalta määriteltynä aikana.

18. Patenttivaatimuksen 13, 14, 15, 16 tai 17 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jos ensimmäinen indikaatio ja toinen indikaatio eivät ole samat, järjestelmä (UMTS) on järjestetty uudelleenvertaamaan indikaatioita ja 10 uudelleenvertailun perusteella päättelemään, puretaanko yhteys.

19. Patenttivaatimuksen 13, 14, 15, 16 tai 17 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että verkkoinfrastruktuuri (UTRAN) on järjestetty ylläpitämään ensimmäistä laskurin arvoa, joka osoittaa siirretyn datan määrän, ja ensimmäinen 15 indikaatio osoittaa laskurin arvon epäsuorasti; käyttäjälaite (MS) on järjestetty ylläpitämään toista laskurin arvoa, joka osoittaa siirretyn datan määrän, ja toinen indikaatio osoittaa laskurin arvon epäsuorasti; ja jos ensimmäinen indikaatio ja toinen indikaatio eivät ole samat, jär-20 jestelmä (UMTS) on järjestetty vertaamaan ensimmäisen laskurin arvoa toisen ;;· laskurin arvoon ja tämän vertailun perusteella päättelemään, puretaanko yhte- ys. ;**·. 20. Verkkosolmu (RNC1, RNC2) tietoliikennejärjestelmässä, joka on .··*. järjestetty muodostamaan yhteys tietoliikennejärjestelmässä viestimään kyke- » « 25 nevän käyttäjälaitteen kanssa, siirtämään dataa yhteydellä ja signaloimaan . . käyttäjälaitteen kanssa; • · tunnettu siitä, että verkkosolmu (RNC1, RNC2) käsittää ·;·* välineitä ensimmäisen indikaation ylläpitämiseksi yhteydellä siirretyl- : ’ · ’: le datan määrälle; ja 30 välineitä tarkistusproseduurin liipaisemiseksi vasteena ennalta mää ritellyn tarkistusarvon kohtaamiselle lähettämällä ensimmäisen indikaation " käyttäjälaitteelle eheyssuojatussa signalointisanomassa. ··.* 21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen verkkosolmu, tunnettu siitä, että verkkosolmu (RNC1, RNC2) käsittää lisäksi välineitä sen päättelemi-35 seksi tarkistusproseduurin aikana, puretaanko yhteys. 110651

22. Verkkosolmu (RNC1, RNC2) tietoliikennejärjestelmässä, joka on järjestetty muodostamaan yhteys tietoliikennejärjestelmässä viestimään kykenevän käyttäjälaitteen kanssa, siirtämään dataa yhteydellä ja signaloimaan käyttäjälaitteen kanssa; 5 tunnettu siitä, että verkkosolmu (RNC1, RNC2) käsittää välineitä ensimmäisen indikaation ylläpitämiseksi yhteydellä siirretylle datan määrälle; välineitä yhteydellä siirretyn datan määrän toisen indikaation vastaanottamiseksi käyttäjälaitteelta; 10 välineitä ensimmäisen indikaation vertaamiseksi toiseen indikaati oon; ja välineitä vertailutuloksen osoittavan eheyssuojatun signalointisa-noman lähettämiseksi käyttäjälaitteelle.

23. Verkkosolmu (RNC1, RNC2) tietoliikennejärjestelmässä, joka on 15 järjestetty muodostamaan yhteys tietoliikennejärjestelmässä viestimään kykenevän käyttäjälaitteen kanssa, siirtämään dataa yhteydellä ja signaloimaan käyttäjälaitteen kanssa; tunnettu siitä, että verkkosolmu (RNC1, RNC2) käsittää '·; välineitä ensimmäisen indikaation ylläpitämiseksi yhteydellä siirretyl- • · m 20 le datan määrälle; välineitä yhteydellä siirretyn datan määrän toisen indikaation vas-taanottamiseksi käyttäjälaitteelta; välineitä ensimmäisen indikaation vertaamiseksi toiseen indikaati- oon;ja * * · 25 välineitä sen päättelemiseksi tarkistusproseduurin aikana, pure- : taanko yhteys. ,···) 24. Tietoliikennejärjestelmässä viestimään kykenevä käyttäjälaite (MS1, MS2), joka on järjestetty muodostamaan yhteys tietoliikennejärjestel-: män verkkoinfrastruktuurin kanssa, siirtämään dataa yhteydellä ja signaloi- 30 maan verkkoinfrastruktuurin kanssa; tunnettu siitä, että käyttäjälaite (MS1 ,MS2) käsittää ’..t välineitä ensimmäisen indikaation ylläpitämiseksi yhteydellä siirretyl- "* le datan määrälle; ja välineitä tarkistusproseduurin liipaisemiseksi vasteena ennalta mää-35 ritellyn tarkistusarvon kohtaamiselle lähettämällä ensimmäisen indikaation verkkoinfrastruktuurille eheyssuojatussa signalointisanomassa. 110651

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen käyttäjälaite, tunnettu siitä, että käyttäjälaite (MS1, MS2) käsittää lisäksi välineitä sen päättelemiseksi tarkistusproseduurin aikana, puretaanko yhteys.

26. Tietoliikennejärjestelmässä viestimään kykenevä käyttäjälaite 5 (MS1, MS2), joka on järjestetty muodostamaan yhteys tietoliikennejärjestel män verkkoinfrastruktuurin kanssa, siirtämään dataa yhteydellä ja signaloi-maan verkkoinfrastruktuurin kanssa; tunnettu siitä, että käyttäjälaite (MS1, MS2) käsittää välineitä ensimmäisen indikaation ylläpitämiseksi yhteydellä siirretylle» le datan määrälle; välineitä yhteydellä siirretyn datan määrän toisen indikaation vastaanottamiseksi verkkoinfrastruktuurilta; välineitä ensimmäisen indikaation vertaamiseksi toiseen indikaatioon; ja 15 välineitä vertailutuloksen osoittavan eheyssuojatun signalointisa- noman lähettämiseksi verkkoinfrastruktuurille.

27. Tietoliikennejärjestelmässä viestimään kykenevä käyttäjälaite (MS1, MS2), joka on järjestetty muodostamaan yhteys tietoliikennejärjestel- ···; män verkkoinfrastruktuurin kanssa, siirtämään dataa yhteydellä ja signaloi- ····’ 20 maan verkkoinfrastruktuurin kanssa; tunnettu siitä, että käyttäjälaite (MS1, MS2) käsittää * ·» ·'...· välineitä ensimmäisen indikaation ylläpitämiseksi yhteydellä siirretyl- : le datan määrälle; välineitä yhteydellä siirretyn datan määrän toisen indikaation vas- * · · 25 taanottamiseksi verkkoinfrastruktuurilta; .·. : välineitä ensimmäisen indikaation vertaamiseksi toiseen indikaati- oon; ja välineitä sen päättelemiseksi tarkistusproseduurin aikana, pure- : taanko yhteys. 30 * • · *» · 110651