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JP4888493B2 - 移動通信システム、移動機及び無線制御装置 - Google Patents

移動通信システム、移動機及び無線制御装置 Download PDF

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JP4888493B2 JP2008549127A JP2008549127A JP4888493B2 JP 4888493 B2 JP4888493 B2 JP 4888493B2 JP 2008549127 A JP2008549127 A JP 2008549127A JP 2008549127 A JP2008549127 A JP 2008549127A JP 4888493 B2 JP4888493 B2 JP 4888493B2
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Description

本発明は、移動機と無線制御装置との間で行われるデータの秘匿処理に関し、当該秘匿処理を実行する移動機、無線制御装置及びこれらを備えた移動通信システムに関する。
W-CDMA(Wideband-Code
Division Multiple Access)におけるRAN(Radio Access Network)内の移動機(UE : User
Equipment)とUTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)、特に無線制御装置(RNC : Radio
Network Controller)との間で実行される秘匿処理については、3GPP(3rd Generation
Partnership Project)により規定されている。
図１は、移動機(UE)と無線制御装置(RNC)間の秘匿処理を説明する図である。秘匿処理については、下記特許文献１、２に規定されている。秘匿処理は、データリンクレイヤ（レイヤ２）のRLC(Radio
Link Control)サブレイヤ及びMAC(Medium Access Control)サブレイヤの双方で規定されているが、RLCで確認型データ転送モード(AM:Acknowledge
Mode)又は非確認型データ転送モード(UM:Unacknowledge Mode)を使用する場合は、RLCで秘匿処理が行われ、RLCで透過型データ転送モード(TM:Transparent
Mode)が使用される場合は、MACで秘匿処理が行われる。以下、本発明では、RLCで透過型データ転送モードが使用され、MACで秘匿処理が行われる場合について言及する。MACで秘匿処理されるデータは、MAC-SDUである。
送信側において、データ(PLAIN TEXT
BLOCK)と、ｆ８アルゴリズムにより生成された秘匿キー(KEY STREAM BROCK)とをEX-OR(Exclusive OR)演算することにより、データを秘匿化し(Ciphering)、秘匿化されたデータ(CIPHER
TEXT BLOCK)を生成する。ｆ８アルゴリズムは、秘匿パラメータ(COUNT-C、BEARER、DIRECTION、LENGH)を用いて、秘匿キー(KEY
STREAM BROCK)を生成する（ｆ８アルゴリズムの詳細については、下記非特許文献３参照）。なお、後述するように、秘匿パラメータの一つであるCOUNT-Cは、HFN
(HYPER FLAME NUMBER)とCFN (CONNECTION FRAME NUMBER)との組み合わせにより構成される。
受信側において、秘匿化されたデータ(CIPHER
TEXT BLOCK)を受信すると、送信側と同様に、秘匿化パラメータを用いてｆ８アルゴリズムにより作成された秘匿キー(KEY STREAM BROCK)と、秘匿化されたデータ(CIPHER
TEXT BLOCK)とをEX-OR(Exclusive OR)演算することにより、秘匿解除して(Deciphering)、元のデータ(PLAIN TEXT
BLOCK)に復元する。
図２は、秘匿パラメータであるCOUNT-Cを説明する図である。秘匿処理が行われるのは、上述したように、RLCが透過型データ転送モード（TM）の場合であって、この場合の、COUNT-Cは、図２（ａ）に示すように、HFNとCFNとから構成される。なお、図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、RLCがAMの場合及びUMの場合におけるCOUNT-Cの構成を示す。
CFNとHFNは、移動機(UE)及び無線制御装置(RNC)それぞれにおいて、クロックによりカウントされる値である。CFNは、１クロック毎にカウントされ、CFNのビット数が８ビットである場合、２５６クロック毎にHFNのカウント値が＋１されていく。移動機及び無線制御装置それぞれでカウントされるCFNは随時互いに送受信され、同期がとられているので、移動機と無線制御装置間でCFNがずれることはない。
しかしながら、HFNは、RRC(Radio
Resource Control)（下記非特許文献４参照）によるコネクション設定処理における秘匿実行開始時にその初期値が移動機又は無線制御装置の一方から他方に通知される。このとき、HFNの通知シーケンスの遅延により、移動機と無線制御装置でカウントするHFNがずれる場合がある。
移動機と無線制御装置のHFNが異なると、送信側で秘匿化に用いるCOUNT-Cと受信側で秘匿解除に用いるCOUNT-Cが異なることになってしまい、データを正常に秘匿解除できない。
なお、下記特許文献１は、送信側でCRCを付加したデータを秘匿処理し、受信側で秘匿解除のとき、CRCチェックを行うことによりHFNがずれたことによる秘匿解除の異常を検出する方法について開示している。
特開２００６−５４７１８号公報 3GPP TS33.102 V5.6.0(2005-09)：3rdGeneration Partnership Project; Technical Specification Group Services andSystem Aspects;3G Security;Security architecture (Release5) P35〜38 3GPP TS 25.321V5.12.0(2005-09) : 3rd GenerationPartnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; MACprotocol specification".(Release5) P47 3GPP TS 35.201V6.1.0(2005-09) : 3rd GenerationPartnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects;Specification of the 3GPP confidentiality and integrity algorithms; Document 1:f8 and f9 specifications (Release6) P11,12,ANNEX1,2 3GPP TS 25.331V5.17.0(2006-06) : 3rd GenerationPartnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; RadioResource Control (RRC) protocol specification (Release5)P67(8.1.3),P111(8.2),P145(8.3)
上述したように、初期設定において、移動機と無線制御装置のHFNがずれてしまうと、受信側で、データを正常に秘匿解除できず、正しい元データを得ることができない。また、受信側では、HFNのずれを検出することができず、秘匿解除の結果が異常であることを判別できないので、異常なデータをそのまま再生することになり、通信サービスの低下を招く。
そこで、本発明の目的は、秘匿解除の異常を検知する移動通信システム、移動機、無線制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の移動通信システムの第一の構成は、無線ネットワークを介してデータを送受信する移動機と移動通信システム側装置とを備える移動通信システムにおいて、前記移動機及び前記移動通信システム側装置の一方は、固定パターンデータを記憶する第一の記憶部と、前記固定パターンデータとユーザデータとを所定時間毎に更新される秘匿パラメータを用いてそれぞれ秘匿化する第一の秘匿処理部と、前記移動機及び前記移動通信システム側装置の他方に、前記秘匿パラメータ及び秘匿パラメータの更新開始を指定する情報を送信し、前記秘匿パラメータの更新開始に応じたタイミングにおいて、前記他方に対し、秘匿化された前記ユーザデータを送信するに先立って、秘匿化された前記固定パターンデータを送信する送信部とを備え、前記他方は、前記一方から送信された、前記秘匿パラメータ、前記秘匿パラメータの更新開始を指定する情報、及び、前記一方により秘匿化されたデータを前記一方から受信する受信部と、固定パターンデータを記憶する第二の記憶部と、受信した前記秘匿パラメータの更新開始を指定する情報に基づき更新された前記秘匿パラメータを用いて前記秘匿化されたデータを秘匿解除する第二の秘匿処理部とを備え、前記第二の秘匿処理部は、前記一方からの秘匿化されたデータを受信可能となるタイミングで最初に受信されたデータを秘匿解除し、当該秘匿解除されたデータと前記固定パターンデータとを比較し、一致した場合、秘匿解除が正常であると判定し、一致しない場合、秘匿解除が異常であると判定することを特徴とする。
本発明の移動通信システムの第二の構成は、上記第一の構成の移動通信システムにおいて、前記他方は、秘匿解除が異常であると判定された場合に、前記一方とのコネクションを切断する制御部を備えることを特徴とする。
本発明の移動通信システムの第三の構成は、上記第一の構成の移動通信システムにおいて、前記一方における前記第一の秘匿処理部は、周期的にカウントされる所定タイミングの情報を含む秘匿パラメータにより前記所定タイミングで前記固定パターンデータを秘匿化し、前記送信部は、前記所定タイミングの情報を前記固定パターンデータの秘匿化前に前記他方に通知し、前記他方における前記第二の秘匿処理部は、前記所定タイミングの情報を含む秘匿パラメータにより、前記所定タイミングの情報の受信後にやってくる前記所定タイミングで受信したデータを秘匿解除することを特徴とする。
本発明の移動通信システムの第四の構成は、上記第三の構成の移動通信システムにおいて、前記所定タイミングの情報は、前記所定タイミングが所定数カウントされる毎にインクリメントされる値の初期値情報を含むことを特徴とする。
本発明の移動機の第一の構成は、無線ネットワークを介して無線制御装置にデータを送信する移動機において、固定パターンデータを記憶する記憶部と、前記固定パターンデータとユーザデータとを所定時間毎に更新される秘匿パラメータを用いてそれぞれ秘匿化する秘匿処理部と、前記無線制御装置に、前記秘匿パラメータ及び秘匿パラメータの更新開始を指定する情報を送信し、前記秘匿パラメータの更新開始に応じたタイミングにおいて、前記無線制御装置に対し、秘匿化された前記ユーザデータを送信するに先立って、秘匿化された前記固定パターンデータを送信する送信部とを備えることを特徴とする。
本発明の移動機の第二の構成は、上記第一の構成の移動機において、前記秘匿処理部は、周期的にカウントされる所定タイミングの情報を含む秘匿パラメータにより前記所定タイミングで前記固定パターンデータを秘匿化し、前記送信部は、前記所定タイミングの情報を前記固定パターンデータの秘匿化前に前記無線制御装置に通知することを特徴とする。
本発明の移動機の第三の構成は、上記第二の構成の移動機において、前記所定タイミングの情報は、前記所定タイミングが所定数カウントされる毎にインクリメントされる値の初期値情報を含むことを特徴とする。
本発明の移動機の第四の構成は、無線ネットワークを介して無線制御装置からデータを受信する移動機において、前記無線制御装置から送信された、秘匿パラメータ、秘匿パラメータの更新開始を指定する情報、及び、前記無線制御装置により秘匿化されたデータを前記無線制御装置から受信する受信部と、固定パターンデータを記憶する記憶部と、受信した前記秘匿パラメータの更新開始を指定する情報に基づき更新された前記秘匿パラメータを用いて前記秘匿化されたデータを秘匿解除する秘匿処理部とを備え、前記秘匿処理部は、前記無線制御装置からの秘匿化されたデータを受信可能となるタイミングで最初に受信されたデータを秘匿解除し、当該秘匿解除されたデータと前記固定パターンデータとを比較し、一致した場合、秘匿解除が正常であると判定し、一致しない場合、秘匿解除が異常であると判定することを特徴とする。
本発明の移動機の第五の構成は、上記第四の構成の移動機において、秘匿解除が異常であると判定された場合に、前記無線制御装置とのコネクションを切断する制御部を備えることを特徴とする。
本発明の移動機の第六の構成は、上記第四の構成の移動機において、前記受信部は、周期的にカウントされる所定タイミングの情報を前記無線制御装置から受信し、前記秘匿処理部は、前記所定タイミングの情報を含む秘匿パラメータにより、前記所定タイミングの情報の受信後にやってくる前記所定タイミングで受信したデータを秘匿解除することを特徴とする。
本発明の移動機の第七の構成は、上記第六の構成の移動機において、前記所定タイミングの情報は、前記所定タイミングが所定数カウントされる毎にインクリメントされる値の初期値情報を含むことを特徴とする。
本発明の無線制御装置の第一の構成は、無線ネットワークを介して移動機にデータを送信する無線制御装置において、固定パターンデータを記憶する記憶部と、前記固定パターンデータとユーザデータとを所定時間毎に更新される秘匿パラメータを用いてそれぞれ秘匿化する秘匿処理部と、前記移動機に、前記秘匿パラメータ及び秘匿パラメータの更新開始を指定する情報を送信し、前記秘匿パラメータの更新開始に応じたタイミングにおいて、前記移動機に対し、秘匿化された前記ユーザデータを送信するに先立って、秘匿化された前記固定パターンデータを送信する送信部とを備えることを特徴とする。
本発明の無線制御装置の第二の構成は、上記第一の構成の無線制御装置において、前記秘匿処理部は、周期的にカウントされる所定タイミングの情報を含む秘匿パラメータにより前記所定タイミングで前記固定パターンデータを秘匿化し、前記送信部は、前記所定タイミングの情報を前記固定パターンデータの秘匿化前に前記移動機に通知することを特徴とする。
本発明の無線制御装置の第三の構成は、上記第二の構成の無線制御装置の構成において、前記所定タイミングの情報は、前記所定タイミングが所定数カウントされる毎にインクリメントされる値の初期値情報を含むことを特徴とする。
本発明の無線制御装置の第四の構成は、無線ネットワークを介して移動機からデータを受信する無線制御装置において、前記移動機から送信された、秘匿パラメータ、秘匿パラメータの更新開始を指定する情報、及び、前記移動機により秘匿化されたデータを前記移動機から受信する受信部と、固定パターンデータを記憶する記憶部と、受信した前記秘匿パラメータの更新開始を指定する情報に基づき更新された前記秘匿パラメータを用いて前記秘匿化されたデータを秘匿解除する秘匿処理部とを備え、前記秘匿処理部は、前記移動機からの秘匿化されたデータを受信可能となるタイミングで最初に受信されたデータを秘匿解除し、当該秘匿解除されたデータと前記固定パターンデータとを比較し、一致した場合、秘匿解除が正常であると判定し、一致しない場合、秘匿解除が異常であると判定することを特徴とする。
本発明の無線制御装置の第五の構成は、上記第四の構成の無線制御装置において、秘匿解除が異常であると判定された場合に、前記移動機とのコネクションを切断する制御部を備えることを特徴とする。
本発明の無線制御装置の第六の構成は、上記第四の構成の無線制御装置において、前記受信部は、周期的にカウントされる所定タイミングの情報を前記移動機から受信し、前記秘匿処理部は、前記所定タイミングの情報を含む秘匿パラメータにより、前記所定タイミングの情報の受信後にやってくる前記所定タイミングで受信したデータを秘匿解除することを特徴とする。
本発明の無線制御装置の第七の構成は、上記第六の構成の無線制御装置において、前記所定タイミングの情報は、前記所定タイミングが所定数カウントされる毎にインクリメントされる値の初期値情報を含むことを特徴とする。
本発明によれば、HFNのずれによる秘匿解除の異常を検出することができる。また、ユーザデータを秘匿する前に、固定パターンデータを利用して、秘匿解除の異常を判定するので、秘匿解除が検出された場合、受信側で異常な音声が出力されるなどの異常なデータ通信が開始される前に、すばやく移動機と無線制御装置間のコネクションを切断することができる。
ユーザデータの送信が開始される前段階で、固定パターンデータを一回送受信するだけで秘匿解除の異常を検出することができるので、秘匿処理に対して大きな負担を与えないで、秘匿解除の異常を検出することができる。
移動機(UE)と無線制御装置(RNC)間の秘匿処理を説明する図である。 秘匿パラメータであるCOUNT-Cを説明する図である。 本発明の実施の形態における移動通信システムの構成例を示す図である。 無線制御装置１３及び移動機１１の構成例を示す図である。 呼接続処理におけるユーザデータの秘匿処理シーケンスを示す図である。 秘匿処理のタイミングチャートを示す図である。 本発明の実施の形態における秘匿処理の異常検出処理のフローチャートである。
符号の説明
１１：移動機、１３：無線制御装置、１１１：入出力部、１１２：制御部、１１３：秘匿キー演算部、１１４：秘匿処理部、１１５：無線インタフェース部、１３１：Iubインタフェース部、１３２：制御部、１３３：秘匿キー演算部、１３４：秘匿処理部、１３５：Iuインタフェース部
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
本発明では、移動通信システムにおける移動機と無線制御装置間で実行される秘匿処理において、移動機と無線制御装置が同一の固定データをあらかじめ記憶し、送信側は、ユーザデータを送信しないタイミング（好ましくは、ユーザデータを送信する前のタイミング）で固定データを秘匿処理して送信し、受信側は、固定データを秘匿解除し、秘匿解除された固定データとあらかじめ記憶された固定データとを比較することにより、秘匿解除結果の異常を判別する。
受信側において、ユーザデータ受信前に、固定データを受信し、それを秘匿解除し、あらかじめ記憶された固定データと一致しない場合は、秘匿解除失敗と判断し、送信側との接続を切断する。
図３は、本発明の実施の形態における移動通信システムの構成例を示す図である。W-CDMAにおける移動通信システムのRAN(Radio Access Network)は、ノードB（基地局）１２と無線制御装置(RNC)１３とから構成され、3GPPにおいては、RANはUTRAN(UMTS
Terrestrial Radio Access Network)と呼ばれる。UTRANは複数のノードB１２及び無線制御装置１３を備えることができる。
ノードB１２は、移動機(UE)１１からの上り送信データを受信処理して、無線制御装置１３に送信し、及び無線制御装置１３からの下り送信データを受信処理して、移動機１１に送信する。無線制御装置１３は、ノードBからの上り伝送データをコアネットワーク１４に送信し、及びコアネットワーク１４からの下り伝送データをノードＢに送信する。
Iuインターフェースは、無線制御装置１３とコアネットワーク１４間のインタフェースである。Iubインタフェースは、無線制御装置１３とノードB１２間のインタフェースである。Iurインタフェースは、無線制御装置間のインタフェースである。Uuインタフェースは、移動機１１とノードB１２間の無線インタフェースである。
移動機１１が上りデータを無線制御装置１３に送信する場合、移動機１１が上りデータを秘匿化し、無線制御装置１３がその上りデータを秘匿解除する。無線制御装置１３が下りデータを移動機１１に送信する場合、無線制御装置１３が下りデータを秘匿化し、移動機１１がその下りデータを秘匿解除する。
図４は、無線制御装置１３及び移動機１１の構成例を示す図である。図４（ａ）に示す無線制御装置１３は、Iubインタフェース部１３１、制御部１３２、秘匿キー演算部１３３、秘匿処理部１３４及びIuインタフェース部１３５を備えて構成される。Iubインタフェース部１３１は、ノードB１０２との通信処理を実行する。制御部１３２は、レイヤ３のRRC(Radio
Resource Control)によって通知された秘匿パラメータの設定処理、呼制御処理など無線制御装置１３全体の制御を司る。秘匿キー演算部１３３は、COUNT-C、CK、BEARER、DIRECTION及びLENGTHから構成される秘匿パラメータを用いてKSB(KEY STREAM BLOCK)を生成し、COUNT-Cを構成するCFNとHFNをカウントしてCOUNT-Cを求める処理を実行する。
秘匿処理部１３４は、上りデータの場合は、生成したKSBにより上りデータを秘匿解除し、下りデータの場合は、生成したKSBにより下りデータを秘匿化する。さらに、秘匿処理部１３４は、本発明に特徴的な処理として、上りデータを秘匿解除するとき、上りデータに含まれる固定データを秘匿解除して、秘匿解除した固定データと秘匿処理部１３４にあらかじめ記憶されている固定データとを比較し、秘匿解除結果の異常の有無を判定する。また、下りデータを秘匿化する場合、固定データを秘匿化して下りデータに付加する。Iuインタフェース部１３５は、コアネットワーク１０４との通信処理を実行する。
図４（ｂ）に示す移動機１１は、入出力部１１１、制御部１１２、秘匿キー演算部１１３、秘匿処理部１１４及び無線インタフェース部１１５を備えて構成される。入出力部１１１は、入出力部１１１は、音声信号や画像信号などの入力を受け付け、これらから上りデータを生成し、下りデータを外部出力用の音声信号や画像信号などに変換して出力する。入出力部１１１は、具体的には、マイク、レシーバ、スピーカ、液晶ディスプレイ、操作キーを含む。
制御部１１２は、レイヤ３のRRC(Radio
Resource Control)によって通知された秘匿パラメータの設定処理、呼制御処理などを移動機１１全体の制御を司る。秘匿キー演算部１１３は、COUNT-C、CK、BEARER、DIRECTION及びLENGTHから構成される秘匿パラメータを用いてKSB(KEY STREAM BLOCK)を生成し、COUNT-Cを構成するCFNとHFNをカウントしてCOUNT-Cを求める処理を実行する。
秘匿処理部１１４は、下りデータの場合は、生成したKSBにより上りデータを秘匿解除し、上りデータの場合は、生成したKSBにより上りデータを秘匿化する。さらに、秘匿処理部１１４は、本発明に特徴的な処理として、下りデータを秘匿解除するとき、下りデータに含まれる固定データを秘匿解除して、秘匿解除した固定データと秘匿処理部１３４にあらかじめ記憶されている固定データとを比較し、秘匿解除結果の異常の有無を判定する。また、上りデータを秘匿化する場合、固定データを秘匿化して上りデータに付加する。無線インタフェース部１１５は、ノードB１０２との通信処理を実行する。
図５は、呼接続処理におけるユーザデータの秘匿処理シーケンスを示す図である。移動機(UE)１１と無線制御装置（RNC）１３との間のコネクションの設定、変更、解除並びに信号の転送は、RRC(Radio Resource
Control)により提供される。また、RLCが透過型データ転送モード（TM）の場合の秘匿処理は、MAC-dを介して行われる。図５は、移動機（UE）１１側からコネクション設定要求を行う場合、すなわち、上りデータを無線制御装置（RNC）１３に送信する場合の例である。この場合、秘匿処理が開始されると、送信側の移動機１１は、送信するデータの秘匿化を行い、受信側の無線制御装置１３は、受信したデータの秘匿解除を行う。
図６は、秘匿処理のタイミングチャートを示す図である。図６では、秘匿処理におけるHFNとCFNの状態の例を示す。図６を参照しながら、図５に沿って説明する。
なお、図５はユーザデータに秘匿を行うためのシーケンスであり、呼接続要求以降について簡単に記載する。
図５において、移動機（UE）１１は、無線制御装置（RNC）１３に対して、音声通話を行うための呼設定状態が完了したRRC
CONNECTION SETUP COMPLETEメッセージの送信を行う（ステップＳ１）。このとき、RRCからMAC-dに秘匿実行指示が出され（ステップＳ２）、移動機１１は、秘匿処理を開始する。RRC
CONNECTION SETUP COMPLETEメッセージには、秘匿パラメータの一つであるCOUNT-Cを構成するHFNとCFN(Activation
Timeと呼ばれる)の値が含まれている。無線制御装置（RNC）１３は、RRC CONNECTION SETUP COMPLETEメッセージを受信後、CELL UPDATE CONFIRMメッセージを移動機（UE）１１に返信するとともに（ステップＳ３）、RRCからMAC-dに対して秘匿実行指示が出され（ステップＳ４）、無線制御装置１３は秘匿処理を開始する。
秘匿実行指示により、図６に示すように、HFNとActivation
Time (CFN)の値が与えられ、移動機１１及び無線制御装置１３ともに、与えられたActivation Timeから秘匿処理を開始する。すなわち、送信側の移動機（UE）１１では、送信するデータを秘匿化し、受信側の無線制御装置（RNC）１３では、受信したデータの秘匿を解除する。このとき、HFNの値は固定であり、Activation
Timeが２５６カウントアップしても、HFNの値はインクリメントされない。送信側と受信側では、HFNとActivation Timeを通知する送信時間分の時間差があるので、移動機１１は、その時間差を考慮したActivation
Timeを設定する。秘匿実行指示が出された後、Activation Timeとなると、秘匿処理が開始される。
図６では、秘匿実行指示において、例えば、HFN=3、Activation
Time=150が与えられ、Activation Timeのカウントアップにかかわらず、HFN=3のまま固定である。
図５に戻って、無線制御装置１３は、通知されたActivation
Timeで秘匿処理を開始したことを、RADIO BEARER SETUPメッセージを用いて、移動機１１に通知する（ステップ５）。この秘匿実行指示による秘匿処理の段階では、コネクションが設定されていないので、データが送信されていない（例えば、音声通話は始まっていない）ので、実際には、データの秘匿化、秘匿解除は行われない。
その後、移動機１１は、RADIO BEARER COMPLETEメッセージを無線制御装置１３に送信する（ステップＳ６）。無線制御装置１３がこのRADIO
BEARER COMPLETEメッセージを受信することで、移動機１１と無線制御装置１３との間にコネクションが設定され、データ送信が可能となる。そして、RADIO
BEARER COMPLETEメッセージにより、秘匿実行切替が行われる。秘匿実行切替では、再度、新たなHFNとActivation Timeが指定される。Activation
Timeは、上述同様に、移動機１１から無線制御装置１３へのRADIO BEARER COMPLETEメッセージの送信時間を考慮して設定される。また、秘匿実行切替により指定されたHFNは、Activation
Timeのカウントアップに応じてインクリメントされる。
図６において、秘匿実行切替において、例えば、HFN=100、Activation
Time=254が与えられるとする。受信側の無線制御装置１３において、RADIO BEARER COMPLETEメッセージを、例えば（１）正常の場合におけるActivation
Time=252（タイミングＡ）で受信し、このタイミングで秘匿実行切替指示が行われると、その後のActivation Time=254のタイミングＢでHFN=100に切り替えられ、Activation
Timeのカウントアップに応じてCFN=0になるタイミングＣで、HFNは＋１加算され、101となり、その後も、CFNのカウントアップに応じてCFN=0になるタイミングで、HFNは＋１ずつ加算されていく。
なお、送信側の移動機１１では、受信側の無線制御装置１３でのメッセージ受信タイミングより前に秘匿実行切替が行われており、（１）正常の場合におけるActivation Time=254のタイミングでHFN=100に切り替わる。このように、（１）正常の場合は、移動機１１と無線制御装置１３でそれぞれインクリメントされるHFNは一致する。
このとき、トラフィックの輻輳、伝送路障害発生などのなんらかの理由により、送信側から受信側へのActivation Timeの通知が遅れ（すなわち、RADIO BEARER COMPLETEメッセージの受信が遅れ）、図６の（２）遅延の場合に示すように、（１）正常の場合でHFNが切り替わるActivation
Time=254を過ぎて、秘匿実行切替が行われると、１周期遅れた次のActivation Time=254のタイミングＤでHFN=100に切り替わる。そして、その後、CFN＝０となるタイミングＥでHFNは＋１インクリメントされ、101となるが、このとき、移動機１１でも、（１）正常の場合に示すように、HFNは101から102にインクリメントされる。
このような遅延が生じると、移動機１１でインクリメントされていくＨＦＮと、無線制御装置１３でインクリメントされるＨＦＮにずれが生じ、それぞれのＨＦＮは別々にインクリメントされていくので、ずれたままの状態が続き、正常に戻ることはない。
ＨＦＮがずれると、送信側と受信側の秘匿キーが異なることとなり、データを正常に秘匿解除できず、正しい元データを得ることができない。
図５に戻って、移動機１１における秘匿実行切替（ステップＳ７）により、指定されたActivation Timeから秘匿処理が開始される（ステップＳ８）。また、無線制御装置１３における秘匿実行切替（ステップＳ９）により、正常の場合、無線制御装置１３でも、同じActivation
Timeで秘匿処理が開始される（ステップＳ１０）。しかしながら、秘匿実行切替が遅れると（ステップＳ１１）、次の周期のActivation Timeから、秘匿処理が開始され（ステップＳ１２）、HFNがずれることとなる。
図６に示すように、データは、秘匿実行切替で指定されるActivation
Timeから20msec毎に送信されるが、本発明では、ユーザデータ（音声データなど）の送信が開始する前に、あらかじめ決められた固定パターンデータを送信する。移動機１１と無線制御装置１３は同一の固定パターンデータを記憶しており、移動機１１は、データを送信する前に、この固定パターンデータを秘匿化して送信する。無線制御装置１３は、この秘匿化された固定パターンを秘匿解除し、記憶されている固定パターンデータと比較して、秘匿処理が異常であるかどうかを判別する。
図７は、本発明の実施の形態における秘匿処理の異常検出処理のフローチャートである。当該処理は、受信側の無線制御装置１３の秘匿処理部１３４により実行される。秘匿処理開始後に最初に受信するデータ（指定されたActivation Timeで受信するデータ）を秘匿解除する（ステップ２０）。秘匿解除したデータをあらかじめ記憶されている固定パターンデータと比較する。（ステップＳ２２）。ステップＳ２４において、一致する場合は、秘匿処理は正常であると判定して（ステップＳ２６）、続いて受信するユーザデータの秘匿解除を継続する。ステップＳ２４において一致しない場合は、秘匿処理は異常であると判定して、移動機１１とのコネクションを切断する（ステップＳ２８）。具体的には、秘匿処理部１３４は、制御部１３２に秘匿処理の異常を通知し、制御部１３２が、RRCによって、秘匿解除に異常が検知されたことを移動機１１に通知し、呼開放処理を実行し、コネクションを切断する。HFNがずれた場合、元に戻らないため、一旦、コネクションを切断して、再度、呼接続処理を行う必要があるからである。
ユーザデータの送信が開始される前段階で、固定パターンデータを一回送受信するだけで秘匿解除の異常を検出することができるので、秘匿処理に対して大きな負担を与えないで、秘匿解除の異常を検出することができる。
上述の実施の形態例では、移動機１１から無線制御装置１３への上りデータの秘匿処理について説明したが、無線制御装置１３から移動機１１への下りデータの秘匿処理についても適用可能である。この場合、受信側の移動機１１が秘匿解除を行うので、移動機１１が、図７の処理に基づいて、最初に受信したデータを秘匿解除し、あらかじめ記憶された固定パターンデータと比較し、一致判定を行う。
また、上述の実施の形態例では、固定パターンデータとの比較により、秘匿処理の異常を検出したが、秘匿解除したデータの音声特性を利用して、秘匿解除結果の異常を検出してもよい。送信側と受信側で秘匿キーが一致せず、受信側において、送信側の秘匿キーと異なる秘匿キーでデータを秘匿解除した場合、人の通常の音声とは異なる全く認識不能な音声となる。また、秘匿解除されたデータの音声帯域は、人の発する音声帯域から外れた帯域となってしまう。
そこで、秘匿解除を行う秘匿処理部に音声認識機能を実装し、当該音声認識機能により、秘匿解除されたデータを音声データに変換してから音声認識を実行し、認識不能な音声を検出した場合は、秘匿解除結果の異常と判定する。音声認識機能は、人の発する音声を言葉として認識できる機能であり、例えば、パーソナルコンピュータにおける音声入力のために実用化されている既知の音声認識技術を利用することができる。
また、秘匿解除されたデータの周波数特性を分析し、人の発する音声帯域から外れた周波数を検出した場合は、秘匿解除結果の異常と判定する。例えば、人の反する音声帯域を通過させるバンドパスフィルタを秘匿処理部に実装し、秘匿解除されたデータを音声データに変換した後、バンドパスフィルタを通過できない周波数成分の有無を検出する。
本発明は、移動通信システムを構成する移動機及び無線制御装置に適用可能であり、ユーザが移動機で音声通話を行う際に、音声データの通信のために行われた秘匿処理の異常を検出し、音声が正しく再生されない場合にすばやく通信切断することで、ユーザに与える不便、不快感を低減することができる。

Claims (8)

  1. 無線ネットワークを介してデータを送受信する移動機と移動通信システム側装置とを備える移動通信システムにおいて、
    前記移動機及び前記移動通信システム側装置の一方は、
    固定パターンデータを記憶する第一の記憶部と、
    前記固定パターンデータとユーザデータとを所定時間毎に更新される秘匿パラメータを用いてそれぞれ秘匿化する第一の秘匿処理部と、
    前記移動機及び前記移動通信システム側装置の他方に、前記秘匿パラメータ及び秘匿パラメータの更新開始を指定する情報を送信し、前記秘匿パラメータの更新開始に応じたタイミングにおいて、前記他方に対し、秘匿化された前記ユーザデータを送信するに先立って、秘匿化された前記固定パターンデータを送信する送信部とを備え、
    前記他方は、
    前記一方から送信された、前記秘匿パラメータ、前記秘匿パラメータの更新開始を指定する情報、及び、前記一方により秘匿化されたデータを前記一方から受信する受信部と、
    固定パターンデータを記憶する第二の記憶部と、
    受信した前記秘匿パラメータの更新開始を指定する情報に基づき更新された前記秘匿パラメータを用いて前記秘匿化されたデータを秘匿解除する第二の秘匿処理部とを備え、
    前記第二の秘匿処理部は、前記一方からの秘匿化されたデータを受信可能となるタイミングで最初に受信されたデータを秘匿解除し、当該秘匿解除されたデータと前記固定パターンデータとを比較し、一致した場合、秘匿解除が正常であると判定し、一致しない場合、秘匿解除が異常であると判定することを特徴とする移動通信システム。
  2. 請求項１において、
    前記他方は、秘匿解除が異常であると判定された場合に、前記一方とのコネクションを切断する制御部を備えることを特徴とする移動通信システム。
  3. 請求項１において、
    前記一方における前記第一の秘匿処理部は、周期的にカウントされる所定タイミングの情報を含む秘匿パラメータにより前記所定タイミングで前記固定パターンデータを秘匿化し、前記送信部は、前記所定タイミングの情報を前記固定パターンデータの秘匿化前に前記他方に通知し、
    前記他方における前記第二の秘匿処理部は、前記所定タイミングの情報を含む秘匿パラメータにより、前記所定タイミングの情報の受信後にやってくる前記所定タイミングで受信したデータを秘匿解除することを特徴とする移動通信システム。
  4. 請求項３において、
    前記所定タイミングの情報は、前記所定タイミングが所定数カウントされる毎にインクリメントされる値の初期値情報を含むことを特徴とする移動通信システム。
  5. 無線ネットワークを介して無線制御装置にデータを送信する移動機において、
    固定パターンデータを記憶する記憶部と、
    前記固定パターンデータとユーザデータとを所定時間毎に更新される秘匿パラメータを用いてそれぞれ秘匿化する秘匿処理部と、
    前記無線制御装置に、前記秘匿パラメータ及び秘匿パラメータの更新開始を指定する情報を送信し、前記秘匿パラメータの更新開始に応じたタイミングにおいて、前記無線制御装置に対し、秘匿化された前記ユーザデータを送信するに先立って、秘匿化された前記固定パターンデータを送信する送信部とを備えることを特徴とする移動機。
  6. 無線ネットワークを介して無線制御装置からデータを受信する移動機において、
    前記無線制御装置から送信された、秘匿パラメータ、秘匿パラメータの更新開始を指定する情報、及び、前記無線制御装置により秘匿化されたデータを前記無線制御装置から受信する受信部と、
    固定パターンデータを記憶する記憶部と、
    受信した前記秘匿パラメータの更新開始を指定する情報に基づき更新された前記秘匿パラメータを用いて前記秘匿化されたデータを秘匿解除する秘匿処理部とを備え、
    前記秘匿処理部は、前記無線制御装置からの秘匿化されたデータを受信可能となるタイミングで最初に受信されたデータを秘匿解除し、当該秘匿解除されたデータと前記固定パターンデータとを比較し、一致した場合、秘匿解除が正常であると判定し、一致しない場合、秘匿解除が異常であると判定することを特徴とする移動機。
  7. 請求項６において、
    秘匿解除が異常であると判定された場合に、前記無線制御装置とのコネクションを切断する制御部を備えることを特徴とする移動機。
  8. 無線ネットワークを介して移動機からデータを受信する無線制御装置において、
    前記移動機から送信された、秘匿パラメータ、秘匿パラメータの更新開始を指定する情報、及び、前記移動機により秘匿化されたデータを前記移動機から受信する受信部と、
    固定パターンデータを記憶する記憶部と、
    受信した前記秘匿パラメータの更新開始を指定する情報に基づき更新された前記秘匿パラメータを用いて前記秘匿化されたデータを秘匿解除する秘匿処理部とを備え、
    前記秘匿処理部は、前記移動機からの秘匿化されたデータを受信可能となるタイミングで最初に受信されたデータを秘匿解除し、当該秘匿解除されたデータと前記固定パターンデータとを比較し、一致した場合、秘匿解除が正常であると判定し、一致しない場合、秘匿解除が異常であると判定することを特徴とする無線制御装置。
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