СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ HFN ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ОБСЛУЖИВАНИЯ МЕЖДУ БАЗОВЫМИ СТАНЦИЯМИ В СЕТЯХ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ
METHODS AND SYSTEMS TO PROCESS HFN DURING SERVICE TRANSFER BETWEEN BASIC STATIONS IN MOBILE COMMUNICATION NETWORKS

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
По настоящей заявке на патент испрашивается приоритет предварительной заявки на патент №60/983,838, озаглавленной "HFN Handling at Inter-base Station Handover", поданной 30 октября 2007, которая переуступлена правообладателю и подана авторами настоящего изобретения и которая включена в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное описание относится, в общем, к целостности шифрования беспроводной связи и, конкретнее, к обработке, связанной с номером гиперкадра (HFN), в течение передачи обслуживания между базовыми станциями в мобильных системах.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы беспроводной связи широко применяются для обеспечения передачи различной информации, такой как голос, данные и т.д. Такие системы могут представлять собой системы с множественным доступом, способные к поддержанию связи с множеством пользователей путем совместного использования доступных системных ресурсов (например, полосы частот и мощности передачи). Примеры таких систем множественного доступа включают системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), системы долгосрочного развития 3GPP (LTE) и системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA).
Как правило, система беспроводной связи с множественным доступом может одновременно поддерживать взаимодействие с множеством беспроводных терминалов. Каждый терминал взаимодействует с одной или более базовыми станциями через передачи по прямой и обратной линиям связи. Прямая (или нисходящая) линия связи относится к линии связи от базовых станций к терминалам, а обратная (или восходящая) линия связи относится к линии связи от терминалов к базовым станциям. Данная линия связи может быть организована посредством системы с одним входом - одним выходом, множеством входов - одним выходом или множеством входов - множеством выходов (MIMO).
N
N
N
N
N
N
N
N
N
T
R
T
R
S
S
T
R
S
MIMO-система использует множество () передающих антенн и множество () принимающих антенн для передачи данных. MIMO-канал, образованный  передающими и  принимающими антеннами, может быть разбит на  независимых каналов, которые также называются пространственными каналами, при этом  ≤ min{, }. Каждый из  независимых каналов соответствует измерению. MIMO-система может обеспечивать улучшенные рабочие характеристики (например, более высокую пропускную способность и/или повышенную надежность) при использовании дополнительных измерений, созданных множеством передающих и принимающих антенн.
MIMO-система может поддерживать дуплекс с временным разделением ("TDD") и дуплекс с частотным разделением ("FDD"). В системе TDD передачи по прямой и обратной линиям связи осуществляются в одной и той же частотной области, в результате чего принцип взаимности позволяет оценить канал прямой линии связи на основании канала обратной линии связи. Это позволяет точке доступа извлекать коэффициент усиления для диаграммы направленности, по прямой линии связи, в случае, когда в точке доступа имеется множество антенн.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее описание относится к системам и способам для управления параметрами шифрования/дешифрования во время передачи обслуживания между базовыми станциями в мобильной системы, а также к их вариациям.
В одном из различных аспектов описания представлен способ, применяемый для основанной на номере гиперкадра (HFN) синхронизации между базовыми станциями в течение передачи обслуживания в системе беспроводной связи, при этом способ включает в себя: передачу, по меньшей мере, последних относящихся к шифрованию HFN и порядкового номера (SN) протокола конвергенции пакетных данных (PDCP) и последних относящихся к дешифрованию HFN и порядкового номера PDCP от исходной базовой станции на целевую базовую станцию; и передачу следующего подлежащего использованию порядкового номера PDCP с исходной базовой станции на целевую базовую станцию, при этом переданная информация позволяет целевой базовой станции обеспечить, по существу, непрерывность HFN и порядкового номера(ов) PDCP для терминала, в отношении которого осуществляется передача обслуживания от исходной базовой станции, в случае если информация о последующих HFN и порядковом номере PDCP относительно последних HFN и порядкового номера PDCP, отправленная исходной базовой станцией, не была принята целевой базовой станцией.
В одном из различных аспектов описания представлен описанный выше способ, дополнительно включающий в себя выполнение поддержки счетчика на основании, по меньшей мере, последних относящихся к шифрованию HFN и SN PDCP и последних относящихся к дешифрованию HFN и SN PDCP путем применения обратного смещения от значения счетчика, используемого целевой базовой станцией.
В одном из различных аспектов описания представлена аппаратура для основанной на номере гиперкадра (HFN) синхронизации между базовыми станциями в течение передачи обслуживания в системе беспроводной связи, включающая в себя: исходную базовую станцию; целевую базовую станцию; линию связи между исходной базовой станцией и целевой базовой станцией; и терминал, в отношении которого осуществляется передача обслуживания от исходной базовой станции к целевой базовой станции, при этом исходная базовая станция передает через линию связи, по меньшей мере, последние относящиеся к шифрованию HFN и порядковый номер (SN) протокола конвергенции пакетных данных (PDCP) и последние относящиеся к дешифрованию HFN и порядковый номер PDCP на целевую базовую станцию и передает через линию связи следующий SN PDCP, подлежащий использованию, на целевую базовую станцию, при этом переданная информация позволяет целевой базовой станции обеспечивать, по существу, непрерывность HFN и порядкового номера(ов) PDCP для терминала, в отношении которого осуществляется передача обслуживания от исходной базовой станции, в случае если информация о последующих HFN и порядковом номере PDCP относительно последних HFN и порядкового номера PDCP, отправленная исходной базовой станцией, не была принята целевой базовой станцией.
В одном из различных аспектов описания представлена описанная выше аппаратура, в которой выполняется поддержка счетчика на основании, по меньшей мере, последних относящихся к шифрованию HFN и SN PDCP и последних относящихся к дешифрованию HFN и SN PDCP, путем применения обратного смещения от значения счетчика, используемого целевой базовой станцией.
В одном из различных аспектов описания представлена аппаратура для основанной на номере гиперкадра (HFN) синхронизации между базовыми станциями в течение передачи обслуживания в системе беспроводной связи, включающая в себя: процессор, сконфигурированный для передачи, по меньшей мере, последних относящихся к шифрованию HFN и порядкового номера (SN) протокола конвергенции пакетных данных (PDCP) и последних относящихся к дешифрованию HFN и порядкового номера PDCP от исходной базовой станции на целевую базовую станцию; передачи следующего подлежащего использованию порядкового номера PDCP с исходной базовой станции на целевую базовую станцию, при этом переданная информация позволяет целевой базовой станции обеспечить, по существу, непрерывность HFN и порядкового номера(ов) PDCP для терминала, в отношении которого осуществляется передача обслуживания от исходной базовой станции, в случае если информация о последующих HFN и порядковом номере PDCP относительно последних HFN и порядкового номера PDCP, отправленная исходной базовой станцией, не была принята целевой базовой станцией; а также память, соединенную с процессорами и предназначенную для хранения данных.
В одном из различных аспектов описания представлена описанная выше аппаратура, в которой процессор дополнительно сконфигурирован для выполнения поддержки счетчика на основании, по меньшей мере, последних относящихся к шифрованию HFN и SN PDCP и последних относящихся к дешифрованию HFN и SN PDCP, путем применения обратного смещения от значения счетчика, используемого целевой базовой станцией.
В одном из различных аспектов описания представлена аппаратура для основанной на номере гиперкадра (HFN) синхронизации между базовыми станциями в течение передачи обслуживания в системе беспроводной связи, включающая в себя: средства для передачи, по меньшей мере, последних относящихся к шифрованию HFN и порядкового номера (SN) протокола конвергенции пакетных данных (PDCP) и последних относящихся к дешифрованию HFN и порядкового номера PDCP от исходной базовой станции на целевую базовую станцию; средства для передачи следующего подлежащего использованию порядкового номера PDCP с исходной базовой станции на целевую базовую станцию, при этом переданная информация позволяет целевой базовой станции обеспечить, по существу, непрерывность HFN и порядкового номера(ов) PDCP для терминала, в отношении которого осуществляется передача обслуживания от исходной базовой станции, в случае если информация о последующих HFN и порядковом номере PDCP относительно последних HFN и порядкового номера PDCP, отправленная исходной базовой станцией, не была принята целевой базовой станцией.
В одном из различных аспектов описания представлен компьютерный программный продукт, включающий в себя: машиночитаемый носитель, содержащий: код для передачи, по меньшей мере, последних относящихся к шифрованию шифрующего HFN и порядкового номера протокола конвергенции пакетных данных (PDCP) и последних относящихся к дешифрованию HFN и порядкового номера PDCP от исходной базовой станции на целевую базовую станцию; код для передачи следующего подлежащего использованию порядкового номера PDCP с исходной базовой станции на целевую базовую станцию, при этом переданная информация позволяет целевой базовой станции обеспечить, по существу, непрерывность HFN и порядкового номера(ов) PDCP для терминала, в отношении которого осуществляется передача обслуживания от исходной базовой станции в случае, если информация о последующих HFN и порядковом номере PDCP относительно последних HFN и порядкового номера PDCP, отправленная исходной базовой станцией, не была принята целевой базовой станцией.
В одном из различных аспектов описания представлен описанный выше компьютерный программный продукт, дополнительно содержащий код для выполнения поддержки счетчика на основании, по меньшей мере, последних относящихся к шифрованию HFN и PDCP и последних относящихся к дешифрованию HFN и PDCP, путем применения обратного смещения от значения счетчика, используемого целевой базовой станцией.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 иллюстрирует систему беспроводной связи с множественным доступом в соответствии с одним из вариантов осуществления.
Фиг.2 представляет собой структурную схему системы связи.
Фиг.3 представляет собой блочную диаграмму схемы шифрования и дешифрования для мобильной системы.
Фиг.4 представляет собой иллюстрацию взаимосвязи HFN и SN PDCP.
Фиг.5 представляет собой иллюстрацию параметров передачи обслуживания между двумя eNB.
Фиг.6A-B представляют собой иллюстрации схем смещения для контроля HFN/SN PDCP.
Фиг.7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую типовой процесс.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже различные варианты осуществления будут описаны со ссылкой на чертежи, при этом везде идентичные цифровые обозначения используются для ссылки на сходные элементы. В приведенном ниже описании, для целей объяснения, различные конкретные детали изложены с целью обеспечения полного понимания одного или более вариантов осуществления. Однако может быть очевидным, что такие варианты осуществления могут применяться на практике без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные структуры и устройства показаны в форме блочных диаграмм с целью способствования описанию одного или более вариантов осуществления.
При использовании в данной заявке предполагается, что термины «компонент», «модуль», «система» и им подобные относятся к связанной с компьютером сущности, представляющей собой аппаратное обеспечение, аппаратно-программное обеспечение, комбинацию аппаратного обеспечения и программного обеспечения, программное обеспечение или исполняемое программное обеспечение. Например, компонент может представлять собой процесс, выполняемый процессором, процессор, объект, исполняемый файл, поток выполнения, программу и/или компьютер, но не ограничивается перечисленным выше. В качестве иллюстрации, как приложение, выполняемое на вычислительном устройстве, так и вычислительное устройство могут являться компонентами. Один или более компонентов могут размещаться в пределах процесса и/или потока выполнения, и компонент может быть локализован на одном компьютере и/или быть распределенным между двумя или более компьютерами. Кроме того, эти компоненты могут выполняться с различных машиночитаемых носителей, на которых хранятся различные структуры данных. Компоненты могут взаимодействовать посредством локальных и/или удаленных процессов, например, в соответствии с сигналом, включающим в себя один или более пакетов данных (например, данные от одного компонента, взаимодействующего посредством сигнала с другим компонентом в локальной системе, распределенной системе и/или через сеть, такую как Интернет, с другими системами).
Кроме того, различные варианты осуществления описаны в настоящем документе в связи с терминалом доступа. Терминал доступа также может называться системой, абонентской установкой, абонентской станцией, мобильной станцией, мобильным телефоном, удаленной станцией, удаленным терминалом, мобильным устройством, пользовательским терминалом, терминалом, устройством беспроводной связи, агентом пользователя, пользовательским устройством или пользовательским оборудованием (UE). Терминал доступа может представлять собой сотовый телефон, беспроводной телефон, телефон с протоколом установления сеанса (SIP), станцию беспроводного абонентского шлейфа (WLL), карманный персональный компьютер (КПК), портативное устройство, обладающее возможностью беспроводного соединения, вычислительное устройство или другое устройство обработки, соединенное с беспроводным модемом. Кроме того, различные варианты осуществления описаны в данном документе в связи с базовой станцией. Базовая станция может применяться для взаимодействия с терминалом(-ами) доступа и также может обозначаться как точка доступа, узел B (NodeB), eNodeB(eNB) или некоторым другим термином. В зависимости от контекста приведенных ниже описаний, термин «Узел B» может быть заменен eNB и/или наоборот в соответствии с применяемой системой связи.
Кроме того, различные аспекты или характеристики, описанные в данном документе, могут быть реализованы в виде способа, устройства или промышленного изделия с применением стандартных программистских и/или инженерных методик. Предполагается, что термин «промышленное изделие» при использовании в данном документе охватывает компьютерную программу, доступную с любого машиночитаемого устройства, носителя или среды. Например, машиночитаемые носители могут включать в себя, но не в ограничительном смысле: магнитные запоминающие устройства (например, жесткий диск, флоппи-диск, магнитные полоски и т.д.), оптические диски (например, компакт-диск (CD), универсальный цифровой диск (DVD) и т.д.), смарт-карты и устройства флэш-памяти (например, EPROM, карту, флэш-карту, ключ-накопитель и т.д.). Кроме того, различные накопители, описанные в данном документе, могут представлять собой одно или несколько устройств и/или машиночитаемых носителей для хранения информации. Термин «машиночитаемый носитель» может включать в себя беспроводные каналы и различные другие среды, обладающие возможностью записи, хранения и/или транспортировки команд и/или данных, но не ограничивается перечисленным выше.
Описанные в настоящем документе методики могут применяться в различных сетях беспроводной связи, таких как сети множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), сети множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), сети множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), сети ортогонального FDMA (OFDMA), сети FDMA с одной несущей (SC-FDMA) и т.д. Термины "сети" и "системы" часто используются взаимозаменяемо. Сеть CDMA может реализовывать такую технологию радиосвязи, как универсальный наземный радиодоступ (UTRA), cdma2000 и т.д. UTRA включает широкополосный CDMA (W-CDMA) и технологию низкой скорости чипов (LCR). Cdma2000 охватывает стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Сеть TDMA может реализовывать такую технологию радиосвязи, как глобальная система мобильной связи (GSM). Сеть OFDMA может реализовывать такую технологию радиосвязи, как расширенный UTRA (E-UTRA), IEEE 802.11, IEEE 802.16, IEEE 802.20, Flash-OFDM и т.д. UTRA, E-UTRA и GSM являются частью универсальной системы мобильной связи (UMTS). Система долгосрочного развития (LTE) представляет собой будущую версию UMTS, которая использует E-UTRA. UTRA, E-UTRA, GSM, UMTS и LTE описаны в документах организации, имеющей название "Проект партнерства по развитию сетей третьего поколения" (3GPP). cdma2000 описан в документах организации, имеющей название "Проект партнерства по развитию сетей третьего поколения 2" (3GPP2). Данные различные технологии и стандарты радиосвязи являются известными в технике. Для ясности, определенные аспекты методик ниже описаны для LTE, и в большей части приведенного ниже описания используется терминология LTE.
Множественный доступ с разделением частот с одной несущей (SC-FDMA), в котором используется модуляция по одной несущей и выравнивание в частотной области, представляет собой технику связи. SC-FDMA имеет сходную производительность и в основном ту же суммарную сложность, что и системы OFDMA. Сигнал SC-FDMA обладает более низким отношением пиковой и средней мощностей (PAPR) по причине присущей ему структуры с одной несущей. SC-FDMA привлек большое внимание, особенно в отношении связи по восходящей линии связи, для которой более низкое значение PAPR дает мобильному терминалу большие преимущества в эффективности по мощности передачи. В настоящее время он является рабочей гипотезой для схемы множественного доступа по восходящей линии связи в системе долгосрочного развития 3GPP (LTE) и расширенном UTRA.
Обратимся к фиг.1, на которой система беспроводной связи с множественным доступом проиллюстрирована в соответствии с одним из вариантов осуществления. Точка доступа 100 (AP), также обозначаемая как e-Узел B или eNB, содержит множество групп антенн, одна из которых включает в себя антенны 104 и 106, другая - 108 и 110, и дополнительная группа - 112 и 114. На фиг.1 показано только две антенны для каждой из групп антенн, однако в каждой из групп может быть использовано меньше или больше антенн. Терминал доступа 116 (AT), также называемый пользовательским оборудованием (UE), находится во взаимодействии с антеннами 112 и 114, при этом антенны 112 и 114 передают информацию на терминал доступа 116 через прямую линию 120 связи и принимают информацию от терминала доступа 116 через обратную линию связи 118. Терминал доступа 122 находится во взаимодействии с антеннами 106 и 108, при этом антенны 106 и 108 передают информацию на терминал доступа 122 через прямую линию 126 связи и принимают информацию от терминала доступа 122 через обратную линию 124 связи. В системе FDD в линиях 118, 120, 124 и 126 связи для осуществления связи может использоваться отличающаяся от других частота. Например, в прямой линии 120 связи может использоваться частота, отличная от используемой в обратной линии 118 связи.
Каждая группа антенн и/или область, в которой они спроектированы осуществлять связь, часто называется сектором точки доступа. В одном из вариантов осуществления каждая из групп антенн спроектирована осуществлять связь с терминалами доступа в секторе областей покрытия точки доступа 100.
При осуществлении связи через прямые линии 120 и 126 связи передающие антенны точки доступа 100 применяют формирование диаграммы направленности с целью улучшения отношения сигнал-шум прямых линий связи для различных терминалов доступа 116 и 124. Также применение точкой доступа формирования диаграммы направленности для передачи на терминалы доступа, случайным образом рассеянные в ее зоне покрытия, вызывает меньшее количество помех для терминалов доступа в смежных сотах, чем в случае, если точка доступа осуществляет передачу на все свои терминалы доступа посредством единственной антенны.
Точка доступа может представлять собой неподвижную станцию, используемую для взаимодействия с терминалами, и также может называться точкой доступа, узлом B, или некоторым другим термином. Терминал доступа также может называться терминалом доступа, пользовательским оборудованием (UE), устройством, терминалом или терминалом доступа беспроводной связи, либо некоторым другим термином.
Фиг.2 представляет собой блочную диаграмму варианта осуществления передающей системы 210 (также известной как точка доступа) и принимающей системы 250 (также известной как терминал доступа) в MIMO-системе 200. В передающей системе 210 трафик данных для ряда потоков данных подается из источника 212 данных на процессор 214 передаваемых данных (TX).
В одном из вариантов осуществления каждый поток данных передается через соответствующую передающую антенну. Процессор 214 TX-данных форматирует, кодирует и перемежает трафик данных для каждого потока данных на основании конкретной схемы кодирования, выбранной для этого потока данных, с целью выдачи закодированных данных.
Закодированные данные для каждого потока данных могут быть мультиплексированы с контрольными данными с использованием методик OFDM. Контрольные данные обычно представляют собой известную комбинацию данных, которая обрабатывается известным способом и может быть использована в принимающей системе для оценки канальных характеристик. Мультиплексированные контрольные и закодированные данные для каждого потока данных затем подвергаются модуляции (то есть отображению на символы) на основании конкретной схемы модуляции (например, BPSK, QSPK, M-PSK или M-QAM), выбранной для этого потока данных с целью получения символов модуляции. Скорость выдачи данных, кодирование и модуляция данных для каждого потока данных могут быть определены посредством команд, выполняемых процессором 230. Память 232 может быть объединена с процессором 230.
N
N
T
T
Символы модуляции для всех потоков данных затем подаются на TX MIMO-процессор 220, который может дополнительно обрабатывать символы модуляции (например, для OFDM). TX MIMO-процессор 220 затем выдает  потоков символов модуляции на  передатчиков ("TMTR") 222a-222t. В некоторых аспектах TX MIMO-процессор 220 применяет веса диаграммы направленности для символов потоков данных и для антенны, с которой передается символ.
N
N
T
T
Каждый передатчик 222a-t принимает и обрабатывает соответствующий поток символов с целью выдачи одного или более аналоговых сигналов, а также дополнительно регулирует (например, усиливает, фильтрует и преобразует с повышением частоты) аналоговые сигналы с целью выдачи модулированного сигнала, подходящего для передачи через MIMO-канал.  модулированных сигналов с передатчиков 222a-222t затем передаются с  антенн 224a-224t соответственно.
N
R
В принимающей системе 250 переданные модулированные сигналы принимаются  антеннами 252a-252r и принятый сигнал с каждой из антенн 252a-r передается соответствующему приемнику ("RCVR") 254a-254r. Каждый приемник 254a-r регулирует (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением частоты) соответствующий принятый сигнал, оцифровывает отрегулированный сигнал с целью получения дискретных отсчетов и дополнительно обрабатывает дискретные отсчеты с целью получения соответствующего "принятого" потока символов.
N
N
N
R
R
T
Процессор принимаемых ("RX") данных 260 затем принимает и обрабатывает  принятых потоков символов от  приемников 254a-r на основании методики обработки конкретного приемника с выдачей  "распознанных" потоков символов. Процессор RX-данных 260 затем выполняет демодуляцию, обращенное перемещение и декодирование каждого распознанного потока символов с целью восстановления трафика данных для потока данных. Обработка процессором RX-данных 260 является комплементарной к обработке TX MIMO-процессором 220 и процессором, выполняемой TX-данных 214 в передающей системе 210.
Процессор 270 периодически определяет, какую матрицу предварительного кодирования следует использовать (обсуждается ниже). Процессор 270 формирует сообщение обратной линии связи, содержащее область индекса матрицы и область значения ранга. Память 272 может быть объединена с процессором 270.
Сообщение обратной линии связи может содержать различные типы информации, относящейся к линии связи и/или принятому потоку данных. Сообщение обратной линии связи затем обрабатывается процессором TX-данных 238, который также принимает трафик данных для ряда потоков данных с источника данных 236, модулируется модулятором 280, регулируется приемниками 254a-254r и передается обратно на передающую систему 210.
В передающей системе 210 модулированные сигналы от принимающей системы 250 принимаются антеннами 224a-t, регулируются приемниками 222a-t, демодулируются демодулятором ("DEMOD") 240 и обрабатываются процессором RX-данных 242 с целью извлечения сообщения обратной линии связи, переданного принимающей системой 250. Процессор 230 затем определяет, какую матрицу предварительного кодирования следует использовать для определения весов диаграммы направленности, затем обрабатывает извлеченное сообщение.
В одном из аспектов логические каналы классифицируются как каналы управления и каналы трафика. Логические каналы управления включают в себя широковещательный канал управления (BCCH), который представляет собой канал нисходящей линии связи для широковещательной передачи информации управления системой, канал управления пейджингом (PCCH), который представляет собой канал нисходящей линии связи, передающий информацию персонального вызова, канал управления многоадресной передачей (MCCH), который представляет собой канал нисходящей линии связи вида «точка-множество точек», используемый для передачи управляющей информации и информации планирования службы широковещательной и многоадресной передачи мультимедиа (MBMS) для одного или нескольких MTCH. Как правило, после установления соединения RRC этот канал используется только пользовательским оборудованием, которое принимает MBMS (замечание: старые MCCH+MSCH). Выделенный канал управления (DCCH) представляет собой двухточечный двунаправленный канал, который передает специализированную информацию управления и используется пользовательским оборудованием, имеющим RRC-соединение. В одном из аспектов логические каналы трафика включают в себя выделенный канал трафика (DTCH), который представляет собой двухточечный двунаправленный канал, выделенный для единичного UE в целях передачи информации пользователя. Также логические каналы трафика могут включать в себя канал трафика многоадресной передачи (MTCH) для нисходящей линии связи вида «точка-множество точек» для передачи данных трафика.
В одном из аспектов транспортные каналы классифицируются как нисходящие (DL) и восходящие (UL). DL транспортные каналы включают в себя канал широковещательной передачи (BCH), совместно используемый канал данных нисходящей линии связи (DL-SDCH) и канал пейджинга (PCH); где PCH может поддерживать функцию энергосбережения для пользовательского оборудования (сетью для пользовательского оборудования может быть назначен цикл дискретного приема (DRX)), которые вещаются на всю соту и отображаются на ресурсы физического уровня (PHY), которые могут быть использованы для других каналов управления/трафика. UL транспортные каналы могут включать в себя канал с произвольным доступом (RACH), канал запросов (REQCH), совместно используемый канал данных восходящей линии связи (UL-SDCH) и множество PHY-каналов. PHY-каналы включают множество DL-каналов и UL-каналов.
DL PHY-каналы включают:
общий контроль канал (CPICH)
канал синхронизации (SCH)
общий канал управления (CCCH)
совместно используемый DL-канал управления (SDCCH)
многоадресный канал управления (MCCH)
совместно используемый UL-канал назначения (SUACH)
канал квитирования (ACKCH)
совместно используемый физический DL-канал данных(DL-PSDCH)
UL-канал управления мощностью (UPCCH)
индикаторный канал пейджинга (PICH)
индикаторный канал загрузки (LICH)
UL PHY-каналы включают:
физический канал с произвольным доступом (PRACH)
канал индикации качества канала (CQICH)
канал квитирования (ACKCH)
индикаторный канал для подмножества антенн (ASICH)
совместно используемый канал запросов (SREQCH)
совместно используемый физический UL-канал данных(UL-PSDCH)
широкополосный контроль канал (BPICH)
В одном из аспектов представлена структура канала, которая сохраняет низкие характеристики PAR (в любой заданный момент времени канал является непрерывным или организован через равные промежутки по частоте) импульсов с одной несущей.
Для целей настоящего документа применяются следующие сокращения:
AM квитируемый режим
AMD данные квитируемого режима
ARQ автоматический запрос на повторение
BCCH широковещательный канал управления
BCH широковещательный канал
C- управление-
CCCH общий канал управления
CCH канал управления
CCTrCH кодированный составной транспортный канал
CP циклический префикс
CRC контроль циклическим избыточным кодом
CTCH общий канал трафика
DCCH выделенный канал управления
DCH выделенный канал
DL нисходящая линия связи
DSCH совместно используемый канал нисходящей линии связи
DTCH выделенный канал трафика
FACH канал доступа прямой линии связи
FDD дуплекс с разделением по частоте
L1 уровень 1 (физический уровень)
L2 уровень 2 (канальный уровень)
L3 уровень 3 (сетевой уровень)
LI индикатор длины
LSB самый младший разряд
MAC управление доступом к среде
MBMS служба широковещательной и многоадресной передачи мультимедиа
MCCH канал управления MBMS «точка-множество точек»
MRW перемещение окна приема
MSB самый старший разряд
MSCH канал планирования MBMS «точка-множество точек»
MTCH канал трафика MBMS «точка-множество точек»
PCCH канал управления пейджингом
PCH канал пейджинга
PDU протокольный блок данных
PHY физический уровень
PhyCH физические каналы
RACH канал с произвольным доступом
RLC управление линией радиосвязи
RRC управление радиоресурсами
SAP сервисная точка доступа
SDU сервисный блок данных
SHCCH канал управления совместно используемым каналом
SN порядковый номер
SUFI супер-поле
TCH канал трафика
TDD дуплекс с разделением по времени
TFI индикатор формата транспорта
TM прозрачный режим
TMD данные прозрачного режима
TTI временной интервал передачи
U- пользователь-
UE пользовательское оборудование
UL восходящая линия связи
UM неквитируемый режим
UMD данные неквитируемого режима
UMTS универсальная система мобильной связи
UTRA наземный радиодоступ UMTS
UTRAN сеть наземного радиодоступа UMTS
MBSFN сеть с многоадресной широковещательной передачей на одной частоте
MCE субъект координирования MBMS
MCH канал многоадресной передачи
DL-SCH совместно используемый канал нисходящей линии связи
MSCH управления MBMS
PDCCH физический канал управления нисходящей линии связи
PDSCH физический совместно используемый канал нисходящей линии связи
eNB базовая станция или базовая приемопередающая станция
PDCP протокол конвергенции пакетных данных
HFN номер гиперкадра
Фиг.3 представляет собой блочную диаграмму 300, иллюстрирующую схему шифрования и дешифрования, подходящую для использования в мобильной системе. Верхняя диаграмма иллюстрирует общие принципы процедуры шифрования в eNB. Здесь данные 310 объединяются с выражением криптосинхронизации, содержащим HFN 320 и порядковый номер уровня (SN) протокола конвергенции пакетных данных (PDCP) 330, и кодируются ключом 340 шифрования с использованием алгоритма 350 шифрования, в результате чего получаются зашифрованные данные 360, которые передаются на UE.
Нижняя диаграмма иллюстрирует общие принципы процедуры дешифрования на UE. Здесь принятые зашифрованные данные 360 комбинируются с SN 330 PDCP и HFN 320 (которые могут быть получены или сгенерированы в UE в процессе инициализации/конфигурирования) и декодируются с использованием ключа 340 шифрования (иногда называемого ключом целостности) и алгоритма 370 дешифрования с целью воссоздания исходных данных 310. Предполагается, что фиг.3 предоставляет общее описание применения HFN 320 и SN 330 PDCP для шифрования/дешифрования. Дополнительные факторы или элементы, относящиеся к шифрованию/дешифрованию, не описываются в деталях, поскольку они не способствуют целям объяснения различных вариантов осуществления, описанных в настоящем документе.
В криптологии известно, что повышенный уровень безопасности может быть достигнут путем объединения данных с большим набором с целью увеличения количества возможных комбинаций. В мобильном сообществе такой большой набор называется параметром криптосинхронизации, которое, при наличии HFN и SN PDCP, может быть последовательно упорядочено путем приращения величины SN PDCP. Такое приращение обеспечивает порядок или последовательную нумерацию для значений HFN/SN PDCP с целью гарантии того, что параметр криптосинхронизации будет изменяться для каждого множества зашифрованных/дешифрованных пакетов. Поскольку параметр криптосинхронизации может представлять большую величину и поскольку эта величина меняется (при последовательной нумерации SN PDCP), то вводится определенная степень случайности, в результате чего получается более робастная схема шифрования. Однако такая робастность предполагает, что одна и та же последовательность HFN/SN PDCP не будет использоваться более одного раза для заданного ключа. Это имеет место по причине того, что методы шифрования, использующие повторяющиеся "кодирующие элементы", считаются более чувствительными к взлому.
Фиг.4 представляет собой иллюстрацию 400, показывающую взаимосвязь HFN и SN PDCP. SN PDCP представляет собой счетчик с фиксированным количеством разрядов, показанный на фиг.4 как 12-разрядный счетчик. Следует отметить, что в различных реализациях SN PDCP может представлять собой 5-, 7- или 12-разрядный счетчик, либо счетчик с другим количеством разрядов, таким образом, SN PDCP не ограничивается 12-разрядной реализацией, показанной здесь. SN PDCP функционирует как циклический счетчик, который "сбрасывает" сам себя и возвращается к своему предыдущему начальному значению. Например, SN PDCP (использующий 12 разрядов) имеет десятичный диапазон от 1 до 4096 (или от 0 до 4095). При использовании диапазона от 0 до 4095 значение 4096 эквивалентно 0, значение 4097 эквивалентно 1, 4098 эквивалентно 2 и т.д. Соответственно, значение SN PDCP, равное 1, эквивалентно циклически сдвинутым значениям 4097, 8193, 12289 и т.д. С целью регистрации количества «сдвигов» SN PDCP в качестве счетчика может использоваться HFN. Таким образом, если SN PDCP «провернулся» 4 раза, HFN будет показывать значение 4 в правой части (HFN может в некоторых случаях резервировать старшие разряды для другой информации). Очевидно, что посредством использования комбинации HFN/SN PDCP может быть получено чрезвычайно большое количество значений.
Как показано на фиг.3, алгоритм 370 дешифрования требует, чтобы значения SN PDCP и HFN были теми же, что используются в алгоритме 360 шифрования. Следовательно, важно, чтобы дешифрующий субъект (принимающий терминал) правильно получал те же значения SN PDCP и HFN, что используются в шифрующем субъекте (передающей станции). В течение передачи обслуживания между двумя передающими станциями существует возможность того, что целевая передающая станция может не принять правильную последовательность значений SN PDCP/HFN от исходной передающей станции. Во избежание этого предлагается, чтобы HFN, используемый целевым передатчиком, сбрасывался на ноль при передаче обслуживания с сохранением последовательности PDCP, в связи с чем требуется изменение ключа при передаче обслуживания. Однако данный подход вводит возможность того, что значения HFN могут быть сброшены «досрочно». То есть, полный диапазон значений HFN может быть использован не полностью до сброса на ноль при передаче обслуживания, в результате чего в основном аннулируется «большой» вклад параметра криптосинхронизации в алгоритм шифрования. Желательной была бы схема, которая использует больший диапазон значений HFN/SN PDCP, при этом избегая неопределенностей, возникающих из-за «проворачиваний» SN PDCP.
Фиг.5 представляет собой иллюстрацию 500 параметров передачи обслуживания между двумя eNB в соответствии с типовым подходом, в котором HFN также сохраняется при мобильности. В этом варианте осуществления нет необходимости в сбросе HFN (и, следовательно, при передаче обслуживания нет необходимости в изменении ключа). Когда исходный передатчик 510 посылает зашифрованные данные по линии 515 связи и осуществляется передача обслуживания приемника 520 (UE) на целевой передатчик 530, то "следующий подлежащий использованию SN PDCP", а также указанная ниже информация передаются с исходного eNB 510 на целевой eNB 530 через линию X2 (540) связи:
Последние HFN и SN PDCP, использованные для шифрования в источнике eNB 510
Последние HFN и SN PDCP, использованные для дешифрования в источнике eNB 510
Для DL-шифрования целевой eNB 530 может выполнять обычную поддержку счетчика COUNT для шифрования на основании SNS DU PDCP, подлежащего передаче, и переданных последних HFN и SN PDCP для шифрования. Термин COUNT представляет собой совокупность HFN и SN PDCP. Ниже показан пример DL-шифрования в соответствии с примером варианта осуществления согласно проиллюстрированному на фиг.5:
Исходный eNB 510 использует значение HFN=x при значении SN PDCP = 4093 для шифрования до передачи обслуживания. Данную комбинацию можно символьно представить в виде выражения x||4093. В течение передачи обслуживания исходный eNB 510 передает текущее значение HFN=x и текущее значение SN PDCP=4093 (то есть x||4093) целевому eNB 530 и также передает "следующий подлежащий использованию SN PDCP=2" целевому eNB 530. Исходный eNB 530 также передает блоки PDU PDCP с номерами SN 4094, 4095, 0, 1 целевому eNB 530.
При передаче обслуживания целевой eNB 530 затем посылает UE 520 следующее: x||4094, x||4095, (x+1)||0 (поддержание COUNT требует прибавления HFN), (x+1)||1 и (x+1)||2.
Приняв начальное значение SN PDCP=4093 и значение следующего подлежащего использованию SN PDCP=2 от исходного eNB 510, даже если SN PDCP=4094 и SN PDCP=4095 были потеряны в линии X2 данных (540) при передаче целевому eNB 530, целевой eNB 530 все еще будет иметь информацию о том, когда нужно увеличивать HFN, поскольку ему будет известно, что последний SN PDCP, сообщенный исходным eNB 510, равнялся 4093. Соответственно, как показано в канале линии 535 связи, целевой eNB 530 может перенаправить на UE 520 правильную последовательность значений HFN/SN PDCP шифрования/дешифрования.
Таким образом, можно избежать необходимости принудительного сброса значений HFN и/или SN PDCP при передаче обслуживания по причине возможности того, что исходный и целевой eNB могут быть не синхронизированы при передаче.
На основании приведенного выше описания процедура UL-дешифрования может проводиться аналогично, с учетом соответствующих изменений. Поскольку это находится в области компетенции специалиста в данной области техники, подробности UL-процедуры не излагаются, так как обычно их изложение избыточно.
Фиг.6A-B представляют собой иллюстрации схем смещения для контроля HFN/SN PDCP. Если UE взаимодействует только с одной базовой станцией в течение длительного периода времени, то существует возможность того, что комбинация HFN/SN PDCP может пройти полный цикл. То есть параметр криптосинхронизации (называемый в некоторых случаях COUNT) может переполниться и стартовать с нуля. Или же в конкретной реализации сброс на ноль может быть принудительным. Во избежание повторного использования значения COUNT=0 в типовых системах может использоваться пороговое значение THRESHOLD, на основании которого изменяется ключ в случае, если COUNT достигает или превышает THRESHOLD. Данный сценарий проиллюстрирован на фиг.6A.
Однако, как описано выше в примерах вариантов осуществления, потребность в триггере THRESHOLD становится менее очевидной, если мы предположим, что HFN сохраняется при передаче обслуживания между eNB. В частности, циклический возврат COUNT не обязательно означает окончание периода жизни ключа. Это происходит потому, что ключ eNB изменяется при передаче обслуживания между eNB и начальное значение COUNT становится произвольным.
Фиг.6B иллюстрирует типовой подход, основанный на приведенном выше описании. Если предположить, что первый ключ или новый ключ был сгенерирован при инициализации или в момент первой передачи обслуживания, значение COUNT может продолжаться следующей или заданной следующей последовательности (согласно вариантам осуществления, описанным выше), пройти через COUNT=0 и продолжать дальнейшее увеличение. При некотором значении-триггере до значения, соответствующего передаче обслуживания, определяемого обратным смещением OFFSET относительно точки передачи обслуживания (или прямым смещением OFFSET, в зависимости от предпочтений реализации), период действия ключа истекает и будет сгенерирован новый ключ. OFFSET может, в случае необходимости, зависеть от некоторого параметра сети.
Следует понимать, что сеть может применять обратное смещение относительно исходного значения COUNT, как показано на фиг.6B. Следует отметить, что описанная выше обработка времени жизни ключа является необходимой для носителя радиосигнала в сети, использующего RLC-AM, и может быть полезной для E-UTRAN. Типовая обработка COUNT не требует стандартизации и может быть полностью прозрачной для UE. Спецификация UE должна допускать полный оборот значения COUNT, но отсутствует необходимость в оповещении UE о возможном повторном использовании значения COUNT. В целях избегания повторного использования значения COUNT для того же ключа сетью может предприниматься необходимое действие (например, повторная генерация ключа). Данный подход дает следующие преимущества:
Не требуется стандартизации поведения сети
Отсутствует эфирная передача сигналов
Ведение времени жизни ключа является полностью прозрачным для UE
Следует отметить, что такое решение может потребовать выполнения некоторых внутренних операций сети или их модификаций. Однако типовые способы и системы, изложенные в настоящем документе, демонстрируют преимущества, относительно которых считается, что они оправдывают изменение сложности сети.
Фиг.7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую типовой процесс 700 в соответствии с одним из вариантов осуществления данного описания. После инициирования 710 типовой процесс 700 начинается с некоторого оповещения о предстоящей передаче обслуживания 720. Перед передачей обслуживания исходная станция посылает необходимые номера HFN и следующего SN PDCP целевой станции 730. Целевая станция, приняв соответствующую информацию, выполняет управление дешифрованием/шифрованием для UE - этап 740. После передачи обслуживания типовой процесс 700 может, в необязательном порядке, инициировать обратное смещение для COUNT 750 в соответствии со схемой(-ами), описанной(-ыми) на фиг.6. После завершения этапа 740 или необязательного этапа 750 типовой процесс завершается на этапе 760.
Следует понимать, что конкретный порядок или иерархия этапов в описанных способах являются примерами типовых подходов. На основании предпочтений проектирования конкретный порядок или иерархия этапов в способах могут быть изменены, при этом оставаясь в рамках настоящего описания. Прилагающиеся пункты формулы изобретения, относящиеся к способам, представляют элементы различных этапов в типовом порядке, и не предполагается, что они ограничиваются каким-либо из представленных порядков или какой-нибудь из иерархий.
Специалистам также будет ясно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритмов, описанные в связи с вариантами осуществления, изложенными в настоящем документе, могут быть реализованы в виде электронного аппаратного обеспечения, компьютерного программного обеспечения, включая компьютерную программу в форме машиночитаемого носителя, или в виде комбинации того и другого. В целях явной иллюстрации этой взаимозаменяемости аппаратного и программного обеспечения различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны выше в общих чертах относительно их функциональности. Будет ли такая функциональность реализована в виде аппаратного или программного обеспечения, зависит от конкретного применения и ограничений проектирования, налагаемых на систему в целом. Специалисты могут реализовывать описанную функциональность различными способами для каждого конкретного варианта применения, но такие решения по реализации не должны интерпретироваться как вызывающие отклонения от объема настоящего раскрытия.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с вариантами осуществления, изложенными в настоящем документе, могут быть реализованы или выполнены посредством процессора общего назначения, процессора цифровой обработки сигналов (DSP), специализированной интегральной микросхемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, логического элемента на дискретных компонентах или транзисторной логической схемы, дискретных аппаратных компонентов, или произвольной комбинации вышеперечисленного, разработанной для выполнения описанных в настоящем документе функций. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но, в качестве альтернативы, процессор может представлять собой любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован в виде комбинации вычислительных устройств, например в виде комбинации DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в сочетании с ядром DSP, или любой другой подобной конфигурации.
Описанное выше включает примеры одного или более вариантов осуществления. Очевидно, что невозможно описать все мыслимые комбинации компонентов или методик с целью описания упомянутых выше вариантов осуществления, но при этом специалист в данной области техники может осознавать возможность различных дополнительных комбинаций и преобразования различных вариантов осуществления. Соответственно, предполагается, что описанные варианты осуществления охватывают все подобные изменения, модификации и вариации, которые находятся в рамках объема, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, при использовании термина "включает" в подробном описании и формуле изобретения предполагается, что этот термин используется в том же значении, что и термин "содержащий", в соответствии с интерпретацией термина "содержащий" при использовании в качестве промежуточного слова в пункте формулы изобретения.
Предшествующее описание изложенных вариантов осуществления представлено для того, чтобы специалист в данной области техники мог применять или использовать настоящее описание. Различные модификации этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники, и общие принципы, определенные в настоящем документе, могут быть применены к другим вариантам осуществления без отклонения от формы и объема раскрытия. Таким образом, не предполагается, что настоящее изобретение ограничивается показанными в настоящем документе вариантами осуществления, и при этом ему должен соответствовать самый широкий объем, согласующийся с принципами и новыми характеристиками, изложенными в настоящем документе.