專利名稱：通信系統(tǒng)中的安全中繼節(jié)點的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及通信安全性，并且具體地涉及在例如采用中繼節(jié)點的環(huán)境中用于保護通信的ー種協(xié)議。
背景技術：
通信系統(tǒng)中的中繼節(jié)點是被用來將業(yè)務(例如數(shù)據(jù)、語音、多媒體，這取決于所采用網(wǎng)絡的類型)從網(wǎng)絡中的一個或多個節(jié)點中繼到同一網(wǎng)絡或其他網(wǎng)絡中的ー個或多個其他節(jié)點的節(jié)點。已知中繼節(jié)點被用于3GPP (第三代伙伴計劃)網(wǎng)絡中。如已知地，3GPP開發(fā)并維護技術規(guī)范(TS)和技術報告(TR)，它們指定了如下網(wǎng)絡基于演進全球移動系統(tǒng)(GSM)核心網(wǎng)的3G移動系統(tǒng)和其所支持的無線接入技木，即以頻分雙エ(FDD)和時分雙エ(TDD)兩個模式的UMTS陸地無線接入(UTRA)。注意，UMTS代 表通用移動電信系統(tǒng)。此外，3GPP也開發(fā)并維護指定演進無線接入技術的TS和TR，例如通用分組無線業(yè)務(GPRS)和增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進(EDGE)。此外，長期演進(LTE)網(wǎng)絡是3GPP指定的網(wǎng)絡，其g在改進UMTS移動電話標準并提供增強的用戶體現(xiàn)和用于下一代移動寬帶的簡化的技木。另外，LTE無線接入技術稱作演進的UMTS陸地無線接入(E-UTRA)并且網(wǎng)絡稱作演進分組系統(tǒng)(EPS)。關于E-UTRA的細節(jié)可以在3GPP TR36. 912中找到，并且E-UTRA的中繼結構可以在3GPP TR 36. 806中找到，在這里引入其公開的全部內容作為參考。然而，當前不存在針對這種3GPP網(wǎng)絡中的中繼節(jié)點的安全結構。

發(fā)明內容
本發(fā)明的原理提供了用于在例如采用中繼節(jié)點的環(huán)境中保護通信的技木。例如，在本發(fā)明的ー個方面中，在通信網(wǎng)絡中，其中第一計算設備包括用戶節(jié)點，第二計算設備包括中繼節(jié)點，并且第三計算設備包括網(wǎng)絡接入節(jié)點，并且該中繼節(jié)點包括用于將所述用戶節(jié)點連至所述通信網(wǎng)絡的第一模塊；和用于將所述中繼節(jié)點連至所述網(wǎng)絡接入節(jié)點的第二模塊。ー種方法包括以下步驟。在所述中繼節(jié)點的第一模塊通過在所述用戶節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間建立的接ロ而接收來自所述用戶節(jié)點的至少ー個分組。從所述中繼節(jié)點的第一模塊向該中繼節(jié)點的第二模塊經(jīng)由由該第一模塊按照安全通信協(xié)議所建立的安全信道來發(fā)送至少ー個分組。從所述中繼節(jié)點的第二模塊向所述網(wǎng)絡接入節(jié)點經(jīng)由所述安全信道并通過在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接ロ而發(fā)送所述至少ー個分組。從所述中繼節(jié)點的第一模塊所發(fā)送的至少ー個分組可以包括回程業(yè)務。所述回程業(yè)務可以包括以下各項中的至少ー個來自所述用戶節(jié)點的一個或多個數(shù)據(jù)分組；和來自所述中繼節(jié)點的一個或多個控制分組。所述中繼節(jié)點的第一模塊可能經(jīng)由本地局域網(wǎng)接ロ(例如以太網(wǎng)接ロ)而耦合到該中繼節(jié)點的第二模塊。
在所述用戶節(jié)點和所述中繼節(jié)點之間所建立的接ロ可以是第一無線通信接ロ，而在所述中繼節(jié)點和所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接ロ可以是第二無線通信接ロ，以使得在一個實施例中，所述第一無線通信接ロ不同于所述第二無線通信接ロ，而在另一個實施例中，所述第一無線通信結構與所述第二無線通信接ロ相同。在一個實施例中，所述通信網(wǎng)絡使用演進的UMTS陸地無線接入(E-UTRA)技術。在這種情況下，所述用戶節(jié)點是UE節(jié)點,所述網(wǎng)絡接入節(jié)點是宿主(Donor)eNodeB節(jié)點,所述中繼節(jié)點的第一模塊是家鄉(xiāng)eNodeB節(jié)點，而所述中繼節(jié)點的第二模塊是UE節(jié)點。在UTRA實施例中，所述網(wǎng)絡接入節(jié)點是宿主NodeB節(jié)點而所述中繼節(jié)點的第一模塊是家鄉(xiāng)NodeB節(jié)點。此外，由所述第一模塊按照安全通信協(xié)議所建立的安全信道可以包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議安全隧道。在本發(fā)明的另ー個方面中，ー種中繼節(jié)點包括用于將用戶節(jié)點連至通信網(wǎng)絡的第一模塊；和用于將所述中繼節(jié)點連至所述通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡接入節(jié)點的第二模塊。所述中繼節(jié)點在所述第一模塊通過在所述用戶節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間建立的接ロ而接收來自 所述用戶節(jié)點的至少ー個分組；從所述第一模塊向所述第二模塊經(jīng)由由該第一模塊按照安全通信協(xié)議所建立的安全信道來發(fā)送至少ー個分組；和從所述第二模塊向所述網(wǎng)絡接入節(jié)點經(jīng)由所述安全信道并通過在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接ロ而發(fā)送所述至少ー個分組。在本發(fā)明的又另ー個方面中，一種設備包括存儲器；和耦合到該存儲器的至少一個處理器，該處理器被配置成構成中繼節(jié)點，該中繼節(jié)點包括用于將用戶節(jié)點連至通信網(wǎng)絡的第一模塊；和用于將所述中繼節(jié)點連至所述通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡接入節(jié)點的第二模塊。其中，所述中繼節(jié)點在所述第一模塊通過在所述用戶節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間建立的接ロ而接收來自所述用戶節(jié)點的至少ー個分組；從所述第一模塊向所述第二模塊經(jīng)由由該第一模塊按照安全通信協(xié)議所建立的安全信道來發(fā)送至少ー個分組；和從所述第二模塊向所述網(wǎng)絡接入節(jié)點經(jīng)由所述安全信道并通過在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接ロ而發(fā)送所述至少一個分組。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在通信網(wǎng)絡中，其中第一計算設備包括用戶節(jié)點，第二計算設備包括中繼節(jié)點，并且第三計算設備包括網(wǎng)絡接入節(jié)點，并且該中繼節(jié)點包括用于將用戶節(jié)點連至通信網(wǎng)絡的第一模塊；和用于將所述中繼節(jié)點連至所述通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡接入節(jié)點的第二模塊，該方法包括以下步驟。在所述中繼節(jié)點的第一模塊與所述中繼節(jié)點的第ニ模塊之間經(jīng)由由所述第一模塊按照安全通信協(xié)議建立的安全信道來傳送至少ー個分組。在所述中繼節(jié)點的第二模塊與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間經(jīng)由所述安全信道并通過在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接ロ而傳送所述至少一個分組。有利地，所述中繼節(jié)點結構和本發(fā)明的方法大大降低了與中繼節(jié)點的回程業(yè)務的完整性和回放保護有關的復雜度，并且為網(wǎng)絡運營商提供了網(wǎng)絡部署方面的改進的靈活性。


參考附圖，通過閱讀下面對本發(fā)明說明性實施例的詳細描述，本發(fā)明的所述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
圖I示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的E-UTRA網(wǎng)絡；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另ー個實施例的E-UTRA網(wǎng)絡；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的關聯(lián)于混合中繼節(jié)點結構的功能網(wǎng)絡實體/單元；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的關聯(lián)于混合中繼節(jié)點結構的受保護業(yè)務流；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于經(jīng)由中繼節(jié)點連接用戶設備的初始網(wǎng)絡連接的協(xié)議；圖6示出了適于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的ー個或多個方法和協(xié)議的通信系統(tǒng)和計算設備的一部分的硬件結構。
具體實施例方式本發(fā)明的原理認識到對關聯(lián)于通信系統(tǒng)中的中繼節(jié)點的安全通信的需求。在后文的實施例中，E-UTRA網(wǎng)絡將被用來說明性地描述本發(fā)明的安全技術和機制。然而，應當理解，本發(fā)明的原理不限于E-UTRA網(wǎng)絡并且適合非常多的其中可以采用中繼節(jié)點的其他網(wǎng)絡類型。特別地，就E-UTRA網(wǎng)絡中的中繼節(jié)點而言，本發(fā)明的說明性原理認識到對用于通過關聯(lián)于中繼節(jié)點的回程通信鏈路進行通信的完整性和回放保護的需求。如已知地，回程通常是指包括在網(wǎng)絡的核心網(wǎng)或骨干網(wǎng)與位于整個網(wǎng)絡邊緣的小型子網(wǎng)之間的中間鏈路的網(wǎng)絡部分。例如，盡管與基站通信的蜂窩電話構成本地子網(wǎng)(或無線接入網(wǎng)、或UTRAN/E-UTRAN，這取決于接入技術)，發(fā)射塔與核心網(wǎng)之間的連接開始于回程鏈路到PLMN (公共陸地移動網(wǎng)絡)的核心。例如，在電信的E-UTRA網(wǎng)絡中，回程可能是指家鄉(xiāng)eNodeB (HeNB)節(jié)點與運營商核心網(wǎng)中的節(jié)點(B卩MME (移動管理實體)、SGW (服務網(wǎng)關)、PGW (分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡網(wǎng)關))之間的ー個或多個通信鏈路。在本發(fā)明的E-UTRA網(wǎng)絡實施例中，回程被看作是也包括與中繼節(jié)點(RN)和與RN通信的運營商核心網(wǎng)的ー個或多個eNodeB (eNB)節(jié)點相關聯(lián)的ー個或多個通信鏈路,如下文將詳細說明的那樣。通用，這部分回程可以更具體地稱作RN回程。如已知地，eNB用作用戶設備(UE)節(jié)點接入PLMN的基站。UE (當用作終端用戶通信設備時也稱作移動臺或MS)包括移動設備(ME)和UMTS用戶識別模塊(USM)。移動臺或用戶設備的例子可以包括(但不限干)移動電話、便攜式計算機、無線電子郵件設備、個人數(shù)字助理(PDA)或一些其他用戶移動通信設備。根據(jù)本發(fā)明的實施例，RN可以具有與eNB類似的結構(即發(fā)送和接收電路，和處理和存儲電路)，因為它在特定的情形和條件下用作UE至網(wǎng)絡的接入點，下文將描述其實例。應當理解，這里使用的術語“節(jié)點”是指可由通信系統(tǒng)的ー個或多個網(wǎng)絡采用或與其關聯(lián)的一個或多個部件或一個或多個設備(包括(但不限干)通信設備和計算設備)?！巴暾员Ｗo”(IP)是指保護通過RN回程發(fā)送的消息(數(shù)據(jù))的完整性以使得攻擊者無法攔截并且偽造所發(fā)送的消息?！盎胤疟Ｗo”(RP)是指防止攻擊者能夠回放之前通過RN回程發(fā)送的消息?，F(xiàn)在參考圖I，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的E-UTRA網(wǎng)絡100。應當理解，盡管網(wǎng)絡100顯示為包括多個UE 102、多個RN 104和eNB 106，然而更多或更少的節(jié)點(例如網(wǎng)絡部件和/或設備)可以包括該網(wǎng)絡。如在網(wǎng)絡100中所顯示的，在eNB與UE直接存在三種數(shù)據(jù)傳輸類型。它們在圖I中顯示為類型A、類型B和類型C (Cl和C2)。注意，在該說明性實施例中，假設所顯示的每種數(shù)據(jù)傳輸都包括無線鏈路連接。然而，與無線不同的其他形式的鏈路也可以采用。第一，類型A數(shù)據(jù)傳輸是在UE 102與eNB 106之間的典型的發(fā)送/接收(例如單跳Tx/Rx)通信。第二，類型B稱作UE中繼，其包括直接的UE間連通性。這種通信通常由自主的ad-hoc UE間網(wǎng)絡配置和管理來處理，并且通常被看作是未管理的頻譜，例如藍牙。這種傳輸也可以用來支持緊急呼叫特性。第三，類型C傳輸涉及中繼節(jié)點發(fā)送/接收通信。如所示，RN的傳輸類型還被顯示為Cl和C2，其中Cl示出了 UE 102與RN 104之間的通信，而C2示出了 RN 104與eNB 106之間的通信。本發(fā)明的說明性原理優(yōu)選地應用于C2類型的通信或RN回程通信。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的E-UTRA網(wǎng)絡200。網(wǎng)絡200類似于圖I的網(wǎng) 絡100，因為它包括多個UE 102、多個RN 104和eNB 106。然而，網(wǎng)絡200示出了用于例如E-UTRA網(wǎng)絡的通信系統(tǒng)中的中繼節(jié)點的各種不同的實例。通常，中繼節(jié)點被用于覆蓋擴展和比特率吞吐量增強中的ー個或多個，這二者導致了終端用戶體驗的改善。中繼使用情況包括(但不限干)支持城市熱點；最小化盲點(例如覆蓋峽谷、覆蓋空洞、建筑物陰影、室內、地下覆蓋等);支持室內熱點；支持隔離區(qū)域(例如鄉(xiāng)村地區(qū));提供臨時或緊急覆蓋；僅支持無線回程；和支持組移動性。這些使用情形中的一些在圖2中顯示。還應當認識到，關聯(lián)于中繼節(jié)點的傳輸可以是單跳或多跳。單跳是從運營商核心網(wǎng)到UE的路徑只包括單個RN。多跳是從運營商核心網(wǎng)到UE的路徑涉及不止ー個RN。這兩種場景在圖2中均被顯示。因此，使用中繼節(jié)點的益處包括例如覆蓋擴展和系統(tǒng)吞吐量和容量的改進。然而，現(xiàn)有中繼節(jié)點具有ー些一般的缺陷。例如，現(xiàn)有中繼節(jié)點對總體系統(tǒng)設計和部署造成混亂?，F(xiàn)有中繼節(jié)點增加了控制/信令開銷。另外，已知地，將現(xiàn)有中繼節(jié)點添加到非中繼節(jié)點網(wǎng)絡中增加了標準規(guī)范方面的過度的復雜性。另外，使用現(xiàn)有中繼節(jié)點已知地具有安全性缺陷。例如，在現(xiàn)有E-UTRA網(wǎng)絡中，RN使用用戶平面(UP)作為回程用于其接入層/非接入層信令平面(SP)，并且因而現(xiàn)有RN業(yè)務是不受保護的。因此，本發(fā)明的說明性原理提供了一種用于包括混合配置的中繼節(jié)點的結構。在這種混合配置中，中繼節(jié)點用作(l)eNB，特別是家鄉(xiāng)eNodeB或HeNB，其具有對其回程的標準化IP/RP保護；和⑵面向數(shù)據(jù)的UE。應當認識到，HeNB中的IP/RP保護在3GPP TR33. 320中描述，在此引入其全部公開文本作為參考。中繼節(jié)點中具有HeNB功能性的那部分稱作“RN eNB”，并且中繼節(jié)點中具有面向數(shù)據(jù)的UE功能性的那部分稱作“RN UE，，。在ー個說明性實施例中，RN中的RN eNB和RN UE模塊是經(jīng)由行業(yè)標準化接ロ被連接的，例如IEEE802. 3以太網(wǎng)。如將變得明顯的那樣，這種改進大大降低了與中繼節(jié)點的回程業(yè)務的完整性和回放保護有關的復雜度，并且為網(wǎng)絡運營商提供了在網(wǎng)絡部署方面的改進的靈活性。例如，通過將接入射頻(RF)技術從回程RF技術中脫離出來，本發(fā)明的方案實現(xiàn)了具有演進分組系統(tǒng)(EPS)接入以及EPS、WiMAX和HRPD (高速分組數(shù)據(jù))回程的混合部署。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的關聯(lián)于混合中繼節(jié)點結構300的功能網(wǎng)絡實體/単元。在圖3中，如所示，中繼節(jié)點(RN)包括兩個主要部件eNB (中繼節(jié)點eNB 306)和UE(中繼節(jié)點UE 304)。用戶UE 302連接到中繼節(jié)點eNB 306但是不知道是連接到非中繼網(wǎng)絡部件還是連接到中繼節(jié)點eNB。所有中繼節(jié)點eNB回程業(yè)務是通過中繼節(jié)點UE 304與宿主eNB 308網(wǎng)絡節(jié)點之間的Un接ロ來傳輸?shù)摹＿@種結構實現(xiàn)了中繼節(jié)點部署的靈活性。(更詳細的)功能實體如下。用戶UE 302 :典型地用戶UE(即圖I中的任何UE 102)。這種用戶UE被假定為不知道網(wǎng)絡接入是經(jīng)由RN還是直接到eNB。RN UE 304 :作為RN的組成部分的UE。RN UE通過宿主eNB功能308連接到網(wǎng)絡·運營商的接入網(wǎng)。只作為例子，網(wǎng)絡運營商的例子可以包括AT&T或Verizon。RN eNB 306 :作為RN的組成部分的eNB。用戶UE 302通過RN eNB306而連至網(wǎng)絡運營商的接入網(wǎng)。RN MME 310 :移動性管理實體MME，其控制RN通過宿主eNB 308到RN UE 304的移動性/安全性。用戶UE MME 312 :控制用戶UE 302通過RN eNB 306的移動性/安全性。中繼用戶SGW/PGW 314 :用于中繼節(jié)點UE的網(wǎng)絡連接網(wǎng)關。它的功能性類似于用戶 UE SGW/PGW 318。中繼網(wǎng)關316 :負責回程中繼節(jié)點業(yè)務的安全性的網(wǎng)絡單元。用戶UE SGW/PGW 318 :用于用戶UE的網(wǎng)絡連接網(wǎng)關。它在功能上類似于中繼UESGW/PGW 314。SGW/PGW (服務網(wǎng)關和TON (分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡)網(wǎng)關)路由并轉發(fā)用戶數(shù)據(jù)分組。SGW在eNodeB間切換期間也用作用戶平面的移動錨點，而PGW用過LTE與其他3GPP技術之間的移動性的錨點。對于空閑狀態(tài)的UE而言，當該UE的DL (下行鏈路)數(shù)據(jù)到達吋，SGff端接DL數(shù)據(jù)路徑并且觸發(fā)尋呼。SGW管理并存儲UE上下文，例如網(wǎng)絡內部路由信息、IP承載業(yè)務的參數(shù)。SGW也在合法攔截的情況下執(zhí)行對用戶業(yè)務的復制。PGW提供例如分組過濾、IP地址分配、合法攔截、UL (上行鏈路)和DL傳輸層分組標記等的功能。接ロ Uu 320 :典型的EPS空中接ロ。接ロ Un 322 RN UE 304與宿主eNB 308之間的空中接ロ。在一個說明性實施例中，RN eNB 306是用戶UE 302與其直接連接的網(wǎng)絡節(jié)點。宿主eNB 308具有與其相連的RN UE 304，并且Un接ロ 322被用于傳輸RN eNB 306的所有回程業(yè)務。這里出現(xiàn)的主要安全問題之ー是所有RN eNB業(yè)務(包括其用戶平面(UP)和控制平面(CP)業(yè)務)在RN UE UP業(yè)務中被傳輸。然而，對于每個現(xiàn)有規(guī)范，EPS UP業(yè)務對于回放和完整性而言是不受保護的(但是可以是機密性受保護的)。CP的非接入層(NAS)部件是端到端(用戶UE到用戶MME)機密性、完整性和回放受保護的。同吋，CP的接入層(AS)部件從RN eNB到RN MME不必是受保護的。SlRN MME空中接ロ的這種開放性招致攻擊。本發(fā)明的說明性原理認識到，對全部回程RN eNB業(yè)務的機密性、完整性和回放保護能夠通過在運營商網(wǎng)絡的安全網(wǎng)關與RN eNB之間部署隧道模式的IPSec (互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議安全)而得到實現(xiàn)。這樣，混合中繼節(jié)點的RN eNB部分的功能類似于家鄉(xiāng)eNB節(jié)點(或UTRAN中的家鄉(xiāng)NB，或更一般地H (e) NB，如下文將說明的)。如已知地，IPSec是ー種用于通過認證和加密數(shù)據(jù)流中的每個IP分組來保護互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)通信的協(xié)議簇。IPSec也包括用于在要在會話期間使用的密鑰協(xié)商和會話開始時，在代理之間建立相互認證的協(xié)議。IPSec能夠被用來保護主機對之間(例如計算機用戶或服務器)、安全網(wǎng)關對之間(例如路由器或防火墻)或安全網(wǎng)關與主機之間的數(shù)據(jù)流。IPSec是在OSI模型第3層或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇的互聯(lián)網(wǎng)層操作的雙模、端到端的安全方案。廣泛使用的一些其他互聯(lián)網(wǎng)安全系統(tǒng)，例如安全套接層(SSL)、安全傳輸層(TLS)和安全外殼(SSH)，在這些模型的上層中操作。因此，IPSec可以被用來保護穿過互聯(lián)網(wǎng)的任何應用業(yè)務。應用不必被專門設計成使用IPSec。另ー方面，對TLS/SSL的使用典型地必須被納入應用的設計。IPSec是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務組(IETF)在針對各種不同的組件和擴展的一組請求注解(RFC)中定義的。特別地，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)的安全結構在IETF RFC 4310中被定義，而RFC 4302、RFC 4303和RFC 4306定義了由IPSec用來建立安全關聯(lián)、完整性保護、認證 和機密性保護的協(xié)議。在這里引入每個RFC的公開文本的全部內容作為參考。因此，通過使用HeNB作為RN eNB,本發(fā)明的原理減少了標準化工作和復雜度，其解決了上述業(yè)務保護問題。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的關聯(lián)于混合中繼節(jié)點結構的受保護業(yè)務流400。圖4中所示的単元類似于上面描述的和在圖3的上下文中所說明的。因此，圖4示出了用戶UE 402、包括RN eNB 406和RN UE 408的RN 404和宿主eNB 410。如所示，用戶UE業(yè)務(UP和CP組件二者)通過用戶UE 402與RN eNB 406之間的安全關聯(lián)來被空中(over-the-air)保護。至于RN eNB 406的權利,這種業(yè)務是在同一 IPSec隧道中與RNeNBCP業(yè)務一起被保護的。對于RN eNB-RN UE上的接ロ而言，RN eNB回程業(yè)務是在IPSec隧道內部通過行業(yè)標準LAN (局域網(wǎng))接ロ而被發(fā)送的，例如IEEE 802.3以太網(wǎng)標準，在此引入其全部公開文本作為參考。從RN UE 408到宿主eNB 410，RN eNB回程業(yè)務是在IPSec隧道內部通過E-UTRA (或其他無線接入技術)而被發(fā)送的。保護RN eNB回程業(yè)務的IPSec隧道是在SeGW (安全網(wǎng)關)被端接的，該SeGW或者位于宿主eNB的后面或者與該宿主eNB共同定位。注意，如圖4所示，RN回程業(yè)務可以包括用戶UE業(yè)務(一個或多個數(shù)據(jù)分組)和RN控制業(yè)務(一個或多個控制分組)中的ー個或多個。也就是說，只作為例子，通過RN回程被安全傳送的ー個或多個分組可以包括關聯(lián)于RN與核心網(wǎng)之間的控制功能的分組，并且它們可以包括關聯(lián)于與終端用戶UE有關(即兩個穿過網(wǎng)絡運營商的核心網(wǎng)通信的終端用戶之間)的多媒體通信的分組。還應當注意，在該說明性結構中，RN eNB和RN UE可以利用相同或不同的接入技術，以確保附加的部署靈活性。也就是說，通過將由RN eNB和RN UE執(zhí)行的功能剝離出來，本發(fā)明的說明性原理使得用戶UE與RN之間通信接ロ(Uu)不同于RN與宿主eNB之間的通信接ロ(Un)。然而，取決于中繼節(jié)點部署于其中的通信網(wǎng)絡，Uu和Un可以是相同的接入技木。同樣，為了清楚，圖4中省略了 RN UE相關的網(wǎng)絡單元。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于用戶UE經(jīng)由RN連接的初始連接的協(xié)議500。注意，在該圖中，HRN是指本發(fā)明中的混合RN。同樣，協(xié)議500中的實體具有與上面描述的和圖3所示的相同的參考號碼。協(xié)議500如下進行用戶UE完成與HRN的RRC (無線資源控制)建立過程(標準EPS過程)(步驟502);注意，EPS連接過程的安全方面在TS33.401中指明，而UMTS連接過程的安全方面在TS 33. 102中指明，在此引入其公開文本的全部內容作為參考。用戶UE發(fā)送連接請求消息給HRN (標準EPS過程)(步驟504)。HRN將連接請求中繼到宿主eNB (DeNB)(步驟506)。DeNB將連接請求通過MME HRN和SGW HRN轉發(fā)到MME UE (步驟508);注意，該連接請求是在HRN UE UP業(yè)務中被承載的并且經(jīng)過SGW HRN。MME和用戶UE相互認證(標準EPS過程)(步驟510)。
·
MME UE和SGW UE創(chuàng)建默認承載(標準EPS過程)(步驟512)。MME UE經(jīng)由SGW HRN (參見步驟508中的注意)發(fā)送承載建立請求至DeNB (步驟514)。DeNB將承載建立請求中繼到HRN (步驟516)。HRN和用戶UE執(zhí)行RRC重新配置過程(標準EPS過程)(步驟518)。HRN發(fā)送承載建立響應至DeNB (步驟520)。DeNB將承載建立響應經(jīng)由SGW HRN中繼到MME UE (參見步驟508中的注意)(步驟 522)。 MME UE和SGW UE執(zhí)行承載更新過程(標準EPS過程)(步驟524 )。因此，用戶UE現(xiàn)在經(jīng)由HRN連接到網(wǎng)絡，并且所有HRN回程業(yè)務按照這里描述的本發(fā)明說明性原理而受到保護。應當認識到，上行鏈路(UL)業(yè)務可以經(jīng)由同一信道(IPSec隧道)或可以建立的一個或多個其他這種信道而從核心網(wǎng)被發(fā)送到用戶UE。同樣，應當理解，這里描述的本發(fā)明的說明性原理也適用于UTRA網(wǎng)絡，以及其他網(wǎng)絡。在UTRA網(wǎng)絡(UTRAN)的情況下，術語家鄉(xiāng)eNodeB (HeNB)更改成家鄉(xiāng)NodeB (HNB)并且宿主eNodeB更改成宿主NodeB (注意字母“e”被丟棄)。實際上，H(e)NB可以被用來參考E-UTRAN家鄉(xiāng)基站節(jié)點或UTRAN家鄉(xiāng)基站節(jié)點。因此，本發(fā)明的說明下原理允許簡單地通過將家鄉(xiāng)NodeB (HNB)用作RN NodeB而將UTRA用作用戶UE接入技術。最后，圖6示出了根據(jù)本發(fā)明上述原理的適于實現(xiàn)受保護中繼節(jié)點回程業(yè)務的通信網(wǎng)絡600的廣義硬件結構。如所示，中繼節(jié)點610 (對應于RN 404)和基站620 (對應于宿主eNB410)經(jīng)由通信網(wǎng)絡介質650而有效地耦合。網(wǎng)絡介質可以是中繼節(jié)點和基站被配置成穿過其通信的任何網(wǎng)絡介質。作為例子，網(wǎng)絡介質可以承載IP分組并且可以包括上述任何通信網(wǎng)絡。然而，本發(fā)明不限于特定類型的網(wǎng)絡介質。盡管未在這里明確顯示，然而應當理解，圖3、4和5中所示的其他網(wǎng)絡單元(其可以具有下文所描述的相同的處理器/存儲器配置)有效耦合到中繼節(jié)點和/或eNB。如對本領域技術人員而言顯而易見地，所述單元可以實現(xiàn)為在計算機程序代碼的控制下操作的編程計算機。該計算機程序代碼被存儲在計算機(或處理器)可讀存儲介質(例如存儲器)中，并且該代碼由計算機的處理器來執(zhí)行。給定本發(fā)明所公開的內容，本領域技術人員可以容易地制造合適的計算機程序代碼從而實現(xiàn)這里描述的協(xié)議。
然而，圖6 —般地示出了通過網(wǎng)絡介質通信的每個設備的示例性結構。如所示，中繼節(jié)點610包括I/O設備612、處理器614和存儲器616。參考號碼618 g在代表中繼節(jié)點的發(fā)送/接收電路。基站620包括I/O設備622、處理器624和存儲器626。參考號碼628_在代表基站的發(fā)送/接收電路。應當理解，這里使用的術語“處理器” g在包括ー個或多個處理設備，這包括中央處理單元(CPU)或其他處理電路，包括(但不限干)ー個或多個信號處理器、ー個或多個集成電路等等。同樣，這里使用的術語“存儲器” g在包括關聯(lián)于處理器或CPU的存儲器，例如RAM、ROM、固定存儲設備(例如硬驅)、或可移除存儲設備(例如軟盤或⑶ROM)。此外，這里使用的術語“I/O設備” g在包括ー個或多個輸入設備(例如鍵盤、鼠標)用于輸入數(shù)據(jù)至處理単元，以及ー個或多個輸出設備(例如CRT顯示器)用于提供關聯(lián)于處理單元的結果。因此，用于執(zhí)行這里描述的本發(fā)明方法的軟件指令或代碼可以被存儲在ー個或 多個關聯(lián)的存儲設備中，例如ROM、固定或可移除的存儲器，并且當準備好被使用時被載入RAM并且由CPU來執(zhí)行。也就是說，圖6所示的每個計算設備(610和620)可以被單獨地編程以執(zhí)行圖I到圖5所示的協(xié)議和功能的各個步驟。同樣，應當理解，塊610和620每個都可以通過不止ー個分離的網(wǎng)絡節(jié)點或計算設備而被實現(xiàn)。例如，中繼節(jié)點610的RN eNB部分(圖3中的306)可以在與被用來實現(xiàn)中繼節(jié)點610的RN UE部分(圖3中的304)的網(wǎng)絡節(jié)點或計算設備在物理上和/或邏輯上相分離的網(wǎng)絡節(jié)點或技術設備中被實現(xiàn)。然而，在一個可選的實施例中，RN eNB部件和RN UE部件可以在ー個外殼或單個通信設備中被共同定位以使得它可以被動態(tài)地部署到通信環(huán)境中(即在現(xiàn)場中部署)從而促進終端用戶接入核心網(wǎng)。盡管這里已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明的說明性實施例，然而應當理解，本發(fā)明不限于那些確切的實施例，并且本領域技術人員可以在不脫離本發(fā)明范圍或精神的前提下實現(xiàn)各種不同的其他更改和修改。
權利要求
1.ー種方法，包括 在通信網(wǎng)絡中，其中第一計算設備包括用戶節(jié)點，第二計算設備包括中繼節(jié)點，以及第三計算設備包括網(wǎng)絡接入節(jié)點，并且該中繼節(jié)點包括用于將所述用戶節(jié)點連接到所述通信網(wǎng)絡的第一模塊；和用于將所述中繼節(jié)點連接到所述網(wǎng)絡接入節(jié)點的第二模塊； 通過在所述用戶節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間建立的接ロ而在所述中繼節(jié)點的所述第一模塊接收來自所述用戶節(jié)點的至少ー個分組； 從所述中繼節(jié)點的所述第一模塊向所述中繼節(jié)點的所述第二模塊經(jīng)由由所述第一模塊按照安全通信協(xié)議所建立的安全信道而發(fā)送至少ー個分組；和 從所述中繼節(jié)點的所述第二模塊向所述網(wǎng)絡接入節(jié)點經(jīng)由所述安全信道并且通過在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接ロ而發(fā)送所述至少ー個分組。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，從所述中繼節(jié)點的所述第一模塊發(fā)送的所述至少ー個分組包括回程業(yè)務。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，所述中繼節(jié)點的所述第一模塊經(jīng)由局域網(wǎng)接ロ而耦合到所述中繼節(jié)點的所述第二模塊。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，在所述用戶節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間所建立的接ロ是第一無線通信接ロ，而在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間所建立的接ロ是第ニ無線通信接ロ。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，所述通信網(wǎng)絡使用演進UMTS陸地無線接入(E-UTRA)技術和UMTS陸地無線接入(UTRA)技術中的ー個。
6.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中，由所述第一模塊按照所述安全通信協(xié)議而建立的所述安全信道包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議安全隧道。
7.ー種中繼節(jié)點，包括 用于將用戶節(jié)點連接到通信網(wǎng)絡的第一模塊；和 用于將所述中繼節(jié)點連接到所述通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡接入節(jié)點的第二模塊； 其中，所述中繼節(jié)點通過在所述用戶節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間建立的接ロ而在所述第一模塊接收來自所述用戶節(jié)點的至少ー個分組；從所述第一模塊向所述第二模塊經(jīng)由由所述第一模塊按照安全通信協(xié)議所建立的安全信道而發(fā)送至少ー個分組；和從所述第二模塊向所述網(wǎng)絡接入節(jié)點經(jīng)由所述安全信道并且通過在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接ロ而發(fā)送所述至少ー個分組。
8.根據(jù)權利要求7所述的中繼節(jié)點，其中，所述通信網(wǎng)絡使用演進UMTS陸地無線接入(E-UTRA)技術和UMTS陸地無線接入(UTRA)技術中的ー個，并且所述用戶節(jié)點是UE節(jié)點，所述網(wǎng)絡接入節(jié)點是宿主eNodeB節(jié)點(E-UTRA)和宿主NodeB (UTRA)中的ー個，所述第一模塊是家鄉(xiāng)eNodeB節(jié)點(E-UTRA)和家鄉(xiāng)NodeB (UTRA)中的ー個，并且所述中繼節(jié)點的第ニ模塊是UE節(jié)點。
9.一種設備,包括 存儲器；和 至少ー個處理器，其耦合到所述處理器并且被配置成構成中繼節(jié)點，該中繼節(jié)點包括用于將用戶節(jié)點連接到通信網(wǎng)絡的第一模塊；和用于將所述中繼節(jié)點連接到所述通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡接入節(jié)點的第二模塊，其中，所述中繼節(jié)點通過在所述用戶節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間建立的接ロ而在所述第一模塊接收來自所述用戶節(jié)點的至少ー個分組；從所述第一模塊向所述第二模塊經(jīng)由由所述第一模塊按照安全通信協(xié)議所建立的安全信道而發(fā)送至少ー個分組；和從所述第二模塊向所述網(wǎng)絡接入節(jié)點經(jīng)由所述安全信道并且通過在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接ロ而發(fā)送所述至少ー個分組。
10.ー種方法，包括 在通信網(wǎng)絡中，其中第一計算設備包括用戶節(jié)點，第二計算設備包括中繼節(jié)點，以及第三計算設備包括網(wǎng)絡接入節(jié)點，并且該中繼節(jié)點包括用于將所述用戶節(jié)點連接到所述通信網(wǎng)絡的第一模塊；和用于將所述中繼節(jié)點連接到所述網(wǎng)絡接入節(jié)點的第二模塊； 在所述中繼節(jié)點的所述第一模塊與所述中繼節(jié)點的所述第二模塊之間經(jīng)由由所述第一模塊按照安全通信協(xié)議所建立的安全信道而傳送至少ー個分組；和 在所述中繼節(jié)點的所述第二模塊與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間經(jīng)由所述安全信道并且通過在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接ロ而傳送所述至少ー個分組。
全文摘要
公開了用于在例如采用中繼節(jié)點的環(huán)境中保護通信的技術。例如，在通信網(wǎng)絡中，其中第一計算設備包括用戶節(jié)點，第二計算設備包括中繼節(jié)點，以及第三計算設備包括網(wǎng)絡接入節(jié)點，并且該中繼節(jié)點包括用于將所述用戶節(jié)點連接到所述通信網(wǎng)絡的第一模塊；和用于將所述中繼節(jié)點連接到所述網(wǎng)絡接入節(jié)點的第二模塊。通過在所述用戶節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間建立的接口而在所述中繼節(jié)點的第一模塊接收來自所述用戶節(jié)點的至少一個分組。從所述中繼節(jié)點的第一模塊向所述中繼節(jié)點的第二模塊經(jīng)由由所述第一模塊按照安全通信協(xié)議所建立的安全信道而發(fā)送至少一個分組。從所述中繼節(jié)點的所述第二模塊向所述網(wǎng)絡接入節(jié)點經(jīng)由所述安全信道并且通過在所述中繼節(jié)點與所述網(wǎng)絡接入節(jié)點之間建立的接口而發(fā)送所述至少一個分組。
文檔編號H04W12/02GK102986262SQ201180017730
公開日2013年3月20日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權日2010年4月8日
發(fā)明者A·布魯斯洛夫斯基, V·卡庫萊夫 申請人:阿爾卡特朗訊公司