特表 2024-534920 安全なランダムアクセス手順のための強化されたメカニズム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-26

(54)【発明の名称】安全なランダムアクセス手順のための強化されたメカニズム

(51)【国際特許分類】

   H04W 74/0833 20240101AFI20240918BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20240918BHJP

   H04W 12/041 20210101ALI20240918BHJP

   H04W 12/0431 20210101ALI20240918BHJP

   H04W 52/18 20090101ALI20240918BHJP

【ＦＩ】

H04W74/0833

H04W16/28

H04W12/041

H04W12/0431

H04W52/18

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024514422

(86)(22)【出願日】2022-09-06

(85)【翻訳文提出日】2024-04-11

(86)【国際出願番号】 EP2022074680

(87)【国際公開番号】W WO2023036754

(87)【国際公開日】2023-03-16

(31)【優先権主張番号】21195386.4

(32)【優先日】2021-09-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】21201499.7

(32)【優先日】2021-10-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】21201532.5

(32)【優先日】2021-10-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ガルシア モーション オスカー

(72)【発明者】

【氏名】ディーズ ウォルター

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067EE02

5K067EE10

5K067HH36

(57)【要約】

偽基地局攻撃を検出するための強化されたメカニズムである。セルラ又は他の無線ネットワークにおいて、偽又はフェイク基地局（ＦＢＳ）は、ネットワーク運用者により管理された適切な基地局として振る舞い、無線通信装置をＦＢＳ又は中間者（ＭｉｔＭ）攻撃を含む異なる目標で引き付けることを狙いとする。このようなＦＢＳ又はＭｉｔＭ攻撃を検出及び／又は回避するために、無線ネットワークにおいてユーザ機器ＵＥとアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行することが提案され、本方法は：ＵＥから受信されたＬビットのシーケンスｓを受け取るステップと、ｓをマスクでマスキングすることによりｋビットの値Ｖを抽出するステップと、Ｖを送信するステップとを有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線ネットワークにおいてユーザ機器とアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行する方法であって、
前記ユーザ機器から受信されたＬビットのシーケンスｓを受け取るステップと、
前記シーケンスｓをマスクでマスキングすることによりｋビットの値Ｖを抽出するステップと、
前記値を送信するステップと
を有する、方法。

【請求項2】

前記シーケンスｓのビットの数Ｌが、前記値Ｖのビット数であるｋよりも小さい、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記値Ｖのビット数ｋが可変であり設定可能である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ビット数ｋが、ランダムアクセス手順を実行するユーザ機器の数、前記ネットワークの負荷、所望のセキュリティレベル及びポリシのうちの少なくとも１つに依存する、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記シーケンスｓをマスキングするために使用される前記マスクが、ランダムアクセス手順を実行するユーザ機器の数、前記ネットワークの負荷、所望のセキュリティレベル及びポリシのうちの少なくとも１つに依存して決定される、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記マスクを決定するために使用されるシードが、前記値Ｖと一緒に通知される、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。

【請求項7】

ランダムアクセス手順を安全に実行するための装置であって、
Ｌビットのビットシーケンスを受信する受信器と、
前記ビットシーケンスｓをマスクでマスキングすることによりｋビットの値Ｖを抽出するマイクロコントローラと、
前記値Ｖを送信する送信器と
を有する、装置。

【請求項8】

ランダムアクセス手順を安全に実行するための装置であって、
ｋビットのシーケンスＶ’を受信する受信器と、
Ｌビットのシーケンスｓを記憶するメモリと、
マスクを決定し、前記シーケンスｓを該マスクでマスキングすることによりｋビットの値Ｖを抽出すると共に、前記値Ｖを前記Ｖ’と比較するマイクロコントローラと
を有する、装置。

【請求項9】

無線ネットワークにおいてユーザ機器とアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行する方法であって、基準信号のビームフォーミングの変更を含み、該変更が、
前記アクセス装置が、前記基準信号を送信する指向性ビームがブロードキャストされる順序を再配列する処理と、
前記アクセス装置が、前記ビームを識別するために使用される対応するビームインデックスの名前を付け直す処理と
のうちの少なくとも１つによるものであることを特徴とする、方法。

【請求項10】

前記変更が、前記ビームのブロードキャスト方向の小さなランダムな角度変化によるものである、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

当該方法が、設定ステップ、前記ランダムアクセス手順におけるメッセージ１及び／又はメッセージ３の基準信号受信電力ＲＳＲＰ、及び前記ユーザ機器によりチャネル状態情報ＣＳＩでレポートされる品質値のうちの少なくとも１つに基づいた前記ランダムアクセス手順の前記指向性ビーム、メッセージ２又はメッセージ４における送信電力の適応化による変更を更に含む、請求項９又は１０に記載の方法。

【請求項12】

当該方法が、監視されるＲＳＲＰ測定値及びＣＳＩ測定値のうちの少なくとも一方のパターンが通常のパターンから逸脱した場合にユーザ機器の優先順位を下げる又はアラームを通知するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

当該方法が、所与のビームが過度に頻繁に使用されることを前記アクセス装置が検出した場合に該所与のビームを無効にすることを特徴とする変更を更に含む、請求項９から１２の何れか一項に記載の方法。

【請求項14】

当該方法が、
何れかのユーザ機器が前記ランダムアクセス手順を試みているかを監視するステップと、
どのユーザ機器も前記ランダムアクセス手順を実行していない、又は、最大数Ｍのユーザ機器が前記ランダムアクセス手順を実行している場合に前記変更を実行するステップと
を更に有する、請求項９から１３の何れか一項に記載の方法。

【請求項15】

当該方法が、
定期的な又は周期的な変更、及び
オンデマンドの変更
のうちの少なくとも一方を更に含む、請求項９から１４の何れか一項に記載の方法。

【請求項16】

当該方法は、変更が、
管理主体からの変更スケジュールの受信、
隣接するアクセス装置における変更の相互監視、及び
通信インターフェースを介しての変更の実行又は告知の受信
のうちの少なくとも１つにより実行される場合に、複数のアクセス装置を協調させるステップを更に有する、請求項９から１５の何れか一項に記載の方法。

【請求項17】

アクセス装置の変更により起動されるランダムアクセス手順を調整する方法であって、
ユーザ機器が新しい優先ビームを使用して前記ランダムアクセス手順のメッセージ１を再送信するステップと、
ユーザ機器が自身の新しい優先ビームをレポートするステップと、
アクセス装置が前記変更に基づいてユーザ機器を最良にカバーするビームを使用するステップと
のうちの少なくとも１つを含む、方法。

【請求項18】

ランダムアクセス手順を安全に実行するための装置であって、
ビームフォーミングが可能な送信器と、
前記送信器のビームフォーミングを制御する制御ユニットと
を有し、当該装置が、
基準信号を送信する指向性ビームがブロードキャストされる順序を再配列する処理、及び
前記ビームを識別するために使用される対応するビームインデックスの名前を付け直す処理
のうちの少なくとも一方により、前記基準信号のビームフォーミングの変更を導入する、装置。

【請求項19】

無線ネットワークにおいてユーザ機器とアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行する方法であって、
前記アクセス装置及び前記ユーザ機器にリンクされた暗号キーＫを決定又は受信するステップと、
Ｌビットのシーケンスｓを決定又は受信するステップと、
シーケンスｓを暗号キーＫでＶに暗号化するステップと、
Ｖを送信するステップと
を有する、方法。

【請求項20】

当該方法が、ユーザ装置とアクセス装置との間の物理チャネル特性に依存する暗号キーＫを決定するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

当該方法が、前記アクセス装置に関連付けられた公開キーを受信するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項22】

ランダムアクセス手順を安全に実行する装置であって、送信器及び制御ユニットを有し、当該装置が、
アクセス装置及びユーザ機器にリンクされた暗号キーを決定又は受信し、
Ｌビットのシーケンスｓを決定又は受信し、
シーケンスｓを暗号キーＫでＶに暗号化し、
Ｖを送信する、
装置。

【請求項23】

無線ネットワークにおいてユーザ機器とアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行する方法であって、
前記ランダムアクセス手順を実行するＵＥがセルの通信範囲内にあるかを監視するステップと、
前記ランダムアクセス手順を実行するユーザ機器への前記セルの通信範囲外からのアクセスを制限するステップと
を有する、方法。

【請求項24】

前記監視するステップがタイミングアドバンスパラメータに基づいて実行される、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

当該方法が、
アクセス装置を最大許容タイミングアドバンス値で構成するステップと、
ＰＲＡＣＨメッセージのための必要とされるタイミングアドバンス値を計算するステップと、
前記最大許容タイミングアドバンス値よりも大きなタイミングアドバンス値を必要とするＰＲＡＣＨメッセージへのアクセスを制限するステップと、
ＰＲＡＣＨメッセージが前記最大許容タイミングアドバンス値よりも大きいタイミングアドバンス値を必要とする場合にアラームをレポートするステップと
のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項２３又は２４に記載の方法。

【請求項26】

当該方法がＲＡＲメッセージにおける割り当てられたＴＡ値を監視するステップを更に含む、請求項２３から２５の何れか一項に記載の方法。

【請求項27】

ランダムアクセス手順を安全に実行するための装置であって、該装置が、
前記ランダムアクセス手順を実行するユーザ機器がセルの通信範囲内にあるかを監視する処理と、
前記ランダムアクセス手順を実行するユーザ機器に対する前記セルの通信範囲外からのアクセスを制限する処理と
を含む、装置。

【請求項28】

請求項７、８、１８、２２及び２７の何れか一項に記載の装置を備える、無線ネットワークのためのネットワーク装置。

【請求項29】

無線装置にロードされた場合に、該無線装置に請求項１、９、１７、１９又は２３に記載の方法のステップを実行させるコードを含む、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セルラ通信ネットワーク等の無線通信ネットワークにおける安全なランダムアクセス手順のためのセキュリティ技術に関するが、これらに限定されるものではない。

【背景技術】

【0002】

多くの無線通信システムは、無線通信装置（例えば、移動局又はユーザ機器（ＵＥ）等のエンドデバイス又は端末装置）が当該端末装置が位置する特定の地理的サービスエリアにサービスを提供するアクセス装置と通信する地理的サービスエリアを提供するために、アクセス装置（基地局、ノードＢ（ｅＮＢ、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮＢ、ｇＮｏｄｅＢ、ｎｇ－ｅＮＢ等）、アクセスポイント等）を使用する。アクセス装置はネットワーク内に接続され、通信リンクが無線通信装置と他の装置との間に形成されることを可能にする。

【0003】

このような遠隔通信システムにおいて、無線通信装置は、領域に配備されたアクセス装置を介して、音声サービス及びデータサービスを含む種々のタイプのサービスにアクセスできる。ネットワークアクセス装置は、遠隔通信システムを制御してサービスの提供を調整するネットワーク管理者により管理されるコアネットワーク（ＣＮ）に接続される。この目的を達成するために、ＵＥは先ずランダムアクセス手順によりアクセス装置に接続しなければならない。Ｓｐａｒｒｏｗ（スパロー）攻撃では、ランダムアクセス（ＲＡＣＨ）手順が、悪意のあるＵＥにより隠れ通信チャネルとして使用される。

【0004】

ＲＡＣＨ手順では、メッセージ１においてＵＥは自身のランダムアクセスプリアンブル伝達を送信し；メッセージ２においてｇＮＢは自身のランダムアクセス応答を送信し；メッセージ３においてＵＥは自身のスケジュールされたＵＬ伝達を送信し；メッセージ４においてｇＮＢは競合解決でもって返答する。

【0005】

上記攻撃は、悪意のある送信側ＵＥ（ＵＥ１）は、同時にＲＡＣＨアクセスを競合している他のＵＥから自身を区別するために、メッセージ３にランダムビットシーケンスｘを含めることが許可されていると想定している。ｇＮＢが競合解決メッセージで応答する場合、該ｇＮＢは悪意のある送信ＵＥ１から受信されたビットシーケンスｘをメッセージ４に含めなければならないので、他の悪意のある受信ＵＥ２は該ビットシーケンスを受信できる。このことは、基地局がメッセージ４をブロードキャストするため可能である。このようにして、悪意のある送信装置ＵＥ１は、悪意のある受信装置ＵＥ２にメッセージを送信できる。

【0006】

また、このような遠隔通信システムは、無線通信装置が実際の基地局（ＲＢＳ）を介してのみならず、他のアクセス装置を介してもＣＮにアクセスするように更に進化している。例えば、遠隔ＵＥ（すなわち、ＲＢＳに直接到達できないＵＥ）は、ＣＮに接続するために中継ＵＥ（すなわち、ＣＮに他のＵＥを介して又はＲＢＳを介して接続されるＵＥ）を使用する。同様に、他のアクセス装置は、車両に搭載された基地局又は衛星等の移動基地局であり得る。このような通信シナリオでは、Ｓｐａｒｒｏｗ攻撃は、例えば衛星ベースの通信では、更に大きな影響を有し得る。衛星は潜在的に非常に広いエリアをカバーし得るからである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このように、無線通信システムにおける利用可能なセキュリティ機能を強化して、ランダムアクセス手順に対する攻撃により生じるリスクを更に最小限に抑えることができるようにすることが依然として望ましい。

【0008】

本発明の目的は、より安全なランダムアクセス手順を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的は、請求項１、請求項９、請求項１７、請求項１９、請求項２３に記載の方法により、請求項７、請求項８、請求項１８、請求項２２、請求項２７に記載の装置により、請求項１４に記載の攻撃検出システムにより、請求項１５に記載の方法により、及び請求項２９に記載のコンピュータプログラム製品により達成される。

【0010】

本発明の第１態様によれば、無線ネットワークにおいてユーザ機器ＵＥとアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行する方法が提案され、該方法は：
－ ＵＥから受信されたＬビットのシーケンスｓを受け取るステップ；
－ ｓをマスクでマスキングすることによりｋビットの値Ｖを抽出するステップ；及び
－ Ｖを送信するステップ；
を有する。
本発明の第１態様の変形例によれば、シーケンスｓのビットの数Ｌは、値Ｖのビット数であるｋよりも小さい。

【0011】

本発明の第１の態様の第２の変形例によれば、値Ｖのビット数ｋは可変であり構成可能である。更に、ビット数ｋは、ランダムアクセス手順を実行するＵＥの数、ネットワークの負荷、所望のセキュリティレベル及び方針（ポリシ）のうちの少なくとも１つに依存し得る。

【0012】

先の変形例と組み合わせることができる本発明の第１態様の第３の変形例によれば、シーケンスｓをマスキングするために使用されるマスクは、ランダムアクセス手順を実行するＵＥの数、ネットワークの負荷、所望のセキュリティレベル及びポリシのうちの少なくとも１つに依存して決定される。

【0013】

先の変形例と組み合わせることができる本発明の第１態様の第４の変形例によれば、マスクを決定するために使用されるシードは、Ｖと一緒に通知され得る。

【0014】

本発明の第２の態様によれば、ランダムアクセス手順を安全に実行するための装置が提案され、該装置は：
－ Ｌビットのビットシーケンスｓを受信するように構成された受信器；
－ ｓをマスクでマスキングすることによりｋビットの値Ｖを抽出するよう構成されたマイクロコントローラ；及び
－ Ｖを送信するように構成された送信器；
を有する。

【0015】

本発明の第３の態様によれば、ランダムアクセス手順を安全に実行するための装置が提案され、該装置は：
－ ｋビットのシーケンスＶ’を受信する受信器；
－ Ｌビットのシーケンスｓを記憶するメモリ；及び
－ マスクを決定し、シーケンスｓを該マスクでマスキングすることによりｋビットの値Ｖを抽出するように構成されると共に、ＶをＶ’と比較するように構成されたマイクロコントローラ；
を有する。

【0016】

本発明の第１態様と組み合わせることができ、又は独立に使用され得る、本発明の第４態様によれば、無線ネットワークにおいてユーザ機器ＵＥとアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行する方法が提案され、該方法は基準信号のビームフォーミングの変更を含み、該変更は：
－ アクセス装置が、基準信号を送信する指向性ビームがブロードキャストされる順序を再配列する処理；及び
アクセス装置が、ビームを識別するために使用される対応するビームインデックスの名前を付け直す処理；
のうちの少なくとも１つによるものであることを特徴とする。

【0017】

第４の態様の第１の変形例において、上記変更は、ビームのブロードキャスト方向の小さなランダムな角度変化によることを特徴とする。

【0018】

本発明の上記第１の変形例と組み合わせることができる第４の態様の第２の変形例において、当該方法は、構成ステップ、ランダムアクセス手順におけるメッセージ１及び／又はメッセージ３の基準信号受信電力ＲＳＲＰ、及びユーザ機器によりチャネル状態情報ＣＳＩでレポートされる品質値のうちの少なくとも１つに基づいたランダムアクセス手順のビーム、メッセージ２又はメッセージ４における送信電力の適応化を特徴とする変更を更に含む。この場合、当該方法は、監視されるＲＳＲＰ測定値及びＣＳＩ測定値のうちの少なくとも一方のパターンが通常のパターンから逸脱した場合にＵＥの優先順位を下げる又はアラームを通知するステップを更に含むことができる。

【0019】

先の変形例と組み合わせることができる本発明の第４の態様の第３の変形例において、当該方法は、所与のビームが過度に頻繁に使用されることをアクセス装置が検出した場合に該所与のビームを無効にすることを特徴とする変更を更に含む。

【0020】

先の変形例と組み合わせることができる本発明の第４の態様の第４の変形例において、当該方法は：
－ 何れかのＵＥがランダムアクセス手順を試みているかを監視するステップ；及び
－ 何のＵＥもランダムアクセス手順を実行していない、又は最大数ＭのＵＥがランダムアクセス手順を実行している場合に変更を実行するステップ；
を更に有し得る。

【0021】

先の変形例と組み合わせることができる第４の態様の第５の変形例において、当該方法は：
－ 定期的な又は周期的な変更；及び
－ オンデマンドの変更；
のうちの少なくとも１つを更に含む。

【0022】

先の変形例と組み合わせることができる第４の態様の第５の変形例において、当該方法は、変更が：
－ 管理主体からの変更スケジュールの受信；
－ 隣接するアクセス装置における変更の相互監視；及び
－ 通信インターフェースを介しての変更の実行又は告知の受信；
のうちの少なくとも１つにより実行される場合に、複数のアクセス装置を協調させるステップを更に有する。

【0023】

本発明の第５の態様によれば、アクセス装置の変更により起動されるランダムアクセス手順を調整する方法が提案され、該方法は：
－ ＵＥが新しい優先（好ましい）ビームを使用してランダムアクセス手順のメッセージ１を再送信するステップ；
－ ＵＥが自身の新しい優先ビームをレポートするステップ；及び
－ アクセス装置が当該変更に基づいてＵＥを最良にカバーするビームを使用するステップ；
のうちの少なくとも１つを含む。

【0024】

本発明の第６の態様によれば、ランダムアクセス手順を安全に実行するための装置が提案され、該装置は：
－ ビームフォーミングが可能な送信器；及び
－ 送信器のビームフォーミングを制御する制御ユニット；
を有し、当該装置は：
－ 基準信号を送信する指向性ビームがブロードキャストされる順序を再配列する処理；及び
－ ビームを識別するために使用される対応するビームインデックスの名前を付け直す処理；
のうちの少なくとも一方を特徴とする基準信号のビームフォーミングの変更を導入するように構成される。

【0025】

本発明の第１若しくは第４の態様と組み合わせることができ、又は独立に使用できる本発明の第７の態様によれば、無線ネットワークにおいてユーザ機器ＵＥとアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行する方法が提案され、該方法は：
－ アクセス装置及びＵＥにリンクされた暗号キーＫを決定又は受信するステップ；
－ Ｌビットのシーケンスｓを決定又は受信するステップ；
－ ｓをＫでＶに暗号化するステップ；及び
－ Ｖを送信するステップ；
を有する。

【0026】

第７の態様の第１の変形例において、当該方法は、ユーザ装置とアクセス装置との間の物理チャネル特性に依存する暗号キーＫを決定するステップを更に含む。代わりに、該方法は、アクセス装置に関連付けられた公開キーを受信するステップを更に含むこともできる。

【0027】

本発明の第８の態様によれば、ランダムアクセス手順を安全に実行する装置が提案され、該装置は送信器及び制御ユニットを有すると共に、該装置は：
－ アクセス装置及びＵＥにリンクされた暗号キーを決定又は受信し；
－ Ｌビットのシーケンスｓを決定又は受信し；
－ ｓをＫでＶに暗号化し；及び
－ Ｖを送信する；
ように構成される。

【0028】

本発明の第１の態様、第４の態様又は第７の態様と組み合わせることができる本発明の第９の態様によれば、無線ネットワークにおいてユーザ機器ＵＥとアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行する方法が提案され、該方法は：
－ ランダムアクセス手順を実行するＵＥがセルの通信範囲内にあるかを監視するステップ；及び
－ ランダムアクセス手順を実行するＵＥへのセルの通信範囲外からのアクセスを制限するステップ；
を有する。

【0029】

第９の態様の第１の変形例において、監視するステップは、タイミングアドバンスパラメータに基づいて実行される。

【0030】

第１の変形例と組み合わせることができる第９の態様の第２の変形例において、当該方法は：
－ アクセス装置を最大許容タイミングアドバンス値で構成するステップ；
－ ＰＲＡＣＨメッセージのための必要とされるタイミングアドバンス値を計算するステップ；
－ 最大許容タイミングアドバンス値よりも大きなタイミングアドバンス値を必要とするＰＲＡＣＨメッセージへのアクセスを制限するステップ；及び
ＰＲＡＣＨメッセージが最大許容タイミングアドバンス値よりも大きいタイミングアドバンス値を必要とする場合にアラームをレポートするステップ；
のうちの少なくとも１つを更に含む。

【0031】

第１又は第２の変形例と組み合わせることができる本発明の第９の態様の第３の変形例において、当該方法はＲＡＲ（ランダムアクセス応答）メッセージにおける割り当てられたＴＡ値を監視するステップを更に含む。

【0032】

本発明の第１０の態様によれば、ランダムアクセス手順を安全に実行するための装置が提案され、該装置は：
― ランダムアクセス手順を実行するＵＥがセルの通信範囲内にあるかを監視する処理；及び
－ ランダムアクセス手順を実行するＵＥに対するセルの通信範囲外からのアクセスを制限する処理；
を含む。

【0033】

本発明の第１１の態様によれば、無線ネットワークのためのネットワーク装置が提案され、前記態様の１以上による装置を含む。

【0034】

上記装置は、個別のハードウェア部品、集積チップ若しくはチップモジュールの構成を有する個別のハードウェア回路に基づいて、又はメモリに記憶され、コンピュータ可読メディアに書き込まれ、若しくはインターネット等のネットワークからダウンロードされた、ソフトウェアルーチン若しくはプログラムにより制御される信号処理装置若しくはチップに基づいて実施化できることに留意されたい。

【0035】

上で詳述した装置、ネットワーク装置、方法は、特に従属請求項に定義されるように、同様の及び／又は同一の好ましい実施形態を有し得ると理解されるべきである。

【0036】

更に、上記装置、ネットワーク装置、方法は、単一の若しくは複数の分散ネットワーク装置を参照し得、又は単一の若しくは複数の分散ネットワーク装置上で実行できると理解されたい。

【0037】

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項又は上記実施形態と、対応する独立請求項との任意の組み合わせとすることもできると理解されるべきである。

【0038】

本発明の上記及び他の態様は、後述される実施形態から明らかとなり、斯かる実施形態を参照して説明されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】図１は、通信ネットワークを概略的かつ例示的に示す。

【図2】図２は、ランダムアクセス手順のメッセージフローを示す。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に関する種々の技術を実装する一次局の放射パターンを示す。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、本発明の実施形態を、５Ｇセルラネットワークのための無線リソース制御（ＲＲＣ）信号伝達、特にランダムアクセス手順に基づいて説明する。

【0041】

本開示全体を通して、略語「ｇＮＢ」（５Ｇ用語）は、セルラ基地局又はＷｉＦｉアクセスポイント等のアクセス装置を意味することを意図している。ｇＮＢは、集中制御プレーンユニット（ｇＮＢ‐ＣＵ‐ＣＰ）、複数の集中ユーザプレーンユニット（ｇＮＢ‐ＣＵ‐ＵＰ）、及び／又は複数の分散ユニット（ｇＮＢ‐ＤＵ）から構成され得る。ｇＮＢは、コアネットワーク（ＣＮ）内の機能に対するインターフェースを提供する、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の一部である。ＲＡＮは無線通信ネットワークの一部である。これは、無線アクセス技術（ＲＡＴ）を実施する。概念的に、これは、携帯電話（モバイルフォン）、コンピュータ、又は何らかの遠隔的に制御されるマシン等の通信装置の間に存在し、そのＣＮとの接続を提供する。ＣＮは通信ネットワークのコア（中核）部分であり、ＲＡＮを介して相互接続されている顧客に多数のサービスを提供する。より具体的には、これは、通信ネットワーク及び恐らくは他のネットワークを介して通信ストリームを導く。

【0042】

図１は、本明細書に開示される実施形態を実装することができる通信ネットワークを概略的かつ例示的に示す。図示された例示的ネットワークは、例えば４Ｇ又は５Ｇネットワーク等のセルラ遠隔通信ネットワークであり、その端末／エンド装置（５Ｇではユーザ機器、又は略してＵＥと呼ばれる）及びアクセス装置（ｇＮＢ）は、開示された実施形態による装置を実現する。図１において、端末／エンド装置は受信機Ｒｘとして示されているが、これらはネットワーク内では送信機としても機能することが理解される。同様に、アクセス装置（ｇＮＢ）は図１では送信機Ｔｘとして示されているが、これらはネットワーク内では受信機としても機能することが理解される。例えば、端末／エンド装置は、ネットワークの基地局との信号の交換を介して、音声及びデータサービスを含む種々のタイプのサービスにアクセスできる。

【0043】

各基地局は、セルとも呼ばれる所定のエリア内に存在する端末／エンド装置に対しサービスを提供し、通信する。２つの隣接するセルが、図１に点線により示されている。基地局はコアネットワークＣＮに接続され、該コアネットワークＣＮはネットワーク管理者又は管理主体により管理され、サービスの提供を制御する。各セルは１つの基地局によりサービスを受け、該基地局は端末／エンド装置とコアネットワーク（ＣＮ）との間のインターフェースとして機能する。したがって、図１により示されるように複数の端末／エンド装置が、あるネットワークセルから他のネットワークセルに移動し得るモバイル装置である場合、所与の端末／エンド装置により使用されるインターフェースは時間の経過に伴い変化し得る。

【0044】

端末／エンド装置は、様々な無線チャネル、アップリンク（装置から各々の基地局へ）及びダウンリンク（各々の基地局から装置へ）上で基地局と通信することができる。他の無線チャネルが、例えば、端末／エンド装置間（例えば、サイドリンクチャネル）及び基地局間（例えば、Ｘ２インターフェース）に存在し得るが、簡略化のために図１には示されていない。端末／エンド装置の各々は、自身の機能を、自身のチャネルのいずれかに沿って実行することができる。

【0045】

アクセス装置は、建物に設置された基地局等の静止装置、又は車両搭載基地局又はセルラ接続を提供するＵＡＶ若しくは衛星等のモバイル装置であり得る。

【0046】

スケジューリングメカニズムを実装するための要素は、無線通信装置（５Ｇ用語では「ＵＥ」）に対してエンドツーエンドで動作できる無線リソース制御（ＲＲＣ）プロトコルである。

【0047】

スケジューリングメカニズムを実装するための他の要素はメディアアクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルの制御要素（ＣＥ）であり得、これら要素は特定のイベント、測定又は構成を効率的に通知するために使用されるＭＡＣレイヤ上での既存のアップリンク（ＵＬ）、ダウンリンク（ＤＬ）又はサイドリンク（ＳＬ）送信の間に挿入されるショート要素（又は情報要素（ＩＥ））である。更に、ＭＡＣ ＣＥは、チャネル状態情報（ＣＳＩ）レポート、サウンディング基準信号（ＳＲＳ）、又は不連続受信（ＤＲＸ）等の種々の他の３ＧＰＰ（登録商標）メカニズムを実行する際に通信装置（例えば、ＵＥ）の挙動を制御するためにアクセス装置（例えば、ｇＮＢ）により使用され得る。

【0048】

更なる要素はダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）の使用であり得、該要素は低ビットレート制御チャネル（例えば、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ））において特殊な盲滅的に検出可能な変調又は符号化で送信されるショートメッセージである。このメカニズムは、物理プロトコルレイヤ（ＰＨＹ Ｌ１）で実装され、ＭＡＣ ＰＤＵヘッダー構造を使用する必要はない。この場合、種々のＤＣＩフォーマットを、異なる情報コンテンツで定義できる。動的スケジューリングのための通信リソースを、ＤＣＩ において示すことができる。

【0049】

３ＧＰＰ（登録商標）仕様ＴＳ３３．５０１は、ネットワークがＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤモードの測定レポートで送信された情報をどの様に使用して、偽又はフェイク基地局（ＦＢＳ）のＵＥ支援ネットワークベースの検出を実行するかを開示している。更に、最初に言及された３ＧＰＰ（登録商標）仕様ＴＲ３３．８０９は、ＦＢＳ問題の研究結果を開示すると共に、ＦＢＳ及びＭｉｔＭ攻撃者を回避／検出するための異なる解決策を論じている。

【0050】

ｈｔｔｐｓ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ｐｄｆ／２１０８．１２１６１．ｐｄｆにおいてオンラインで入手可能な“ＳＰＡＲＲＯＷ：Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｃｏｖｅｒｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ Ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ＬＴＥ， ５Ｇ ＆ Ｂｅｙｏｎｄ”（以下では、文献［１］）、３ＧＰＰ（登録商標） Ｔｄｏｃ Ｓ３－２１２７８３（下記では、文献［２］）及び３ＧＰＰ（登録商標） Ｔｄｏｃ Ｓ３－２１２４５２（以下では、文献［３］）を参照するＳｐａｒｒｏｗ攻撃では、悪意のあるＵＥによりランダムアクセス（ＲＡＣＨ）手順が、隠れた通信チャネルとして使用される。ＲＡＣＨ手順では、メッセージ１においてＵＥは自身のランダムアクセスプリアンブル伝達を送信し、メッセージ２においてｇＮＢは自身のランダムアクセス応答を送信し、メッセージ３においてＵＥは自身のスケジュールされたＵＬ伝達を送信し、メッセージ４においてｇＮＢは競合解決で返答する。該攻撃は、悪意のある送信側ＵＥ（ＵＥ１）は自身を当該ＲＡＣＨアクセスを同時に競っている他のＵＥから区別するために、メッセージ３にランダムビットシーケンスｘを含めることが許されると想定している。ｇＮＢが競合解決メッセージで返答する場合、該ｇＮＢは悪意のある送信ＵＥ１から受信されたビットシーケンスｘをメッセージ４に含めなければならず、したがって、他の悪意のある受信ＵＥ２は、これを受信することができる。このことは、基地局がメッセージ４をブロードキャストするため可能である。このようにして、悪意のある送信側装置ＵＥ１は、悪意のある受信側装置ＵＥ２にメッセージを送信することができる。文献［１］は、メッセージ２及び４は基本送信モード（例えば、ブロードキャストＳＲＢ）で送信されると述べていることに注意すべきである。メッセージ２は、メッセージ１を送信するためにＵＥにより選択された送信スロットから導出されるＲＡ－ＲＮＴＩを使用してＵＥにアドレス指定されることに注意すべきである。メッセージ２において、ｇＮＢはＵＥにＴＣ－ＲＮＴＩ（１６ビット長）を割り当てる。前記ビットシーケンスｘは、４８ビット長で４０ビット長のランダムに選択された値を含む競合解決ＩＤ（ＣＲＩ）で示される。

【0051】

文献［１］及び［２］には、Ｓｐａｒｒｏｗ攻撃に対処する方法は、ＵＥから受信したビットシーケンスｘを取り出し、ランダム値のソルトｓと連結されたｘに対して関数 Ｈ（）を計算することによるもの、すなわちＨ（ｘ｜ｓ）を計算することによるものであると説明されており、ここで、例えばＨ（）は暗号ハッシュ関数であり得、｜は連接を意味する。ｇＮＢは、次いで、メッセージ４において、Ｈ（ｘ｜ｓ）｛又はＨ（ｘ｜ｓ）の幾つかのビット、例えば最下位ビット若しくはＵＥに対してランダムな幾つかのビット）を上記ソルトｓと一緒に送信する。ここで、上記ソルトはＵＥに対して、メッセージ４が実際に自身に対してのものであるか如何にしてチェックするかについてのヒントとして働く。ＵＥは、受信されたソルトｓと連結された、メッセージ３で送信した自身の値ｘの計算が、受信されたＨ（ｘ｜ｓ）と等しいかをチェックしなければならないからである。Ｓ３－２１２７８３における該アプローチの問題は、ｓを送信することは追加の帯域幅を必要とすると共に、その長さも衝突（コリジョン）の確率に影響を与えることである。

【0052】

この帯域幅問題に対処するための１つの可能性のある解決策は、ｇＮＢが例えばメッセージ４を送信するために使用される通信リソース（例えば、タイムスロット、ＳＦＮ、周波数）を決定するために使用されるソルトｓを計算して、該ソルトｓがメッセージ４で暗黙的に送信されるようにすることである。ソルトは、ＲＡＣＨ手順で使用される他の通信パラメータの幾つか、例えば、メッセージ２の（ランダム化された）リソース割り当て又はＲＮＴＩの１つ、例えばメッセージ４を識別するために使用されるＲＮＴＩとすることもできる。ＵＥがメッセージ４を受信した場合、該ＵＥはｓの値を例えばメッセージ４を送信するために使用された通信リソース又はＲＮＴＩから決定する。ＵＥがｓを得たら、該ＵＥは、当該メッセージが自身に宛てられたものであることを、受信されたｓと連結された自身のビット列ｘのハッシュがメッセージ４で受信されたＨ（ｘ｜ｓ）値と等しいかをチェックすることにより検証できる。ソルトを配信するための該アプローチは、通信オーバーヘッドを低減する。

【0053】

文献［１］及び［２］には、Ｈ（ｘ｜ｓ）の出力を切り縮めることができ（例えば、ｋ個の最下位ビットのみが送信される）、幾つかのビットのみを送信することができ（Ｋイレイジャ）、又は幾つかのエラーを導入できる（Ｋエラー）ことも記載されている。例えば、Ｋイレイジャの場合、削除されたビットを通知する必要がある。このことは、Ｈ（ｘ｜ｓ）だけ長い、例えばＬビット長のマスクにより実行できる。この場合、残りのＬ－ｋビットが送信されねばならない。例えば、このようなＫイレイジャにおけるマスクの送信も、追加の帯域幅、すなわちＬビットを必要とする。

【0054】

このことは、マスクがメッセージ４又は以前のメッセージで本来的に交換される幾つかのランダムに生成されたパラメータ、例えばＲＮＴＩ又は割り当てられた送信リソースから導出されるなら対処できる。より小さいランダム値からマスクの形式のビット列を生成するために、特定の関数、例えばＳＨＡ－２５６等のハッシュ関数に基づく擬似ランダム関数を適用し、固定の重みＫのＬビットのビット列を生成することによりマスクを計算できる。重みは固定であるので、技術的仕様で指定でき、交換される必要はない。このようなビット列を計算する方法は、Ｋの異なるインデックスが生成されるまで、０とＬ－１との間でインデックスをランダムに生成することである。この場合、マスクは生成されたインデックスの位置に１を有するＬビットのビット列である。他のアプローチは、Ｋ個の１及びＬ－Ｋ個の０を有するビット列を設定し、ランダムな並び替えを適用することである。このことは、Ｌ個の長い値（例えば、１２８ビット長）がランダムに生成され（例えば、シードに擬似ランダム関数を適用する）、最初のＫ個の値の最下位ビットが１に設定され、最後のＬ－Ｋ個の値の最下位ビットが０に設定されることにより実行できる。次のステップにおいて、Ｌ個のランダムに見える値が選別される。マスクは、Ｌ個の選別された値の最下位ビットを連結することにより構築される。他のオプションは、Ｌビット長の候補マスクを、例えば、シードからランダムに生成し、１の数をカウントし、該１の数が最小閾値（ｔｈ＿ｍｉｎ）よりも大きく、かつ、最大閾値（ｔｈ＿ｍａｘ）以下であるなら該候補マスクを受け入れることである。当該処理は、候補マスクが所要の重みを満たさない場合は繰り返される。ｔｈ＿ｍａｘ－ｔｈ＿ｍｉｎ＞１の場合、ｋの値が交換されることを要し、又は、代わりに、例えばｔｈ＿ｍｉｎと比較して、どれだけ多くの追加の１をマスクが含むかである。

【0055】

文献［１］又は［３］で提案されている基礎となるアプローチは、Ｓｐａｒｒｏｗ攻撃を完全に解決できるものではないことに注意されたい。送信側の悪意のあるＵＥ１が送信されるべきビット列ｘを管理／決定し、受信側の悪意のあるＵＥ２が依然として辞書を用いて該ビット列を見付け戻すことができるからである。例えば、悪意のある送信装置ＵＥ１がｘ０＝０００…０００又はｘ１＝１１１１…１１１のいずれかを送信することができ、ＵＥ２がこれら２つの値を知っていると仮定する。ｇＮＢは、既知のｓのＨａｓｈ（ｘ｜ｓ）のＬ－Ｋ個の最下位ビットを送信すると仮定する。悪意のある受信側ＵＥ、ＵＥ２がこの値を受信した場合、該ＵＥ２はｘ０及びｘ１を選んでＨａｓｈ（ｘ０｜ｓ）及びＨａｓｈ（ｘ１｜ｓ）を得る。次いで、ＵＥ２は、これら出力を切り縮めて、Ｌ－Ｋ個の最下位ビットのみを考慮する。これら値の一方が一致すれば、ＵＥ２は自身に対してＵＥ１がメッセージを送信したことを理解する。

【0056】

Ｓｐａｒｒｏｗ攻撃に対処するための他の関連する実施形態において、ｇＮＢは、受信されたビット列ｘを例えば該ビット列及びソルトの関数（例えばハッシュ）をキーとして使用して暗号化又はスクランブルする。ＵＥが当該結果をメッセージ４で受信した場合、該ＵＥは当該メッセージが自分宛てのものであるかを、受信された値を、自身の送信した値ｘ及びソルトから導出される同じキーを使用して解読（又はスクランブル解除）することにより検証できる。悪意のある装置ＵＥ１及びＵＥ２が通信するために該アプローチを使用したい場合、ＵＥ２は、受信された値を、全ての可能性のあるメッセージｘｉ及びソルトｓから導出される全ての可能性のあるキーを使用して解読（又はスクランブル解除）する必要があるであろう。

【0057】

上記実施形態では、ソルトの長さを可能な限り長くすることが有利であることを注記しておく。このことは、悪意のある受信者の労力を増大させ、辞書の事前計算を妨げるからである。問題は、現在の規格がＣＲＩのサイズを４８ビットに制限しているため、長いソルトを送信することは不可能であり得ることである。このように、攻撃を可能な限り複雑にさせるために、このソルト又はその一部を暗黙的な方法で送信することが有利である。代替として、ＵＥ及びｇＮＢの両方が共通の値、例えばＵＴＣ時間から導出されるカウンタにアクセスできる場合、このようなカウンタをソルト（の一部）として使用することも可能である。ＵＴＣ時間の最下位ビットを入れ換えて、可能性のある緩慢な時間同期を解決できる。

【0058】

文献［１］には、メッセージの合計サイズは２Ｌ＋Ｓ－Ｋであると述べられており、ここで、ＬはＨ（ｘ｜ｓ）の長さを指し、Ｓはソルトの長さを指し、Ｋは送信されないビットの数である。提示される実施形態は、ソルトのＳビットは暗黙的に送信することができ、削除されるＫビットを選択するために使用されるＬビット長のマスクも暗黙的な態様で送信できる：すなわち、マスクは暗黙的に送信されるシードから擬似ランダム関数により生成されるので、メッセージサイズをどの様にしてＬ－Ｋに削減できるかを説明する。

【0059】

先の実施形態から本出願で提案される解決策に従って修正された他の実施形態において、ｇＮＢは、メッセージ３においてｘビット長の受信ＣＲＩフィールドを受信すると、メッセージ４において、これらビットのサブセット（＜ｘ）を送信することができる。該ビットのサブセットは、マスクに従って選択され得る。したがって、この実施形態は、上述した先の実施形態と同様であるが、受信されたＣＲＩにハッシュ関数を適用する必要はない。これは、悪意のある受信側ＵＥとの通信を一層容易にさせ得るが（例えば、反復コードが該対策に耐えることを可能にし得るから）、この対策は、伝送され得るデータの量を減少させることにより、ＣＰＵの必要性を減少させると共に攻撃を実行する困難さを増加させる。このように、無線ネットワークにおいてＵＥとアクセス装置との間でランダムアクセス手順を安全に実行する方法が提案され、該方法は：
ＵＥから受信されたＬビットのビットシーケンスｓを受信するステップ；
マスクを決定するステップ；
ｓを該マスクでマスキングすることによりｋビットの値Ｖを抽出するステップ；及び
Ｖを送信するステップ；
を有する。

【0060】

上記実施形態において、メッセージ４で送信されるビットの数は、コンテキスト依存的（状況依存的）であり得る。例えば、殆ど何のＵＥも現在ＲＡＣＨを実行していないことにｇＮＢが気付いた場合、ｇＮＢは、受信されたＣＲＩのうちの極少数のビットで応答できる。多数のＵＥがＲＡＣＨを実行していることにｇＮＢが気付いた場合、ｇＮＢはメッセージ４の応答で一層多くのビットを使用し得る。例えば、ＣＲＩがｘビット長である（例えばｘが４０ビットである）場合、メッセージ４での応答はｘビットフィールドを以下のように（ｘ＝ｘ１＋ｘ２＋ｘ３のように）含み得る：
・ｘ１ビット（例えば、ｘ１＝２）は、マスクの長さ又はＣＲＩのうちのどれだけ多くのビットが返送されるかを示す識別子を示すために使用され得る。例えば、００は５ビットを示し得、０１は１０ビットを示し得、１０は２０ビットを示し得、１１は３８ビットを示し得る；
・ｘ２ビットは、選択されるビットを選択するために使用されるマスクを計算するために使用されるシードをエンコードするために使用される。先の実施形態で示したように、このシードも、暗黙的に、例えばメッセージ４の送信のために使用される割り当てられたリソース内で、送信され得る。上記例において、シードが明示的に送信される場合、当該値は３３、２８、１８ビット長となり得る。このフィールドは、シードが明示的に送信されない場合存在しない；
・ｘ３ビットは、送信されるビットをエンコードするために使用される。上記例において、これは５、１０、２０又は３８ビット長になり得る。このように、上記定義においては、ｘ３＝ｋである。

【0061】

シードが暗黙的に送信されるか否かを示すために、追加のビット（又は別のフィールド）が必要とされ得ることに注意されたい。返答されるビットの数がｘより小さい場合、ｇＮＢは一層短いメッセージを送信して当該システムを一層効率的にすることもできる。

【0062】

Ｓｐａｒｒｏｗ攻撃に対処するための他の関連する実施形態において、ｇＮＢは、メッセージ４を送信する際に非常に集中されたビームフォーミングを使用することができる。これにより、他のＵＥが該メッセージを受信するリスクが低減される。

【0063】

ここで、ｇＮＢによりブロードキャストされたＳＳＢをスキャンした後、ＵＥは当該ＵＥが何のビームを好むかをｇＮＢに示すことを考慮する必要がある。ＵＥは、メッセージ１で使用される特定のプリアンブルを選択することにより、該ＵＥが何のビームを好むかを示すことができる。このようにして、ｇＮＢは、ＳＳＢをブロードキャストするために使用した自身のビームのうちの何れが、ＵＥにより最良に受信されたものであるかが分かる。ｇＮＢの放射パターンを知っている悪意のある送信側ＵＥは、該ｇＮＢが静的なビーム／ＳＳＢを使用する場合、すなわち、所与のＳＳＢをブロードキャストするために或るビームが常に同じ地理的エリアで使用される場合、依然として集中ビームフォーミングを回避する可能性があることに注意すべきである。ｇＮＢが静的なビーム／ＳＳＢを使用し、かつ、悪意のある送信側ＵＥが悪意のある受信側ＵＥが位置するエリアをカバーするために該ｇＮＢにより何のビームが使用されるかを知っている場合、悪意のある送信側ＵＥは悪意のある受信側ＵＥが位置するエリアをカバーするビーム／ＳＳＢにリンクされたプリアンブルを選択し、該プリアンブルをＲＡＣＨ手順の第１メッセージで使用して、ｇＮＢが当該ビームを使用してメッセージ２又は４で応答するようにし得る。この状況を回避するために、ｇＮＢは、非常に集中されたビームフォーミングを使用することに次いで、Ｓｐａｒｒｏｗ攻撃を一層複雑にするための追加の技術を使用できる。

【0064】

第１の技術は、ｇＮＢが、ビームがブロードキャストされる順序を再配列し（並び替え）、それらを識別するために使用される対応するＳＳＢインデックスの名前を変更することである。このような再配列及び名前の変更は、定期的に（例えばＴ秒毎に）、システムフレーム番号（ＳＦＮ）が循環（ラップアラウンド）する毎に、又はオンデマンドで｛例えば、所与のビーム／ＳＳＢが通常よりも多く使用されている（可能性のある進行中のＳｐａｒｒｏｗ攻撃を示す）ことをｇＮＢが検出した場合に｝実行され得る。この再配列は、管理主体により構成可能な方針（ポリシ）で定義されているように実行され得る（例えば、コアネットワーク内のネットワーク機能）。この再配列は、ネットワーク運用者により構成可能であり得る。

【0065】

上記再配列／名前変更の一例は次の通りである：時間ｔ０において、ｇＮＢは、順次に送信されると共に、例えば北、東、南、西を指し、ＳＳＢ０、ＳＳＢ１、ＳＳＢ２及びＳＳＢ３で識別される４つのビーム／ＳＳＢを使用し；時間ｔ１において、ｇＮＢは、順次に送信されると共に、東、西、北及び南を指し、ＳＳＢ０、ＳＳＢ１、ＳＳＢ２及びＳＳＢ３で識別される４つのビーム／ＳＳＢを使用する。ビーム／ＳＳＢの配列及び名前付けが変化する毎に、悪意のある送信側ＵＥは所与のエリアをカバーするために何のビーム／インデックスが使用されているかが正確に分からず、Ｓｐａｒｒｏｗ攻撃の処理を一層困難にさせる。同様の例は、衛星ベースのアクセス装置においても可能であり得る。この場合、異なるビーム（ＳＳＢ）がエリア内の異なるエリア、例えば、或る国内の異なる地域を指し得る。ビームの名前付けは、定期的に変化し得る。

【0066】

第２の関連する技術は、再配列／名前変更に次いで、基地局がエリア全体を依然としてカバーできながら、各ビームの方向を僅かに変化させることである。この構成は、ビームの配列／名前付けが変わっても方向が固定されたままであると、悪意のある送信側ＵＥが電力シグネチャによりビームを再識別でき得るため有用である。方向又は送信電力が毎回僅かに変更されると、悪意のある送信側ＵＥは、ビームを再識別することが、すなわち、ＲＡＣＨ手順において何のエリアが何のビームによりカバーされているかを知ることが一層困難になるであろう。

【0067】

第３の関連する技術は、ｇＮＢが、例えば、事前構成ステップ（例えば、配備の間における）、メッセージ１（若しくは３）の基準信号受信電力（ＲＳＲＰ）、及び／又はＲＡＣＨ手順を実行するＵＥとのＣＳＩに基づいて、ＳＳＢ並びにメッセージ２及び／又は４における送信電力を適応させることである。ｇＮＢは、自身の送信電力を、ＲＡＣＨ手順を実行しているＵＥから遙かに離れたＵＥに到達しないように調整する。悪意のある送信側ＵＥは、例えばｇＮＢに向かう測定値を修正し又はメッセージ１（若しくは３）を低い電力で送信して、ｇＮＢがその位置を非常に離れていると推定し、該ｇＮＢに高い電力で送信させるようにすることにより、ｇＮＢの送信電力を操作しようと試み得ることに注意されたい。しかしながら、ｇＮＢは、ＲＡＣＨを実行しているＵＥのＲＳＲＰ／ＣＳＩ測定値をモニタし、これらの測定値を使用して、複数のＵＥが例えば低いＲＳＰＲで参加しようと試みてメッセージ２及び４の高い送信電力を必要とする通信パターンを決定することができる。ＲＡＣＨ手順に関する当該ｇＮＢの通常の履歴パターンから逸脱するようなパターンが検出された場合、該ｇＮＢは、これらのＵＥの優先度を下げ又はアラームを通知することができる。図３は、ビーム／ＳＳＢを送信する際に第１、第２及び第３の技術を実施するｇＮＢの放射パターンを示す。３つの時間間隔Ｔ１、Ｔ２及びＴ３にわたって、基地局が４つのＳＳＢ（ＳＳＢ０、…、ＳＳＢ３）を何の方向に及び何の電力で送信するかが見られる。これらのＳＳＢは、ｇＮＢの周囲の楕円により描かれている。楕円の方向は送信されたビーム／ＳＳＢの方向を示し、楕円の長さは送信電力を示す。ｇＮＢがＳＳＢ／ビームを異なるタイミング順序で、異なる方向で、及び／又は僅かに異なる送信電力で送信していることが見られる。

【0068】

図３は、２つのＵＥ、すなわちＵＥ－Ａ及びＵＥ－Ｂを示している。ＵＥ－Ａは悪意のある送信側ＵＥであり得、ＵＥ－Ｂは悪意のある受信側ＵＥであり得る。図３の上部には、時間間隔Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の各々に関して、ＵＥ－Ａにより測定されたｇＮＢのビーム／ＳＳＢの各々のＲＳＲＰが示されている。Ｔ１、Ｔ２及びＴ３において、ＵＥ－Ａは最も強いビーム／ＳＳＢとして、ＳＳＢ０、ＳＳＢ２及びＳＳＢ３を各々観測することが分かる。これらは、測定された信号電力に基づいて選択が実行される場合に、ＵＥ－ＡがＲＡＣＨを実行するために使用すべきビーム／ＳＳＢである。対照的に、ＵＥ－ＡがＵＥ－Ｂとスパロー攻撃を実行したい場合、ＵＥ－ＡはＳＳＢ３、ＳＳＢ１及びＳＳＢ０のビーム／ＳＳＢを使用すべきである。当該構成は変化し続けるため、ＵＥ－Ａが適切なビーム／ＳＳＢを高い信頼度で使用することは困難であり、結果として、ＵＥ－ＡはＳｐａｒｒｏｗ攻撃によりＵＥ－Ｂと高い信頼度で通信することはできない。

【0069】

第４の関連する技術は、所与のビームが他の基地局又は基地局の他のＤＵによりサービスされているエリアを有して頻繁に使用されることをｇＮＢが検出した場合、所与のビームを無効にすることである。

【0070】

上記実施形態及び技術において、ｇＮＢ／５Ｇシステムはタイミングを、（１）ＳＳＢ／ビームを再配列する、（２）ビームの方向を変更する、（３）送信電力を変化させる、及び／又は（４）ＲＡＣＨの間における通信中断が最小限に抑えられるように異なるｇＮＢによりエリアをサービスするように適応させるべきである。ｇＮＢは、このことを、（１）何れかのＵＥがＲＡＣＨを試みているかを監視し、及び（２）何のＵＥも現在ＲＡＣＨを実行していない又は最大数ＭのＵＥが現在ＲＡＣＨを実行している場合にのみ上記修正を実行することにより達成できる。ｇＮＢは、以前のＳＳＢ／ビーム構成に基づいて進行中のＲＡＣＨ試行を完了することを選択することもできる。更に、複数のｇＮＢは、放射パターンを適応させる際に、これらｇＮＢ自体を協調させるべきである。このことは、（１）コアネットワークに自身の制御の下で送信スケジュールをｇＮＢに配布させる；（２）ｇＮＢが周囲のセルから受信される信号（ビーム／ＳＳＢ）を測定し、これを使用して送信パラメータ（方向又は送信電力）を適応させる；（３）ｇＮＢがＸｎインターフェースを介して、それらの対応する送信パターンについて通知する；ことにより実行できる。更に、ＵＥが、ＲＡＣＨ手順を実行している際に、ｇＮＢから測定されるＲＳＲＰが突然変化したことに気付いた場合、以下の措置を実行することができる：
＊上記変化がメッセージ１を送信した後に測定された場合、ＵＥは、受信された最高のＲＳＲＰを持つ新たに選択されたビーム／ＳＳＢを使用してメッセージ１を再送信できる；
＊上記変化がメッセージ１又は３を送信した後に測定された場合、ＵＥは自身の新たな好ましい（優先される）ビームをレポートできる；
＊上記変化がメッセージ１（又は３）を送信した後に測定された場合、ＵＥは、ｇＮＢに自身の新たな優先を通知するまで、前のビームを介してメッセージ２（又は４）を受信するよう試みることができる；
＊上記変化がメッセージ１又は３を送信した後に測定された場合、ｇＮＢは、ＵＥを最も良くカバーすると予想されるビームを用いて返答することを選択することもできる。この場合、ＵＥは、最良のＲＳＲＰを持つビームのうちの１つを介して返答を受信することを期待することもできる。

【0071】

上記措置は実行可能であるが、ＵＥ又はｇＮＢは、ポリシにより必要とされ又は許される場合にのみ、このような措置を実行すべきである。その理由は、このことが、悪意のある送信側ＵＥにより悪意のある受信側ＵＥが存在するエリアをカバーするためにどのビームが使用されているかを知るために悪用され得るからである。

【0072】

追加の実施形態において、ｇＮＢは、受信されたＣＲＩ値、又はそのサブセットを暗号化してＵＥに返送する。これにより、悪意のある受信側ＵＥが該送信された値を理解することが困難になる。このような「暗号化ベースの」解決策を使用する場合の課題は、悪意のある受信側ＵＥに推測させることなく、ＵＥとｇＮＢとの間のキーを確立する方法を決定することにある。この課題の解決策は、ＵＥとｇＮＢとの間の物理チャネル特性（例えば、当該通信に使用されるサブキャリアの位相）に依存すると共に、両方の装置のみによって分かり得る「キー」を使用することである。例えば、ｇＮＢは何らかの物理情報をランダム化された方法で送信し、該情報が、受信側ＵＥが位置するエリアに固有となるようにする。例えば、このような物理情報は、ｇＮＢがＭＩＢ／ＳＩＢ１を送信する際に所与のエリアをカバーするために使用しているビーム／ＳＳＢに関連するものであり得る。ＵＥが該ＳＳＢ／ビームの受信電力を測定する場合、該ＵＥは適切なプリアンブル（最良のＲＳＲＰで受信したＳＳＢ／ビームに関する）を選択し、これをｇＮＢに送信する。このことは、何のビームが最良の受信ビームであるかに関してのみならず、他の何のビームがＵＥにより恐らく良好に受信される（ＲＳＲＰが低い場合でも）かにも関する指示的情報を提供する。この情報は無線通信を介して交換されることはないので、悪意のある受信側ＵＥが該情報を得ることは一層困難であることに注意されたい。この共有される物理情報は、メッセージ４におけるＣＲＩ値（又は該ＣＲＩ値のハッシュ若しくは該ＣＲＩ値（のハッシュ）のビットのサブセット）を暗号化するために使用できる暗号キーの基礎を形成できる。例えば、ｇＮＢが６４個のＳＳＢ／ビームを使用する場合、ＵＥ及びｇＮＢは、暗号キーとして、最も良く受信されたものを除くｋ個の最も良く受信されたＳＳＢ／ビームのインデックスを使用できる。例えば、ｋは２とすることができる。当該暗号化は、例えば、ＳＳＢインデックスにハッシュ関数又はキー導出関数を適用して擬似ランダムシーケンスを生成し、送信されるデータを該生成された擬似ランダムシーケンスの最下位ビットでＸＯＲ処理することにより実行できる。暗号化の代わりに、この物理情報は、前記実施形態において、特にＨ（ｘ｜ｓ）を計算する場合に、ＳＡＬＴとして使用することもできることに留意されたい。また、ＵＥはメッセージ３においてｇＮＢに対し、測定された物理チャネル特性、例えば異なるビーム／ＳＳＢのＲＳＲＰレベルを示すことができることにも留意されたい。ｇＮＢは、上記レベルが本来あるべきものであることを検証し、その情報を、メッセージ４内の自身の応答において、例えば該応答を暗号化するために使用することができる。

【0073】

他の暗号化アプローチは、ｇＮＢが、暗号化のために使用できる公開キーを利用可能にすることであり得る。このことは、ｇＮＢが自身の暗号化公開キーをＳＩＢで送信する場合に実行できる。ｇＮＢ又はＣＮは、この暗号化公開キーに署名することができ、これは、ＵＥにより該ＵＥが対応するトラストアンカ、例えば、当該デジタル署名の作成に使用された公開キーを含む証明書を有する場合に検証され得る。このトラストアンカは事前に構成されたものであり得る。ＵＥがこの暗号化公開キーを受信し又は取り出したら、ＵＥは該公開キーを使用して、保護が必要なフィールド、例えばＣＲＩを暗号化できる。公開キーを取り出すために、ＵＥは先ずＭＩＢを読み取り／受信し、次いでＳＩＢ１を読み取り／受信し、次いでＳＩＢ１内の情報を使用して、この公開キーが別のＳＩＢで利用可能かを判断する。利用可能なら、ＵＥはそれを読み取り／受信できる。

【0074】

関連する実施形態の変形例では、攻撃者が暗号文を自由に変更できることを回避するために、ＵＥ／アクセス装置は、選択暗号文攻撃に対して安全な暗号化方式を使用すべきである。例えば、斯かる装置は、ＦＯ変換に依拠するＣＣＡセキュアＫＥＭ方式、又はＣＣＡセキュアＫＥＭ方式とＧＣＭ等の対称暗号化方式とを組み合わせた暗号化方式を使用しなければならない。このような方式において、ｍがＵＥからｇＮＢに転送するメッセージである場合、ＵＥは、該ＵＥにより生成された公開キー成分を含むと共に、メッセージｍ自体に依存する暗号文を作成する。ｇＮＢが該メッセージを受信した場合、該ｇＮＢはＣＴ自体を解読してメッセージｍ’を得るであろう。ｇＮＢがｍ’を得たら、該ｇＮＢはｍ’から生成された公開キー成分が受信されたものと等しいかをチェックする。このようにして、ｇＮＢは当該メッセージが改変されているかを知ることができる。ｍが非常に短い場合、ランダムな対称キーをＣＣＡセキュアＫＥＭでカプセル化し、次いで該キーを使用してｍを対称暗号化アルゴリズムで暗号化する方がよい。

【0075】

上記実施形態においては、旧来の（レガシ）ＵＥと新しいｇＮＢとの間、及び新しいＵＥとレガシ基地局との間の後方互換性を考慮する必要がある。１つのオプションは、新しいｇＮＢが自身の能力をシステム情報の一部（例えばＳＩＢ１のビットを示す）としてブロードキャストすることである。ｇＮＢは、例えば特定のビットを事前定義された値に設定することにより、メッセージ２又は４で該情報を通知することもできる。他のオプションは、新しいＵＥが、メッセージ内のビット列がどの様に計算されるべきかを、例えば該ビット列をメッセージ３内で再送信するだけで、又は前述したようにこの値に対する特定の変換を含めることにより、通知できることである。ＵＥは、この事実をメッセージ１又は３内の或るビットを特定の値に設定することにより通知できる。新しいｇＮＢは、これを使用して、返答メッセージ４内のビット列がどの様に計算されるべきかを決定する。新しいＵＥが、例えばＳＩＢ１が当該ｇＮＢは該フィーチャをサポートする新しいｇＮＢであるとは示していないことを観察することにより、該ｇＮＢがレガシ基地局であることが分かった場合、該新しいＵＥは、メッセージ４内の受信されたビット列をメッセージ３で送信したビット列とチェックするだけでよいことが分かるであろう。新しいＵＥが、ｇＮＢがＳｐａｒｒｏｗ攻撃の強化された防御をサポートする新しい基地局であるという指示的情報を得た場合、該ＵＥはメッセージ４における入力ビット列の値を、上記実施形態の１つに示されたようにチェックするであろう。

【0076】

Ｓｐａｒｒｏｗ攻撃［１］［２］［３］においては、ランダムアクセス（ＲＡＣＨ）手順が悪意のあるＵＥにより隠れ通信チャネルとして使用される。ＲＡＣＨ手順では、メッセージ１においてＵＥは自身のランダムアクセスリアンブル伝達を送信し；メッセージ２においてｇＮＢは自身のランダムアクセス応答を送信し；メッセージ３において、ＵＥは自身のスケジュールされたＵＬ伝達を送信し；メッセージ４において、ｇＮＢは競合解決で返答する。このＲＡＣＨ手順が、図２に示されている。該攻撃は、悪意のある送信側ＵＥであるＵＥ１が、同時に当該ＲＡＣＨアクセスに対して競合している他のＵＥから自身を区別するために、メッセージ３にランダムなビットシーケンスｘを含めることを許可されていると想定している。ｇＮＢが競合解決メッセージで返答する場合、該ｇＮＢは悪意のある送信側ＵＥ１から受信されたビットシーケンスｘをメッセージ４に含めなければならないので、他の悪意のある受信側ＵＥ２は該ビットシーケンスを受信できる。このことは、基地局がメッセージ４をブロードキャストするために実現可能となる。このようにして、悪意のある送信装置ＵＥ１は悪意のある受信装置ＵＥ２にメッセージを送信することができる。

【0077】

メッセージ２及び４は、基本送信モード（例えば、ブロードキャストＳＲＢ）で送信されることに留意されたい。メッセージ２はＵＥに対し、メッセージ１を送信するために該ＵＥにより選択された送信スロットから導出されるＲＡ－ＲＮＴＩを使用してアドレス指定されることに注意すべきである。メッセージ２において、ｇＮＢはＵＥにＴＣ－ＲＮＴＩ（１６ビット長）を割り当てる。ビットシーケンスｘは、４８ビット長であって４０ビット長のランダムに選択された値を含む競合解決ＩＤ（ＣＲＩ）として示される。

【0078】

Ｓｐａｒｒｏｗ攻撃に対処する１つの方法は、ＵＥから受信されたビットシーケンスｘを取り出し、ランダム値のソルトｓと連結されたｘに対して関数Ｈ（）、すなわち、Ｈ（ｘ｜ｓ）を計算することであり（例えば、Ｈ（）は暗号化ハッシュ関数であり得る）、ここで、｜は連結を意味する。次いで、ｇＮＢはＨ（ｘ｜ｓ）を｛又は、Ｈ（ｘ｜ｓ）の幾つかのビット、例えば最下位ビット若しくはＵＥに対してランダムな幾つかのビットを｝ソルトｓと一緒にメッセージ４で送信する。この場合、上記ソルトは、メッセージ４が実際に自身を意図したものであるかをどの様にチェックすべきかについてのＵＥに対するヒントとして機能する。ＵＥは、受信されたソルトｓと連結されたメッセージ３で送信した自身の値ｘの計算が、受信されたＨ（ｘ｜ｓ）と等しいことをチェックしなければならないからである。

【0079】

Ｈ（ｘ｜ｓ）の出力は切り縮めることができ（例えば、ｋ個の最下位ビットのみが送信される）、幾つかのビットのみを送信することができ（Ｋイレイジャ）、又は幾つかのエラーを導入することができる（Ｋエラー）。例えば、Ｋイレイジャの場合、削除されるビットを通知する必要がある。このことは、Ｈ（ｘ｜ｓ）と同じ長さ、例えばＬビット長のマスクを使用して実行できる。

【0080】

上記解決策における第１の問題は、ソルトｓ及び／又はマスクの送信が追加の帯域幅を必要とすると共に、その長さも衝突の確率に影響を与えることである。特に、文献［１］に詳述された解決策は、２Ｌ＋Ｓ－Ｋを送信することを要し、ここで、ＬはＨ（ｘ｜ｓ）の長さ及びマスクの長さを指し、Ｓはソルトの長さを指し、Ｋ＜ＬはＨ（ｘ｜ｓ）から送信されないビットの数である。しかしながら、互換解決策の場合、４０ビットのみが利用可能である（ＣＲＩの長さに対応する）。

【0081】

上記の解決策における第２の問題は、これら解決策がＲＡＣＨ手順の間における特定の隠れ通信攻撃に対する解決策を述べるものである一方、まだ記載されておらず、したがってまだ解決されていない更なる隠れ通信チャネル攻撃が存在することである。例えば、悪意のある送信側及び受信側のＵＥは、タイミングアドバンスコマンド及びＲＡ－ＲＮＴＩフィールドを利用して、ＲＡＣＨ手順の最初の２つのメッセージのみを使用して隠れ態様で通信することが説明されるであろう。この隠れ通信攻撃は、ＴＡベースの隠れ通信攻撃と呼ばれる。

【0082】

本発明のこの態様の現在の定義によれば、以下の２つのフィーチャのうちの少なくとも１つを含む。

【0083】

本発明のこの態様の第１のフィーチャは、幾つかの解決策（例えば、文献［１］［２］における）で必要とされる要素（ソルト及びマスク）を如何にして暗黙的に送信し、これら要素が如何なる追加の帯域幅も費やさないようにするかを記述することにある。これにより、文献［１］［２］における帯域幅の必要性を、２Ｌ＋Ｓ－ＫビットからＬ－Ｋビットに減少させることが可能になる。

【0084】

本発明のこの態様の第２のフィーチャは、ＴＡベースの隠れ通信攻撃に対処する解決策を説明することにある。

【0085】

文献［１］において、隠れ通信攻撃は、ＲＡＣＨ手順の第３メッセージにおける競合解決ＩＤの操作に基づいて説明されている。同様の隠れ通信攻撃は、ＲＡＣＨ手順の第１メッセージの送信時点を操作することにより達成され得る。すなわち、ＵＥが僅かに早く又は遅く送信した場合、ｇＮＢは異なるタイミングアドバンス値（１２ビットでエンコードされる）を割り当て、該値はＲＡＣＨ手順のメッセージ２（ＲＡＲ）でブロードキャストされるであろう。悪意のある送信側ＵＥは、これを次のように実行できる。ステップ１において、悪意のある送信側ＵＥはＰＲＡＣＨリクエスト（ＲＡＣＨ手順における第１メッセージ）を送信し、ｇＮＢの応答（ＲＡＲ、ＲＡＣＨ手順の第２メッセージ）から、割り当てられたタイミングアドバンス（ＴＡ）値を知る。悪意のある送信側ＵＥは、この動作を１回又は複数回実行して、ｇＮＢが該ＵＥに割り当てるＴＡ値の良好な推定値を得ることができる。ステップ２において、悪意のある送信側ＵＥが、ｇＮＢが該ＵＥに割り当てるＴＡ値を知ると、該悪意のある送信側ＵＥがＰＲＡＣＨメッセージの送信タイミングを修正して、ｇＮＢが該ＵＥに該ＵＥの好きな任意のＴＡ値を割り当てるようにすることが可能になる。この能力によれば、悪意のある送信側ＵＥ及び悪意のある受信側ＵＥが、この隠れチャネルを介してデータを送信するための以下のような例示的プロトコルに合意したと想定できる。ステップ１）で、送信側ＵＥは、所与の期間（例えば１分）内のＮ個のリクエスト（例えば、Ｎ＝１）に対して、ｇＮＢに最大値に等しい又は最大値に近いＴＡ値を強制的に割り当てさせる。例えば、ＴＡ値が１２ビット長であり得る場合、送信側ＵＥはｇＮＢに２進数で１１１１ １１１１ ００００に等しい又はそれより大きいＴＡ値を割り当てるように強制する。ステップ２）で、送信側ＵＥが、ｇＮＢが最大値に等しい又は最大値に近いＴＡで応答するようにうまく処理したら、該送信側ＵＥは、最上位ビット（複数の最上位ビット）が長い距離を示し、送信側ＵＥが受信側ＵＥに送信したいデータをより下位のビットが示すようなＴＡ値でｇＮＢが応答するようなタイミングで、ＰＲＡＣＨを送信する。例えば、ＴＡコマンドフィールドで送信される、可能性のあるＴＡ値は、
１１ ＡＡＡＡ ＡＡＡＡ ＹＹ
であり得、ここで、２つの最上位ビットは１に設定されて、ＵＥがｇＮＢから遠いことを示し、Ａで示されたビットはメッセージを送信するために使用され、Ｙに設定されたビットは無視される（これらは、ＰＲＡＣＨを受信する際のｇＮＢにおける可能性のある時間の不正確さにより生じ得るからである）。この例において、送信側ＵＥは、受信側ＵＥにより理解され得るＲＡＲメッセージのＴＡコマンドフィールド内で有用なデータのバイト（ＡＡＡＡ ＡＡＡＡ）をｇＮＢにブロードキャストさせるために、２つのＰＲＡＣＨメッセージを必要とする。

【0086】

上記ＴＡベースの隠れ通信チャネルは、例えば、悪意のある送信側ＵＥ及び悪意のある受信側ＵＥが特定のＲＡ－ＲＮＴＩの使用に同意する場合、更に強化され得る。これが当てはまる場合、上記チャネルの信頼性及び能力が増加する。受信側ＵＥが非常に大きなＴＡ値で特定のＲＡ－ＲＮＴＩにアドレス指定されたＲＡＲメッセージを観察した場合、受信側ＵＥはメッセージの発信元を一層信頼性のある態様で特定できるからである。該ＴＡベースの隠れ通信チャネルに対する解決策は、上記実施形態で提示された解決策とは異なる必要があり得る。主な理由は、競合解決ＩＤはランダムに選択できるが、ＴＡ値は本来的にＵＥとｇＮＢとの間の通信チャネルに関連し、アップリンクフレームがダウンリンクフレームと良好に整列されることを保証するからである。

【0087】

衛星、すなわち非地上ネットワークに配置されたアクセス装置とランダムアクセス手順を実行することは、地上ネットワークにおけるものとは異なるパラメータ及びフィールドサイズを必要とし得ることに注意すべきである。例えば、タイミングアドバンス値は、端末装置（ＵＥ）とアクセス装置との間の大きな距離のため、より長いフィールドサイズ、例えば１２ビットを超えるフィールドサイズを必要とし得る。このことは、このようなフィールドの隠れ通信チャネルを可能にするための使用を容易にし得る。

【0088】

このＴＡベースの隠れ通信チャネルに対処するための第１の実施形態は、ＲＡＣＨを実行しているＵＥが当該セルの予想される通信範囲内にあるかをｇＮＢが監視することを必要とする。セルがその位置の周囲の２ｋｍまでのエリアをカバーするように配備されている場合、該カバーエリア外に位置するＵＥから到来する（及び高いＴＡ値に対応する）リクエストは除外されるか、又は少なくとも制限されるべきである。このことは、以下により実行できる。すなわち、１）ｇＮＢを最大許容ＴＡ値（ＴＡ閾値）で以って構成する。例えば、これは、配備の間に又は運用の間に、例えばコアネットワークから又はネットワーク管理センターから実行することができる。運用の間において、２）ｇＮＢは、到来するＰＲＡＣＨメッセージに関する所要のＴＡ値を計算し、ＴＡ閾値よりも大きなＴＡ値を必要とするものを除外する、すなわち応答しない。これが起きた場合、３）ｇＮＢはアラームを、管理機能に向けて、例えば、可能性のあるセキュリテイ事象の分析を実行する機能に向けてレポートすることもできる。拡張として、それが散発的に発生する場合、ｇＮＢはＴＡ閾値より大きいＴＡ値を受け入れることもできるが、複数の斯様なＴＡ値がバーストで検出された場合、これらを除外すべきである。

【0089】

このＴＡベースの隠れ通信チャネルに対処するための第２の実施形態は、ＲＡＲメッセージ内の割り当てられたＴＡ値（及び／又は使用されたＲＡ－ＲＮＴＩ等の関連する通信パラメータ）のパターンを分析し、これらを予期されるものと比較することができる。この目的を達成するために、ｇＮＢは、時間の経過に伴うＴＡ値（及び／又はＲＡ－ＲＮＴＩ）の分布の履歴データ記録を保持することができる。これには、例えば、日中、週の日、月の関数としてのＴＡ値の分布（平均値、中央値、最大値、最小値等）が含まれ得る。この履歴データ記録は、ｇＮＢに保存することができ、又は例えばコアネットワークにおけるデータ分析機能（ＤＡＦ）に供給することもできる。ｇＮＢ又はＤＡＦは、到来するＰＲＡＣＨメッセージの算出されたＴＡ値を、例えば、これらをクラスタリングし、通常の値から外れるクラスタを識別することにより分析することができる。この検出は、例えば、主成分分析、又はカイ二乗検定を実行して例えば過去のＴＡ値及び新しいＴＡ値の分布が同じ分布に従うかをチェックすることに基づくものとすることができる。

【0090】

このＴＡベースの隠れチャネルに対処するための第３の実施形態において、基地局は、受信されたＰＲＡＣＨメッセージに対応するＴＡ値（ＴＡ＿ｒｅａｌ）を計算し、該値にランダム変数Ｒを加算して、ＲＡＣＨ手順の第２メッセージでＵＥに送信されるＴＡ値がＴＡ＿ｒｅａｌ＋Ｒとなるようにする。例えば、ＴＡ値が１２ビット長であり、Ｒ値が６ビット長（例えば、－３２と３１との間の値）である場合、これにより、送信側ＵＥから受信側ＵＥにデータを送信するために使用できる有効ビットの数が減少されるであろう。Ｒを加算することにより生じる初期的不正確さは、後のプロトコル交換で除去される。ｇＮＢはＭＡＣ－ＣＥを介してＵＥの最初的に割り当てられたＴＡ値を更新できるからである。タイミングアドバンスコマンドは ＭＡＣ－ＣＥにおいて僅か６ビットである。この実施形態において、ｇＮＢは、ＵＥの実際のＴＡ値を考慮した適切なスケジューリング選択を行うことにより、追加されたＲ値を考慮してＲＡＣＨ手順のメッセージ３（及びその後のメッセージ）の受信エラーを回避することができる。その理由は、ＵＥがＲの加算により正確ではないＴＡ値を使用し、したがって、このことが、２つのＵＥの２つのフレームがｇＮＢに到着する、例えば、これらフレームの一方がＵＥのメッセージ３であり得る一方、他方のフレームが他のＵＥからのアップリンクメッセージであり得るというような状況につながり得るからである。ｇＮＢは割り当てられたＲ値を認識しているため、該ｇＮＢは自身のリソース割り当てスケジュールを、これら２つのＵＥに適応させて、フレームの衝突を回避できる。

【0091】

上記実施形態は、メッセージ１及び３がＵＥからｇＮＢへの単一のメッセージＡへと結合され、メッセージ２及び４がｇＮＢからＵＥへの単一のメッセージＢへと結合される場合、２ステップＲＡＣＨにも当てはまる。

【0092】

更に、当該基礎となる原理は、３ＧＰＰ（登録商標）及び他の標準化団体の他の無線システムにも適用される。例えば、３ＧＰＰ（登録商標）は、範囲を拡大するために統合アクセスバックホール（ＩＡＢ）ネットワークにおけるＵＥ又は基地局等の中継装置の使用を研究している。このような使用例においては、ＭｉｔＭ攻撃者が、例えばリモートＵＥと中継ＵＥとの間にも位置し得る。これらの状況において、ＭｉｔＭ攻撃者は、提案された又は同様の技術により検出及び回避できる。

【0093】

更に、安全なランダムアクセス手順のための提案された技術は、そのようなアクセスプロセスが使用され得る全てのタイプの無線ネットワークで実装することができる。例えば、当該技術は、セルラ無線通信標準、特に第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（登録商標））の５Ｇ又は６Ｇ仕様を使用して通信する装置に適用できる。

【0094】

このように、当該無線通信装置は、健康監視用の低電力医療センサ、病院又は緊急対応者用の医療（緊急）診断及び治療装置、仮想現実（ＶＲ）ヘッドセット等を含む、携帯電話、車両（車対車（Ｖ２Ｖ）通信又はもっと一般的な車対全て（Ｖ２Ｘ）通信のための）、Ｖ２Ｘ装置、ＩｏＴハブ、ＩｏＴ等の種々のタイプの装置であり得る。当該アクセス装置は、基地局、輸送手段搭載基地局等であり得、該輸送手段は海上、地上又は飛行輸送手段、衛星、ＵＡＶ等であり得る。

【0095】

更に、本発明は、複数の無線（例えば４Ｇ／５Ｇ）接続されたセンサ又はアクチュエータノードが関わる医療用途又は接続されたヘルスケア、無線（例えば４Ｇ／５Ｇ）接続された機器が例えばビデオ等の特定の平均データレートの連続したデータストリームを適時消費又は生成する医療アプリケーション又は接続されたヘルスケア、超音波、Ｘ 線、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング装置、リアルタイム患者センサ、医療要員により使用されるオーディオ、音声又はビデオストリーミング装置、無線、モバイル若しくは固定のセンサ若しくはアクチュエータノードを含む一般的なＩｏＴアプリケーション（例えば、スマートシティ、物流、農業等）、緊急サービス及び重要な通信アプリケーション、Ｖ２Ｘシステム、高周波数（例えば、ミリ波）ＲＦを使用した５Ｇセルラネットワークに対する改善されたサービス範囲のためのシステム、及び中継が使用される５Ｇ通信の何らかの他のアプリケーション分野に適用できる。

【0096】

開示された実施形態に対する他の変形例は、当業者によれば、請求項に記載された発明を実施する際に、図面、本開示及び添付請求項を精査することにより理解し、実施することができる。請求項において、「有する（含む）」という文言は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載されている幾つかの項目の機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。上記記載は、本発明の特定の実施形態を詳述したものである。しかしながら、本文において上記内容がどの様に詳細に見えても、本発明は、多くの態様で実施することができ、したがって開示された実施形態に限定されるものではないことが理解されるであろう。本発明の特定のフィーチャ又は態様を説明する際の特定の用語の使用は、この用語が、該用語が関連する本発明のフィーチャ又は態様の如何なる特定の特徴をも含む如くに制限されるよう本明細書で再定義されていることを意味するものと解釈すべきではないことに留意されたい。更に、「Ａ、Ｂ及びＣのうちの少なくとも１つ」という表現は、離接的であると、すなわち「Ａ及び／又はＢ及び／又はＣ」であると理解されるべきである。

【0097】

単一のユニット又は装置は、請求項に記載されている幾つかの項目の機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
図１～図３に示されたもの等の記載された処理は、

【0098】

と同様である。図１から図３に示した機能は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は関連する通信装置又はアクセス装置の専用ハードウェアとして、各々、実装することができる。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に、又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体により記憶及び／又は配布することができるのみならず、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してのように、他の形態で配布することもできる。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】