[发明专利]空口密钥的管理方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种空口密钥的管理方法和系统。

背景技术

3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)在Release7中采用了OFDM和MIMO技术完成HSDPA(High Speed DownlinkPacket Access，高速下行链路分组接入)和HSUPA(High Speed Uplink PacketAccess，高速上行链路分组接入)的未来演进道路HSPA+。HSPA+是3GPPHSPA(包括HSDPA和HSUPA)的增强技术，为HSPA运营商提供低复杂度、低成本的从HSPA向LTE平滑演进的途径。

HSPA+通过采用高阶调制(下行64QAM、上行16QAM)、MIMO以及高阶段调制与MIMO的结合等技术，提升了峰值数据速率与频谱效率。另一方面，为了更好的支持分组业务，HSPA+还采用了一系列其它增强技术来达到增加用户容量、降低时延、降低终端耗电，更好地支持IP语音通信(VOIP)以及提升系统的多播/广播能力等目标。

相比较于HSPA，HSPA+在系统架构上将RNC的功能下放到基站NodeB，形成完全扁平化的无线接入网络架构，如图1所示。此时称集成了完全RNC功能的Node B为Evolved HSPA Node B，或者简称Node B+。SGSN+为进行了升级能支持HSPA+功能的SGSN。ME+为能支持HSPA+功能的用户终端设备。演进的HSPA系统能够使用3GPP Rel-5和以后的空口版本，对空口的HSPA业务没有任何修改。采用这种方案后，每个Node B+都成为一个相当于RNC的节点，具有Iu-PS接口能够直接与PS CN连接，Iu-PS用户面在SGSN终结，其中如果网络支持直通隧道功能，Iu-PS用户面也可以在GGSN终结。演进的HSPA Node B之间的通信通过Iur接口执行。Node B+具有独立组网的能力，并支持完整的移动性功能，包括系统间和系统内切换。

由于扁平化后，用户面数据可以不经过RNC，直接到达GGSN，这意味着用户平面的加密和完整性保护功能必须前移至Node B+。目前爱立信提出的HSPA+安全密钥层次结构如图2所示。其中，K、CK(Ciphering Key，即加密密钥)和IK(Integrity Key，即完整性密钥)的定义与UMTS(UniversalMobile Telecommunications System，通用移动通信系统)中完全一致。即K是存储于AuC(Authentication Center，鉴权中心)和USIM(UNIVERSALSUBSCRIBER IDENTITY MODULE，通用订阅者身份模块)中的根密钥，CK和IK是用户设备与HSS进行AKA(Authentication and Key Agreement，认证和密钥协定)时由K计算出的加密密钥和完整性密钥。在UMTS中，RNC即使用CK和IK对数据进行加密和完整性保护。由于HSPA+架构中，将RNC的功能全部下放到基站Node B+，则加解密都需在Node B+处进行。而Node B+位于不安全的环境中，安全性不是特别高。因此HSPA+引入了一个类似于EUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，演进的通用陆地无线接入网络)的密钥层次，即UTRAN密钥层次(UTRANKey Hierarchy)。在UTRAN密钥层次结构中，中间密钥K_ASMEU是HSPA+新引入的密钥，由CK和IK推导生成。进一步地，K_ASMEU生成CK_U和IK_U，其中CK_U用于加密用户面数据和控制面信令，IK_U用于对控制面信令进行完整性保护。

但是目前的3GPP标准中，现有技术中没有一种对K_ASMEU、CK_U和IK_U的生成和分发方法。

在HSPA+架构中，我们将Node B+看做Node B和RNC的结合，二者是一个物理实体，但是仍然是2个不同的逻辑实体。因此本发明中支持HSPA+密钥层次的Node B+也可以等同为UMTS中进行了升级的RNC，即我们可以称之为RNC+。

发明内容

本发明提供的空口密钥的管理方法和系统，实现空口密钥的生成和分发。

为达到上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：