BR112019019943A2

BR112019019943A2 - método para gerenciar uma conexão de um dispositivo de equipamento de usuário

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Publication number: BR112019019943A2
Application number: BR112019019943A
Authority: BR
Inventors: Schmidt Andreas; Hans Martin
Original assignee: Ipcom Gmbh & Co Kg
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2020-04-28
Also published as: JP2020513173A; US20210282060A1; EP4236458A1; US11363505B2; CN116567853A; CN110495244B; WO2018189253A1; US20220279397A1; EP3414972B1; EP3414972A1; CN110495244A; JP6984827B2; US11743783B2; RU2734694C1

Abstract

a presente invenção fornece um método para gerenciar uma conexão de um dispositivo de equipamento de usuário, ue, com uma rede de base, sendo o dispositivo de ue capaz de estabelecer uma conexão com a rede de base usando uma rede de sistema de comunicação móvel e estabelecer uma conexão com a rede de base por via de uma rede que não seja a rede do sistema de comunicação móvel, o método compreendendo tendo estabelecido uma primeira conexão com a rede de base por via rede que não seja a rede do sistema de comunicação móvel, em resposta ao recebimento de um requerimento a partir de uma estação base do sistema de comunicação móvel para estabelecer uma segunda conexão com a estação base por via da rede que não seja a rede do sistema de comunicação móvel, informar a rede de base sobre uma suspensão temporária da primeira conexão e armazenar informação de contexto da primeira conexão para uma futura retomada da primeira conexão.

Description

MÉTODO PARA GERENCIAR UMA CONEXÃO DE UM DISPOSITIVO DE EQUIPAMENTO DE USUÁRIO [0001] A presente invenção refere-se à configuração de múltiplas conexões para um dispositivo móvel ou equipamento de usuário (UE), como a chamada conexão 3GPP e uma conexão não 3GPP.

[0002] Enquanto a arquitetura da rede de base (CN) 5G ainda não está fixada em padronização, pode se esperar que várias funções e interconexões entre funções estejam presentes na arquitetura. A Fig. 1 mostra uma arquitetura de CN simplificada com apenas os elementos e interfaces de rede que são relevantes para a descrição da presente invenção.

[0003] Um dispositivo de equipamento de usuário, UE, em geral acessa uma CN 3GPP através de uma rede de acesso que pode ser uma rede de acesso por rádio (RAN). Se a rede de acesso por rádio for definida pelo 3GPP, por exemplo, uma rede de acesso por rádio 5G, a rede de acesso fornece uma conexão a uma função de gerenciamento de acesso e mobilidade (AMF). A conexão é denominada N2. O AMF pode, como todos os elementos representados na Fig. 1, estar presente várias vezes em uma única CN. Em geral, um AMF é selecionado para um UE no registo do UE na rede e apenas um AMF é responsável por um único UE. O AMF, como todos os elementos da CN, pode se comunicar com outro elemento da CN através de uma infraestrutura de roteamento, mostrada na Fig. 1 como uma função de interconexão e roteamento (IRF). Por exemplo, o AMF se conecta a uma base de dados do inscrito na entidade de gerenciamento de dados universal (UDM) para autenticar um registro de UE, para receber informações sobre serviços inscritos e para obter credenciais de segurança usadas para comunicação com o UE.

[0004] Um UE, ao entrar em uma rede móvel celular, conecta-se ao (R)AN e, a partir daí, a um AMF selecionado para requerer o registro na CN. Após a autenticação entre o UE e o AMF para o qual o AMF se

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2/23 comunica com o UDM, ο UE é registrado e pode requerer serviços. A interface de comunicação lógica entre o UE e seu AMF selecionado é nomeada N1, que compreende a interface para a rede de acesso e ο N2 para o AMF. A interface N1 é mostrada na Fig. 1 com linhas tracejadas para enfatizar sua natureza lógica em várias interfaces físicas diferentes. Caso a distribuição de dados a uma rede de dados (DN) ocorra, por exemplo, para a internet, o UE requer a configuração de uma conexão apropriada, uma denominada sessão PDU, a partir do (R)AN através de uma interface N3 para uma ou mais funções de plano de usuário (UPF) e, a partir deste, por via de uma interface N6 para a rede de dados. A ativação de contexto apropriada nas UPFs, assim como a alocação de recursos de rede é feita por uma função de gerenciamento de sessão (SMF) através de uma interface N4. A SMF é selecionada pelo AMF de acordo com os dados do inscrito, a rede de dados a ser contatada e a carga de rede atual. Uma função de aplicação (AF) pode fornecer políticas da rede e pode comunicarse com os servidores de aplicação na rede de dados para adaptar a qualidade de serviço prestado ao UE.

[0005] Caso o UE precise configurar múltiplas conexões à mesma rede de dados, por exemplo, para a qualidade diferente de serviço ou ao longo de endereços de rede diferentes, as UPFs iguais ou diferentes podem estar envolvidas e os SMFs iguais ou diferentes podem ser responsáveis. Caso o UE precise configurar múltiplas conexões a redes de dados diferentes de maneira semelhante, as UPFs e SMFs iguais ou diferentes podem estar envolvidas. Por outro lado, geralmente há apenas um AMF responsável pelo UE.

[0006] O sistema 3GPP define vários mecanismos de acesso por rádio que integram de maneira rígida técnicas de rádio de rede local sem fio (WLAN) e técnicas de rádio 3GPP, como LTE. Isso é vantajoso para o operador de rede, uma vez que as tecnologias de acesso sem licença podem ser combinadas com os serviços oferecidos pelo operador.

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Exemplos desses mecanismos são os chamados LTE-WLAN Aggregation (LWA) e LTE WLAN Radio Level Integration com IPSec Tunnel (LWIP). GB 2 541 392 A descreve um exemplo de LWA. Além disso, o 3GPP TR 21.914 VO.3.0 descreve aspectos do LWA e do LWIP.

[0007] Ambos os mecanismos usam LTE e WLAN para troca de dados entre uma estação base e um UE em paralelo. A interface de rádio LTE é usada para troca de controle e dados de usuário, enquanto a interface de rádio WLAN é usada apenas para troca de dados de usuário. Um UE indica para o eNB sua capacidade de executar LWA, LWIP e detalhes sobre medições baseadas em WLAN. O eNB pode configurar um chamado conjunto de mobilidade WLAN, que é um conjunto de pontos de acesso WLAN com os respectivos parâmetros (faixas de frequência, SSID, parâmetros de segurança) entre os quais o UE pode se mover enquanto mantém a conexão WLAN ao eNB.

[0008] Para o LWA, o ponto de acesso WLAN pode ser integrado à estação base LTE (eNodeB, eNB) ou pode ser conectado ao eNB. O eNB pode ser conectado a um grupo de pontos de acesso WLAN. A transferência de dados pelos portadores pode ser alternada entre LTE e WLAN, ou seja, apenas uma das tecnologias de acesso LTE ou WLAN é usada para um único portador de cada vez, ou um portador pode ser dividido, ou seja, ambas as tecnologias de acesso podem ser usadas simultaneamente.

[0009] Para o LWIP, os princípios básicos são os mesmos. A principal diferença para o LWA é que os pontos de acesso de WLAN herdados podem ser usados para o LWIP, ou seja, não são necessárias alterações nos pontos de acesso que estão atualmente no mercado. Os pontos de acesso da WLAN são vinculados por meio de um túnel IPsec ao eNB. Nesse cenário, apenas a chave do portador é usada para o LWIP (ou seja, o portador dividido não é suportado).

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4/23 [0010] No futuro, outras tecnologias poderão ser especificadas para acoplar de maneira rígida as tecnologias de acesso de rádio da rede celular implantadas em bandas de frequência dedicadas (de propriedade do operador) com tecnologias de acesso sem fio usando bandas de frequência disponíveis gratuitamente, como WLAN.

[0011] O acoplamento rígido é realizado e controlado pela rede de acesso por rádio celular, ou seja, é completamente oculto da rede de base. Nesse caso, para a CN, um UE é conectado por via de uma rede de acesso por rádio 3GPP, independentemente de a rede de acesso envolver ou não distribuição WLAN.

[0012] As redes móveis celulares consistem, em geral, em redes de acesso e uma rede de base, conforme mostrado na Fig. 1. As redes de acesso fornecem, principalmente, acesso por rádio celular a um dispositivo móvel, por exemplo, por via de GSM, UMTS ou LTE. As redes de acesso adicionais podem fornecer acesso por via de acesso por rádio de curto alcance, por exemplo, WLAN, ou acesso fixo ou por satélite a dispositivos móveis ou fixos. As redes de base fornecem, em geral, funcionalidade completa para configurar, controlar e manter conexões de rádio para dispositivos.

[0013] A rede de base fornece mecanismos que não são específicos de acesso, por exemplo, autenticação, autorização e auditoria (AAA) de dispositivos e/ou inscritos, mobilidade entre redes de acesso e roteamento entre as redes de acesso e redes de dados externos.

[0014] No caso de um UE estar acessando uma rede de base por meio de diferentes redes de acesso simultaneamente, por exemplo, via LTE e WLAN, as redes de acesso individuais geralmente não têm conhecimento de outras redes de acesso usadas, ou seja, as redes de acesso são implantadas independentemente uma da outra. Na próxima geração de redes móveis, a chamada rede de quinta geração (5G), uma

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5/23 separação estrita entre as redes de acesso e a rede de base é importante para permitir a escalabilidade independente das redes.

[0015] O 3GPP define várias redes de acesso para acessar a rede de base 3GPP, por exemplo, GSM, UMTS, HSPA, LTE, LTE-A e, no futuro próximo, uma rede de acesso 5G. Estas redes são desenvolvidas para trabalhar especificamente sob controle da rede de base 3GPP. As respectivas estações base suportam mecanismos de segurança da rede de base e são configuradas e mantidas pelo operador da rede de base ou de um terceiro de confiança. Como resultado, a rede de acesso 3GPP pode ser confiável pela rede de base.

[0016] Adicionalmente, a rede de base 3GPP é configurada para suportar redes de acesso que podem não estar configuradas e mantidas por qualquer operador confiável, podendo também residir fora do domínio do operador. Essas tecnologias de acesso são coletivamente denominadas como acesso não 3GPP (N3GPP) e podem, então, ser denominadas como acesso N3GPP não confiável caso não haja relação de confiança entre a rede de base e a rede de acesso.

[0017] Um exemplo de arquitetura de rede incluindo as tecnologias de acesso (R)AN e N3GPP é representado na Figura 2. A figura mostra os elementos de rede da Fig. 1 que fornecem acesso a uma CN por via de tecnologias de acesso 3GPP ((R)AN). Além disso, a Fig. 2 mostra o UE da Fig. 1 conectado à CN por via de um acesso não 3GPP (acesso N3GPP, por exemplo, WLAN). A WLAN é um nó não confiável; portanto, a própria WLAN se conecta a uma função de interoperabilidade de acesso não-3GPP (N3IWF) que pode acumular várias redes de acesso não-3GPP não confiáveis (apenas uma é mostrada na Fig. 2). A N3IWF é um dispositivo que pode ser mantido pelo operador e, portanto, pode ser confiável.

[0018] O estado atual da padronização do acesso não-3GPP a uma rede de base 5G descreve a seguinte funcionalidade a ser executada

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6/23 para acessar a rede de base a partir de urn UE per via de acesso N3GPP não confiável, por exemplo, WLAN:

O UE adquire a conectividade IP a partir do ponto de acesso WLAN e executa uma seleção de um N3IWF.

Depois disso, o UE estabelece uma associação de segurança com o N3IWF selecionado usando segredos pré-compartilhados do UICC do UE. O N3IWF seleciona um AMF apropriado, pede para autenticar o UE ou seu respectivo assinante e recebe credenciais de segurança. Essas credenciais são a contrapartida daquelas geradas pelo UICC e constroem a base para a associação de segurança com o UE. O UE e o N3IWF configuram um túnel IPsec para que o UE possa se comunicar com segurança com o N3IWF pela WLAN não confiável.

O N3IWF se comunica com o AMF através de uma interface N2. Esta relação é uma interface geral independente de acesso entre redes de acesso e as funções de AMF, isto é, é basicamente idêntica à interface N2 que conecta uma estação base 5G à função de AMF.

Uma vez que o túnel de IPsec entre UE e N3IWF e a interface N2 são configurados de maneira segura, o UE tem rota que constitui sua conexão lógica ao AMF, denominado N1. Esta rota pode ser uma rota alternativa à interface N1 estabelecida sobre a (R)AN.

O UE pode agora requisitar conexões de configuração a uma rede de dados (DN) por meio de funções UP através de WLAN não confiável.

[0019] Como descrito acima, o sistema 3GPP oferece acesso à WLAN, além de uma tecnologia de acesso por rádio 3GPP de duas maneiras completamente diferentes. A primeira maneira é um acoplamento rígido das tecnologias de acesso WLAN e 3GPP sob controle da rede de acesso 3GPP e basicamente invisível para a rede de base. A segunda maneira é um acesso alternativo à rede de base via WLAN através de um N3IWF sem controle por rádio por 3GPP, mas com segurança adicionada

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7/23 entre UE e N3IWF e independente de outras tecnologias de acesso, por exemplo, 3GPP.

[0020] Os dispositivos móveis atuais e possivelmente também futuros fornecerão a capacidade de acesso à WLAN por via de um módulo WLAN integrado, incluindo a família de padrões IEEE 802.11 MAC e PHY e uma camada de radiofrequência apropriada e uma ou mais antenas para a respectiva banda de radiofrequência da WLAN.

[0021] A natureza da tecnologia de acesso WLAN impede que um módulo WLAN implementado em um UE seja usado para conexões com mais de um ponto de acesso por vez, pelo menos não sem restrições significativas em cada uma das conexões. Em outras palavras, um módulo WLAN integrado em um dispositivo móvel fornece conexões com um único ponto de acesso, mas não pode fornecer conexões com dois ou mais pontos de acesso.

[0022] Como resultado, um dispositivo móvel com capacidade de comunicação WLAN integrada e com ambas as técnicas, o acoplamento rígido das tecnologias de acesso WLAN e 3GPP e o acesso WLAN a uma CN 3GPP por um N3IWF, implementadas, pode ser capaz de fornecer apenas um dos esses recursos e não os dois ao mesmo tempo. Consequentemente, não há meios de controlar ou coordenar ativamente o uso de ambos os métodos para conectar-se a uma rede de base 3GPP através da tecnologia de acesso baseada em WLAN.

[0023] O 3GPP TS 23.402 descreve apenas um comportamento fixo de um UE que se depara com configurações conflitantes para o uso de sua capacidade WLAN para acesso LWA/LWIP e N3GPP à CN através de WLAN. A solução nesse relatório descritivo, ou seja, a solução atualmente pública e implantada, baseia-se em prioridades nas quais uma seleção pelo usuário do UE tem precedência sobre o controle de rede e, no caso de nenhuma seleção do usuário ter ocorrido, o acoplamento da WLAN à rede de acesso tem precedência sobre o acesso WLAN à CN.

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8/23 [0024] Tais disposições não fornecem funções de coordenação e controle para agir e reagir em diferentes cenários de uso, com o módulo WLAN sendo um recurso escasso compartilhado entre rede de acesso, rede de base e provavelmente outras redes fora do escopo de 3GPP (por exemplo, redes WLAN privadas).

[0025] O documento US 2009/0080391 A1 descreve uma rede de base e uma rede de acesso por rádio, além de uma rede WLAN, com uma QoS para vários portadores sendo negociada. O documento US 2016/0219470 A1 descreve a capacidade de descarregamento de uma conexão PDN para controle e gerenciamento de interoperabilidade LTEWLAN. O documento US 2014/0341138 A1 descreve a alocação de endereço diferido em caso de interoperabilidade entre acesso não 3GPP e núcleo de pacote evoluído. O documento US 2007/0249352 A1 descreve um sistema e método para otimizar o procedimento de autenticação durante transferências de sistema entre acessos.

[0026] Especialmente, métodos flexíveis ou dinâmicos que permitem a ocupação com base em decisões em conceder uma capacidade de WLAN tanto para (R)AN acoplada rígido quanto N3GPP CN acessar e reavaliar as decisões com base em mudanças na ocupação ou alocação de recursos não são conhecidos.

[0027] A presente invenção fornece um método para gerenciar uma conexão de um dispositivo de equipamento de usuário, UE, com uma rede de base, sendo o dispositivo de UE capaz de estabelecer uma conexão com a rede de base usando uma rede de sistema de comunicação móvel e estabelecer uma conexão com a rede de base por via de uma rede que não seja a rede do sistema de comunicação móvel, o método compreendendo ter estabelecido uma primeira conexão com a rede de base por via rede que não seja a rede do sistema de comunicação móvel, em resposta ao recebimento de um requerimento a partir de uma estação base do sistema de comunicação móvel para estabelecer uma segunda

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9/23 conexão com a estação base por via da rede que não seja a rede do sistema de comunicação móvel, informando a rede de base sobre uma suspensão temporária da primeira conexão e armazenando informação de contexto da primeira conexão para uma futura retomada da primeira conexão.

[0028] Em um aspecto adicional, a invenção fornece um método em uma entidade de rede de base de uma rede de sistema de comunicação móvel de gerenciamento de uma conexão com um dispositivo de equipamento de usuário, UE, a rede de sistema de comunicação móvel compreendendo uma estação base para o estabelecimento de uma primeira ligação do dispositivo de UE com a rede de base por via da rede de sistema de comunicação móvel, e uma função de interoperabilidade para estabelecer uma segunda conexão do dispositivo de UE com a rede de base por via de uma rede que não seja a rede de sistema de comunicação móvel, o método compreendendo estabelecer a segunda conexão com o dispositivo de UE através de função de interoperabilidade; e, em resposta a uma mensagem recebida a partir do dispositivo de UE, suspendendo a segunda conexão por via de função de interoperabilidade enquanto armazena informação de contexto para a segunda conexão, pendente de uma retomada da segunda conexão enquanto se comunica com o dispositivo de UE através da primeira conexão.

[0029] Uma suposição prévia para todos os aspectos desta invenção é um UE que é capaz de acessar uma rede de base de um sistema de comunicação móvel através de uma ou mais redes de acesso do sistema de comunicação móvel, por exemplo, por via de uma RAN. Além disso, o UE é capaz de acessar a rede de base por meio de uma ou mais redes que não estão totalmente sob controle do sistema de comunicação móvel (N3GPP), por exemplo, uma WLAN. Os termos RAN e N3GPP são usados a seguir para distinguir as tecnologias de acesso controlado por rede móvel daquelas não controladas por rede móvel. O N3GPP pode ser

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10/23 uma WLAN, mas esta invenção não se limita a nenhuma tecnologia de acesso específica, ou seja, também podem ser usadas outras tecnologias que constituem um recurso limitado e que são usadas ou na RAN ou para acessar diretamente a CN, mas não ambos.

[0030] Em algum momento no registro da rede ou em uma configuração de conexão de recurso de rádio ou dentro de um procedimento semelhante, o UE envia suas capacidades de rádio para a RAN, as capacidades compreendendo informações sobre a capacidade do UE de executar integração RAN e WLAN acoplada de maneira rígida. O UE também pode ter informações armazenadas que suportam o UE no acesso à CN via WLAN, as informações de suporte podem ter sido recebidas a partir da CN durante ou após um procedimento de registro prévio como resultado de um requerimento de tais informações pelo UE ou como um resultado do fornecimento de informações de capacidade de acesso à WLAN à CN. Alternativamente, as informações de suporte podem ser armazenadas em um UICC, recebidas impressas com o UICC ou recebidas via transmissão de rede para UICC a partir da rede móvel.

[0031] Em um primeiro aspecto da invenção, um UE tem uma conexão N3GPP via WLAN para uma rede de base e, em resposta ao UE que recebe um requerimento de uma estação base de uma RAN para configurar uma conexão WLAN à estação base, o UE fornece informações à rede de base sobre uma suspensão temporária da conexão N3GPP via WLAN e o UE armazena informação de contexto relacionada à conexão N3GPP.

[0032] Em outras palavras, enquanto uma conexão N3GPP é configurada entre o UE e a rede de base, a estação base requer ao UE que configure uma conexão WLAN à estação base. Em vez de liberar o contexto entre o UE e a rede de base ou recusar a conexão WLAN à estação base, o UE informa a rede de base sobre suspensão da conexão e os dois lados mantêm o respectivo contexto. Isso permite que o UE e a

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11/23 rede de base retomem a conexão rapidamente quando o módulo WLAN é liberado pela RAN sem perder tempo para restabelecer a conexão, etc.

[0033] O requerimento a partir da estação base pode ser uma mensagem de configuração da estação base compreendendo configuração da conexão com a estação base pelo menos parcialmente via WLAN, por exemplo, de acordo com o recurso LWA ou LWIP. A informação fornecida à rede de base pode ser feita sobre a conexão N3GPP via WLAN. A informação fornecida à rede de base pode ser feita sobre a RAN. O UE pode ser configurado pela rede de base durante a configuração da conexão N3GPP para informar a rede de base da maneira descrita.

[0034] O UE configura e mantém uma conexão IPsec com uma entidade da rede de base (N3IWF) sobre a conexão N3GPP por via de WLAN, a manutenção compreendendo a emissão de mensagens de keep alive à entidade para determinar vitalidade da conexão quando nenhum dado de usuário é trocado entre o UE e a entidade; e o UE, enquanto suspende a conexão de N3GPP via WLAN que suspende a transmissão de mensagens de keep alive, enquanto mantém e armazena o contexto IPsec.

[0035] Em outras palavras, o contexto que é armazenado e rearmazenado na retomada da conexão é uma associação de segurança IPsec para economizar o tempo de configuração da associação de segurança após a retomada.

[0036] Em um segundo aspecto da invenção, em resposta à liberação da conexão WLAN para a estação base, o UE retoma a conexão N3GPP via WLAN com a rede de base usando a WLAN usada antes da suspensão da conexão N3GPP.

[0037] Em outras palavras, depois que a WLAN do UE não é usada pela RAN, a conexão N3GPP é restaurada a partir de onde foi suspensa.

[0038] Em uma modalidade, o UE recebe valores de limite a partir da estação base e libera a conexão de WLAN de forma autônoma

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12/23 com base em medições de sinal WLAN que excede ou cai abaixo do limite. Em outras palavras, o UE compara a intensidade do sinal WLAN com os limites recebidos e diminui autonomamente com base na comparação da ligação WLAN com a estação base. Os sinais WLAN podem compreender a WLAN da estação base, bem como uma ou mais WLANs adequadas para retomar a conexão N3GPP, de modo que o UE esteja habilitado para comparar a qualidade e o benefício esperado dos dois cenários de uso de sua capacidade de WLAN. O UE fornece medições para a estação base, as medições compreendem medições de sinais de uma WLAN que é adequada para retomar a conexão N3GPP via WLAN e em resposta o UE recebe a partir da estação base um requerimento para liberar a conexão WLAN para a estação base. Em outras palavras, a estação base requer que o UE deixe cair a conexão WLAN baseada em RAN, dependente, pelo menos em parte, da qualidade de recepção da WLAN N3GPP. Isso permite que a RAN compare o benefício do uso de WLAN acoplada de maneira rígida com o benefício esperado de descarregar o tráfego por meio de uma conexão N3GPP. Este método também pode ser aplicado se a WLAN N3GPP for uma WLAN doméstica. Em outras palavras, a RAN pode ser informada por meio de relatórios de medição sobre a qualidade da recepção da WLAN doméstica e com base nisso, a RAN pode liberar uma conexão de interoperabilidade de WLAN para liberar o hardware WLAN do UE para uso na WLAN doméstica do usuário. O princípio é, naturalmente, aplicável também a todos os pontos de acesso Wi-Fi públicos ou privados da WLAN.

[0039] Em um aspecto adicional da invenção, em resposta à liberação da conexão WLAN para a estação base, o UE determina uma WLAN adequada para retomar a conexão N3GPP com a CN, conecta-se com essa WLAN adequada e retoma a conexão N3GPP com a rede de base.

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13/23 [0040] Em outras palavras, após a WLAN do UE não ser utilizada pela RAN, a conexão N3GPP é restaurada utilizando uma WLAN diferente que é selecionada após determinação da adequação da WLAN para retomar a N3GPP.

[0041] Em mais um aspecto adicional da invenção, em resposta à liberação da conexão WLAN para a estação base, o UE determina que nenhuma WLAN é adequada para retomar a conexão N3GPP com a rede de base e o UE fornece informação para a rede de base sobre a conexão N3GPP a ser liberada (ou não retomável) e o UE libera a conexão N3GPP.

[0042] Em outras palavras, se, após a liberação do recurso de WLAN pela RAN, nenhuma WLAN adequada estiver disponível para a retomada da conexão N3GPP, a rede é informada, para que possa deletar os respectivos contextos armazenados e o UE delete o contexto armazenado. Liberar a conexão N3GPP compreende deletar a informação de contexto armazenada no UE.

[0043] Em um aspecto adicional da invenção, o UE que recebe a partir da rede de base (por exemplo, como parte da configuração da conexão N3GPP via WLAN) um valor de timer e em resposta à suspensão da conexão N3GPP via WLAN, iniciando um timer e liberando a conexão N3GPP (e deletar a informação de contexto armazenada) quando o cronômetro expirar de acordo com o valor de cronômetro recebido.

[0044] Em outras palavras, o contexto armazenado no UE e na rede para retomar a ligação N3GPP é válido apenas durante um tempo especificado, o tempo especificado e configurado pela rede de base.

[0045] Em um aspecto da invenção, uma rede de base que mantém uma conexão com um UE, pelo menos em partes, sobre uma WLAN e em resposta a receber do UE uma informação sobre a suspensão da conexão, suspendendo a conexão enquanto armazena informação de contexto relacionada à conexão e retomando a conexão usando a informação de contexto acionada pelo UE.

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14/23 [0046] Aqui, a rede de base configura e mantém uma conexão IPsec com o UE sobre a conexão N3GPP sobre uma WLAN, a manutenção compreendendo a emissão de mensagens de keep alive ao UE para determinar vitalidade da conexão quando nenhum dado de usuário é trocado entre o UE e a rede de base; e a rede de base, enquanto suspende a conexão de N3GPP via WLAN que suspende a transmissão de mensagens de keep alive, enquanto mantém e armazena o contexto IPsec.

[0047] A rede de base deleta o contexto e libera a conexão com o UE em resposta ao recebimento de informações do UE de que a conexão não será retomada. A rede de base transmite um valor de cronômetro para o UE e libera a conexão e deleta o contexto com base no valor de cronômetro.

[0048] Um UE tendo pelo menos duas conexões com uma rede de base, pelo menos uma conexão sendo uma conexão N3GPP via WLAN e pelo menos outra conexão sendo uma conexão RAN; o UE tendo uma primeira conexão lógica através da conexão N3GPP via WLAN através da rede de base para uma rede de dados, o UE determinando uma carga de tráfego de dados na primeira conexão lógica e em resposta ao recebimento, a partir de uma estação base de uma RAN um requerimento de configuração de uma conexão WLAN com a estação base, determinando se deve aceitar ou recusar o requerimento da estação base da RAN com base na carga de tráfego de dados determinada.

[0049] Em outras palavras, se existir uma sessão PDU entre o UE e uma rede de dados que é roteada por uma conexão N3GPP via WLAN e a RAN requerer a conexão da WLAN à estação base, o UE poderá levar em consideração o tráfego na sessão PDU para decidir se deve seguir o requerimento. Se atualmente houver tráfego significativo de dados entre o UE e a rede de dados, o requerimento poderá ser recusado para não atrapalhar a transmissão de dados.

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15/23 [0050] Em outro aspecto da invenção, o UE pode, em um cenário semelhante ao descrito acima, determinar se deve aceitar ou recusar o requerimento da estação base da RAN com base em se, para todas as primeiras conexões lógicas com uma rede de dados em uma conexão N3GPP via WLAN, é estabelecida uma segunda conexão lógica com a rede de dados através de uma RAN.

[0051] Em outras palavras, um UE apenas aceita deixar cair ou suspender conexões N3GPP via WLAN se também existir uma conexão com respectiva rede de dados sobre a RAN. Este é o caso se a conexão N3GPP foi usada para descarregar dados da RAN, mas ainda existe uma conexão baseada em RAN, provavelmente devido à qualidade e/ou confiabilidade das demandas de serviço. Se for esse o caso, a capacidade de WLAN do UE pode ser usada para aprimorar a conexão RAN e usá-la para continuar a troca de dados com a rede de dados.

[0052] Os dois aspectos acima podem ser aprimorados pelo fato de que o UE adapta as informações de capacidade do UE em relação às técnicas de acoplamento rígido de WLAN e RAN que são enviadas para a estação base pelo UE. O UE pode transmitir apenas a capacidade de acoplamento rígido, se a carga de tráfego de dados nas conexões N3GPP via WLAN for baixa ou se existirem rotas alternativas via RAN para todas as conexões com as redes de dados. Caso contrário, a RAN será informada de que o UE não é capaz de recursos de interoperabilidade de WLAN.

[0053] Um UE tendo pelo menos duas conexões com uma rede de base, pelo menos uma conexão sendo uma conexão N3GPP via WLAN e pelo menos outra conexão sendo uma conexão RAN; o UE tendo uma primeira conexão lógica através da conexão N3GPP via WLAN através da rede de base para uma rede de dados, o UE determinando uma carga de tráfego de dados na primeira conexão lógica e em resposta ao recebimento, a partir de uma estação base, de um requerimento de uma RAN para configuração de uma conexão WLAN com a estação base, requerendo que

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16/23 a rede de base configure uma segunda conexão lógica sobre a RAN através da rede de base com a rede de dados.

[0054] Em outras palavras, se existir uma sessão PDU entre o UE e uma rede de dados que é roteada por uma conexão N3GPP via WLAN e a RAN requerer a conexão da WLAN à estação base, o UE pode requerer à rede de base que configure uma rota alternativa via RAN para a rede de dados. Isso é benéfico, pois a transferência de dados entre o UE e a rede de base pode continuar pela RAN.

[0055] Agora serão descritas modalidades preferenciais da invenção, apenas a título de exemplo, com referência às figuras anexas, nas quais:

A Fig. 1 é um diagrama esquemático de uma arquitetura de rede que compreende redes de acesso e uma rede de base;

A Fig. 2 é uma representação esquemática da rede da Fig. 1 mostrando entidades de acesso em mais detalhes;

A Fig. 3 é um primeiro diagrama de sequência de mensagem.

A Fig. 4 é um segundo diagrama de sequência de mensagem; e

A Fig. 5 é um terceiro diagrama de sequência de mensagem.

[0056] A seguir, são descritos diagramas de sequência de mensagens que ilustram a invenção. As sequências de mensagens são mostradas em exemplo entre entidades de uma rede que podem ser semelhante ou idêntica à rede representada na Fig. 1.

[0057] As Fig. 3 a 5 mostram as seguintes entidades de rede e a respectiva mensagem explicada em mais detalhes abaixo.

[0058] Um UE que pode ser um dispositivo móvel equipado com meios para comunicação em uma rede móvel celular de uma ou mais dentre as técnicas de acesso por rádio conhecidas ou desenvolvidas GSM, UMTS, HSPA, LTE ou 5G. O UE também é equipado com técnicas de comunicação sem fio de curto alcance, como rede local sem fio (WLAN ou

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WiFi), implementada com qualquer combinação das séries de padrões IEEE 802.11, Bluetooth, ZigBee etc.

[0059] Vários pontos de acesso WLAN, mostrados como duas caixas denominadas WLAN nas figuras. Os pontos de acesso podem oferecer uma conexão WLAN pública, uma conexão WLAN doméstica ou podem ser de propriedade de uma operadora de rede e implantados por ela, por exemplo, a operadora de uma rede móvel celular. Os pontos de acesso WLAN oferecem acesso sem fio a uma ou mais redes que fornecem pelo menos uma conexão com um nó agregador da rede de base.

[0060] O nó de agregação é nomeado N3IWF para o gateway de pacote de dados da próxima geração nas figuras. O nó pode se comunicar com os dois pontos de acesso WLAN por via de qualquer conexão de rede, por exemplo, redes DSL e IP. O N3IWF é capaz de estabelecer uma associação de segurança com o UE através dos pontos de acesso WLAN. Além disso, o N3IWF é um nó que pode ser confiável pela rede de base de um operador e que pode se comunicar com uma ou mais funções do plano de controle (AMF SMF UDM) e uma ou mais funções do plano de usuário (UPF) na rede de base. As funções de controle e plano de usuário residem nos nós da rede de base.

[0061] As figuras também mostram uma rede de acesso por rádio (RAN) da rede móvel celular. O RAN compreende uma ou mais estações base (BS) que são mostradas coletivamente em um bloco denominado RAN/BS. O RAN também pode se comunicar com os nós de controle e plano de usuário da rede de base. Um dos serviços que uma rede de base oferece a seus usuários é a provisão de um serviço de dados entre o UE por via de uma rede de acesso (RAN ou WLAN e N3IWF) e uma ou mais UPFs para uma rede de dados (DN) mostrada como o bloco mais à direita nas figuras.

[0062] Um pré-requisito para todas as modalidades a seguir é mostrado na Fig. 3. Um UE configura duas conexões com uma rede de

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18/23 base, uma conexão sobre N3GPP (WLAN) e outra sobre acesso por rádio celular (RAN). Os dois processos de configuração de conexão podem ser realizados pelo UE e a rede em ordem arbitrária e em momentos arbitrários ou simultaneamente. A Fig. 3 mostra como exemplo a configuração de conexão N3GPP por primeiro e a conexão RAN em segundo.

[0063] O UE seleciona uma WLAN oferecida por um ou mais pontos de acesso e adquire conectividade IP. O respectivo endereço IP é alocado pelo ponto de acesso WLAN, um N3IWF ou qualquer outro nó de rede que geralmente oferece um serviço DHCP para esse fim. O endereço IP é comunicado ao UE e o UE pode entrar em contato com o N3IWF para estabelecer uma associação de segurança e, assim, configurar um túnel IPsec entre o UE e o N3IWF. Para configurar a associação de segurança, o N3IWF precisa autenticar o UE. Portanto, ele requer que a rede de base, especialmente o AMF, requeira autenticação e autorização do UE e receba credenciais para o estabelecimento da associação de segurança.

[0064] Quando uma conexão segura entre o UE e o N3IWF é configurada, o UE pode enviar mensagens para a rede de base (as chamadas mensagens NAS) de acordo com o protocolo de comunicação UE-AMF. O UE pode se registrar na rede através da conexão N3GPP.

[0065] Após o registro bem-sucedido, o UE pode requerer serviços, por exemplo, a configuração de uma sessão da PDU para uma rede de dados específica (DN). As funções do plano de controle na rede de base configuram uma função do plano de usuário para rotear pacotes a partir do UE para a DN, o N3IWF pode ser fornecido com filtros ou regras apropriados para pacotes de roteamento e transferência de dados pode ocorrer entre o UE e a DN.

[0066] Para configurar uma conexão RAN à rede de base, o UE requer a configuração de uma conexão à RAN (a chamada Conexão RRC). Durante a configuração da conexão RRC, o UE pode informar o RAN sobre seus recursos, incluindo os recursos para executar LWA, LWIP ou qualquer

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19/23 outra técnica que acople o acesso à WLAN e ao rádio celular no nível de RAN. Com uma conexão RRC estabelecida, o UE pode registrar a conexão RAN na rede de base e requerer serviços como explicado acima. Por exemplo, um serviço de transferência de dados para a outra rede de dados que não é mostrado na Fig. 3 é requerido e concedido.

[0067] Agora, olhando para a Fig. 4, a transferência de dados pode estar em andamento entre o UE e a rede de dados. O procedimento começa na etapa 1: o RAN configura o UE para usar uma das técnicas de trabalho em WLAN que o UE indicou para suportar. A configuração pode compreender um horário de início para aplicar a nova configuração ou a configuração pode ser para início imediato.

[0068] De acordo com esta modalidade, o UE informa a rede de base sobre a necessidade de suspender a conexão N3GPP. O UE pode enviar uma mensagem informando o AMF sobre a suspensão da conexão N3GPP, que é aplicável a todas as conexões lógicas que o UE possui sobre o acesso à WLAN ou o UE indica todas as sessões da PDU que são impactadas pela interface de suspensão mais N1 ao AMF sobre N3GPP.

[0069] A mensagem ou mensagens que contêm as informações de suspensão podem ser enviadas pelo UE através do acesso N3GPP ao AMF antes da aplicação da nova configuração RAN. Essa mensagem passará o N3IWF e essa entidade poderá reagir à mensagem imediatamente. Alternativamente, o AMF informa o N3IWF em uma etapa 3 sobre a suspensão da conexão com o UE.

[0070] As mensagens para o AMF podem, alternativamente, ser enviadas pelo UE pela RAN. Especialmente se a configuração a partir da estação base for aplicada rapidamente, para que não haja tempo para transmitir uma mensagem pela WLAN, essa alternativa será aplicada. Pode ser previsto no UE decidir por qual o caminho enviar a mensagem para o AMF, dependendo do tempo restante antes que a comunicação WLAN com

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20/23 a estação base precise ser estabelecida. Como resultado, a etapa 3 é necessária neste caso para informar o N3IWF sobre a suspensão.

[0071] Como resultado da suspensão, o N3IWF mantém a associação de segurança e também suspende o envio de mensagens de keep alive para o UE. Por outras palavras, o N3IWF aceita o UE inacessível sem deletar a associação de segurança. O N3IWF pode iniciar um cronômetro após o qual todo o contexto referente ao UE, incluindo as associações de segurança, é deletado.

[0072] O AMF também mantém toda a informação de contexto do UE em relação à conexão N3GPP, para que após o restabelecimento da conexão WLAN ao N3IWF, o UE possa se comunicar com o AMF. O AMF também informa na etapa 4 (que pode ocorrer antes ou após a etapa 3) as funções do plano de usuário envolvidas para suspender as respectivas sessões de PDU, ou seja, para não encaminhar dados recebidos a partir da rede de dados para o UE, mas armazenar os dados e informar o AMF sobre dados de downlink pendentes.

[0073] O UE, em algum momento, estabelecerá a interoperabilidade de RAN/WLAN conforme requerido pela estação base. Essa etapa não está numerada, como é bem conhecida e pode ocorrer a qualquer momento após a configuração ser recebida pelo UE da estação base.

[0074] Após algum tempo, indicado por uma linha dupla horizontal na Fig. 4, o RAN pode liberar a interoperabilidade da WLAN. Vários motivos podem levar à liberação do acoplamento RAN-WLAN. Pode ser que a quantidade de dados a ser transferida pela RAN seja reduzida, a conexão WLAN com a estação base não seja suficiente para seus critérios de qualidade ou a conexão com a RAN precise ser alterada, por exemplo, devido à transferência e, após a alteração, nenhuma interoperabilidade de WLAN está disponível. O exemplo da estação base pode enviar uma

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21/23 reconfiguração para o UE indicando a liberação da conexão WLAN na etapa 5 da Fig. 4.

[0075] Agora, devido ao contexto armazenado no UE e no N3IWF, a conexão N3GPP pode ser retomada a partir de onde foi suspensa. Se a mesma WLAN estiver disponível e tiver intensidade de sinal suficiente, o UE poderá usar diretamente a mesma WLAN para entrar em contato com o N3IWF e AMF e retomar a conexão na etapa 6a. Alternativamente, o UE seleciona outra WLAN. Talvez seja necessário adquirir a conectividade IP antes de poder entrar em contato com o N3IWF e o AMF para reiniciar a conexão na etapa 6b. As funções do plano de usuário são informadas sobre a retomada das respectivas sessões da PDU e a transferência de dados pode ocorrer.

[0076] Uma abordagem alternativa é ilustrada de maneira exemplar na Fig. 5, que novamente pressupõe que os procedimentos da Fig. 3 tenham ocorrido e que a transferência de dados ocorra entre o UE e pelo menos uma DN por uma conexão N3GPP por WLAN.

[0077] Na etapa 1 novamente a RAN configura o UE para usar uma das técnicas de interoperabilidade de WLAN que o UE indicou para suportar.

[0078] Em resposta à recepção da reconfiguração, o UE requer configurar uma sessão PDU adicional para a DN sobre RAN, a fim de não perder a capacidade de transferência de dados com a DN. O requerimento pode ser enviado pela conexão N3GPP na etapa 2a. ou via RAN na etapa 2b. Depois disso, o UE pode requerer a liberação das sessões da PDU impactadas pelo N3GPP na etapa 3a. ou via RAN na etapa 3b.

[0079] Alternativamente às etapas 2a. e 3a. ou 2b. e 3b., respectivamente, o UE pode requerer a alteração da técnica de acesso (ou em outras palavras, a conexão N3) para as sessões de PDU impactadas de N3GPP para RAN. Esta alternativa não é mostrada na figura 5. Isso resultaria em uma etapa combinada 2 e 3 em uma nova etapa 2' chamada

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22/23 requerimento de modificação de sessão de PDU enviada via N3GPP ou RAN.

[0080] A rede pode, como resultado, informar o N3IWF para que libere a associação de segurança e/ou túneis IPsec para o UE na etapa 4. A rede também pode depender de uma detecção de dead peer baseada em mensagem de keep alive ou baseado em cronômetro no N3IWF e abster-se da etapa 4.

[0081] A rede também pode, nas etapas 5, liberar as sessões de PDU que são impactadas pela liberação da conexão N3GPP.

[0082] Na etapa 6. a sessão de PDU alternativa requerida é configurada pela RAN entre o UE e a rede de dados. Esta etapa pode incluir a etapa 5. (liberação e configuração simultânea) ou a etapa 6. pode compreender uma modificação de sessão de PDU na qual as sessões existentes de PDU na rede de dados são modificadas para refletir a rota a partir de UPF para o UE via RAN em vez do N3IWF.

[0083] A transferência de dados pode continuar entre o UE e a DN após a instalação ou modificação bem-sucedida da sessão de PDU. Se a transferência de dados pela RAN usa a WLAN ou tecnologia celular dentro da RAN, é uma decisão da RAN. O acoplamento rígido de ambas as tecnologias permite ambas e a decisão não é um aspecto desta invenção.

[0084] Uma abordagem alternativa não mostrada em nenhuma figura é uma combinação dos procedimentos mostrados nas Fig. 4 e Fig. 5. O UE pode decidir requerer a configuração de uma nova sessão de PDU para uma DN via RAN, como mostrado na etapa 2a/b na Fig. 5, mas ainda requerer retomar e não liberar as sessões de PDU que passam pelo N3GPP via WLAN. Isso permitiría que o UE retornasse rapidamente ao descarregamento da WLAN via N3GPP assim que a RAN liberasse a conexão WLAN e talvez não tivesse recursos suficientes para cobrir a sessão de PDU recém-estabelecida com a DN.

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23/23 [0085] Se o UE requer uma configuração de uma nova sessão de PDU como resultado do RAN que requer a interoperabilidade da WLAN, pode ser decidido no UE com base na carga de tráfego na respectiva sessão de PDU.

[0086] A ideia de suspender as sessões de PDU e/ou relaxar os cronômetros N3IWF para permitir que o UE não seja alcançável por um tempo limitado também pode ser implementada com o único objetivo de se preparar para uma falha na interoperabilidade da WLAN baseada em RAN. Ou seja, o UE pode receber uma configuração do RAN para iniciar as técnicas de interoperabilidade da WLAN e informar o N3IWF e/ou o AMF para aguardar antes de liberar a conexão N3GPP via WLAN apenas para permitir que o UE use a conexão se a interoperabilidade da WLAN não funcionar. Pode ser esse o caso se a estação base fundamentar sua decisão em medições antigas ou insuficientes fornecidas pelo UE. Os procedimentos seriam muito parecidos com os descritos com relação às Figuras 3 e 4. Somente os temporizadores seriam reduzidos e a UPF pode não ser informado sobre a suspensão das sessões de PDU. Em vez disso, apenas o N3IWF permitiría um pouco de ausência do UE, após a qual o UE pode voltar e reutilizar a associação de segurança e o registro com o AMF pelo N3GPP.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método em um dispositivo de equipamento de usuário, UE para gerenciar uma conexão do dispositivo de UE a uma rede de base, o dispositivo de UE sendo capaz de estabelecer uma conexão com a rede de base usando uma rede de sistema de comunicação móvel 3GPP e de estabelecer uma conexão com a rede de base por via de uma rede não-3GPP usando a transmissão de área local sem fio e/ou tecnologias de recepção, o método caracterizado pelo fato de que compreende:

ter estabelecido uma primeira conexão não-3GPP com a rede de base em resposta ao recebimento de um requerimento de uma estação base do sistema de comunicação móvel para estabelecer uma segunda conexão com a estação base usando a transmissão de área local sem fio e/ou tecnologias de recepção, informar a rede de base sobre uma suspensão temporária da primeira conexão não-3GPP e armazenar informação de contexto da primeira conexão não-3GPP para uma futura retomada da primeira conexão não-3GPP.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, ao armazenar informação de contexto da primeira conexão não-3GPP para uma futura retomada da primeira conexão, o dispositivo de UE se comunica com a rede de base por via da estação base.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o requerimento a partir da estação base é uma mensagem de configuração.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o informe é realizado através da primeira conexão não-3GPP.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o informe é realizado através de uma conexão de comunicação móvel 3GPP.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de UE armazena informação de contexto IPsec como a informação de contexto.

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7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a segunda conexão pode ser liberada autonomamente pelo dispositivo de UE com base em medições de nível de sinal ou em resposta a um requerimento a partir da estação base.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que se após liberação da segunda conexão, a primeira conexão não-3GPP não pode ser restabelecida, o dispositivo de UE fornece informação à rede de base para liberar a primeira conexão não-3GPP por via do sistema de comunicação móvel 3GPP.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a informação de contexto é armazenada por um tempo predeterminado e deletada se a suspensão temporária se estender além do tempo predeterminado.
10. Método em uma entidade de rede de base de uma rede de sistema de comunicação móvel 3GPP para gerenciar uma conexão com um dispositivo de equipamento de usuário, UE, a rede de sistema de comunicação móvel 3GPP compreendendo:

uma estação base para estabelecer uma primeira conexão 3GPP do dispositivo de UE com a rede de base por via da rede de sistema de comunicação móvel 3GPP, e uma função de interoperabilidade para estabelecer uma segunda conexão não-3GPP do dispositivo de UE com a rede de base por via de uma rede não3GPP, o método caracterizado pelo fato de que compreende:

estabelecer a segunda conexão com o dispositivo de UE através da função de interoperabilidade;

e em resposta a uma mensagem recebida a partir do dispositivo de UE, suspender a segunda conexão por via da função de interoperabilidade e armazenar informação de contexto para a segunda conexão enquanto se comunica com o dispositivo de UE por via da primeira conexão.

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11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a rede do sistema de comunicação móvel 3GPP envia periodicamente mensagens de keep-alive para manter a segunda conexão enquanto tem a segunda conexão com o dispositivo de UE através da função de interoperabilidade; e deixa de enviar as mensagens de keep-alive enquanto suspende a segunda conexão com o dispositivo de UE através da função de interoperabilidade.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a informação de contexto é deletada em resposta a uma recepção de uma mensagem a partir do dispositivo de UE indicando que a segunda conexão não será retomada.
13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a informação de contexto é deletada após um tempo predeterminado se a segunda conexão não for retomada.