CN104272671A - 数据分组的上行链路和下行链路期间的无连接传输的方法和系统 - Google Patents

数据分组的上行链路和下行链路期间的无连接传输的方法和系统 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于使用无连接传输在用户设备(UE)的闲置状态期间在无线蜂窝网络中的数据分组的上行链路-下行链路传输的方法和系统。所述方法在无线电接入网络(RAN)节点和服务网关(SGW)之间建立S1公共载波,并在SGW和分组数据网络网关(PGW)之间建立S5公共载波。所述方法在UE和RAN节点之间定义被修改的Uu接口。所述方法将数据分组与UE标识符(ID)和路由信息相附接来作为分组头信息，以使用所建立的公共载波和被修改的Uu接口独立地以自持续方式将数据分组路由通过无线蜂窝网络。所述方法通过提供完整性和加密防护来保护数据分组。方法消除了专用载波设立的成本并减少Uu接口上的信令开销，从而改进UE的网络效率和电池寿命。

Description

数据分组的上行链路和下行链路期间的无连接传输的方法和系统
技术领域
本发明涉及分组切换(PS)网络中的数据转移，更具体地，涉及使用无连接方法的不频繁或频繁小数据转移。
背景技术
在今日不断发展的移动市场中，大部分买家追求的是高端用户设备(UE)。UE加载有多种应用。UE上的这些应用中的多数在后台运行并且不频繁地向和从无线蜂窝网络进行小量的数据交换。这改变了分组切换长期演进(LTE)网络的基本假定，即，总是存在大块的数据转移。打开UE上的应用，诸如电子邮件同步、股票市场更新、天气更新、将活跃消息保持到服务器、请求服务器(聊天/社交网络服务器)回显(ping)更新是在不用用户介入的情况下UE与服务器通信时应用的几个示例。通过无线蜂窝网络向和从服务器进行小量的数据交换的通信本质上是不频繁的。
已有的方法要求UE从闲置状态转变到连接状态，即使是对于这类涉及小量的数据交换的不频繁的通信也是如此。LTE中已有的方法要求UE在UE、无线电接入网络(RAN)节点、和核心网络实体之间建立传统(legacy)专用的演进分组系统(EPS)载波(bearer)(无线电载波、S1载波和S5/S8载波)。专用的载波是指UE、RAN节点和核心网络实体之间的逻辑或实质的连接。建立的用于UE的传统专用的载波可以是默认的载波或专用的载波。无线电载波在UE和RAN节点之间运输EPS载波的数据分组。S1载波在RAN节点和核心网络中的服务网关(SGW)实体之间运输EPS载波的数据分组。S5/S8载波在核心网络中的SGW和分组数据网络网关(PGW)实体之间运输EPS载波的数据分组。在用于由UE所建立的每个EPS载波的无线电、S1和S5/S8载波之间存在一对一的映射。该端对端的EPS载波实现服务的协商好的服务质量(QoS)。
发明内容
技术问题
用于专用载波的建立的信令开销与被转移的数据(不频繁的小数据)量相比非常高，影响无线蜂窝网络的数据转移效率。此外，随着如生成与无线蜂窝网络不频繁地交换的小量数据的功率计的机器类型通信(MTC)设备的增加，致使信令拥塞。
大量这类MTC设备尝试切换到连接状态以用于设立用于小量的数据交换的专用EPS载波。这可致使信令拥塞，并增加无线蜂窝网络资源的消耗。采用已有的方法，频繁的切换到连接状态还消耗UE的电池。
解决方案
本文的实施例的主要目标是提供用于在用户设备(UE)的闲置状态期间，使用无连接传输模式针对数据分组的上行链路(UL)和下行链路(DL)传输在无线蜂窝网络的无线电接入网络(RAN)节点和服务网关(SGW)之间，以及进一步在SGW和分组数据网络网关(PGW)之间建立公共载波的方法和系统。
本发明的另一目标是提供将路由信息附接到数据分组，以便以自持续的方式对在建立的公共载波上的数据分组进行路由的方法。
本发明的另一目标是提供在无连接传输模式期间利用在UE和RAN节点之间的被修改的Uu接口的方法。
本发明的另一目标是提供使UE能够从面向传统连接的传输模式切换到无连接传输模式的无连接的指示符(CL-指示符)。
本发明的另一目标是提供用于在无连接传输模式期间针对上行链路-下行链路(UL-DL)传输采用完整性和/或加密防护来保护数据分组的方法。
相应地，本发明提供用于由至少一个用户设备(UE)在无线蜂窝网络中使用无连接传输模式的数据分组的上行链路(UL)和下行链路(DL)传输的方法，其中方法包括针对无连接传输模式在无线蜂窝网络中建立公共载波。进一步地，方法包括提供无连接指示(CL-指示)以用于在无连接传输模式中处置数据分组。此外，方法包括将路由信息、UE标识符(UEID)、安全上下文标识符中的至少一个附接到数据分组来作为分组头信息以独立地以自持续方式将数据分组路由通过无线蜂窝网络。方法还包括利用在至少一个UE和无线蜂窝网络的至少一个无线电接入网络(RAN)节点之间的被修改的Uu接口，以用于无连接传输模式的数据分组的UL传输和DL传输。
相应地，本发明提供用于使用无连接传输模式的至少一个用户设备(UE)的数据分组的上行链路(UL)和下行链路(DL)传输的无线蜂窝网络，其中无线蜂窝网络包括多个无线电接入网络(RAN)节点、移动性管理实体(MME)、至少一个服务网关(SGW)、以及至少一个分组数据网络网关(PGW)。进一步地，无线蜂窝网络被配置为在无线蜂窝网络中建立公共载波以用于无连接传输模式。进一步地，无线蜂窝网络被配置为提供无连接指示(CL-指示)以用于在无连接传输模式中处置数据分组。此外，无线蜂窝网络还被配置为将路由信息、UE标识符(UE ID)、安全上下文标识符中的至少一个附接到数据分组来作为分组头信息以独立地以自持续方式路由数据分组。此外，无线蜂窝网络被配置为利用在至少一个UE和至少一个无线电接入网络(RAN)节点之间的被修改的Uu接口，以用于无连接传输模式的数据分组的UL传输和DL传输。
相应地，本发明提供用于使用无连接传输模式的数据分组的上行链路(UL)和下行链路(DL)传输的用户设备(UE)，其中UE包括集成电路。进一步地，集成电路包括至少一个处理器和至少一个存储器。进一步地，存储器包括电路内的计算机程序代码。至少一个存储器和计算机程序代码与至少一个处理器使UE发送无连接指示(CL-指示)，以指示服务RAN节点在无连接传输模式中处置数据分组。进一步地，UE被配置为将网关标识符(GW ID)、安全上下文标识符、UE标识符(UE ID)中的至少一个附接到数据分组来作为分组头信息，以独立地以自持续的方式路由数据分组。UE进一步被配置为使用被修改的Uu接口与服务RAN节点通信，以用于无连接传输模式的数据分组的UL传输和DL传输。
根据下面的描述和附图将更好地理解本文的实施例的这些和其他方面。然而应理解的是，下面的描述虽然指示了优选实施例和其若干具体细节，但是其是示例性的而非限制性的。可在本文的实施例的范围内做出许多改变和修改而不脱离其精神，并且本文实施例包括所有这类修改。
附图说明
在附图中示出了本发明，其中，同样的参考字母指示各图中的相应部件。参考附图结合下面的描述将更好地理解本文实施例，其中：
图1示出根据本文所公开的实施例的、用于无连接传输模式中的数据分组的上行链路(UL)传输和下行链路(DL)传输的无线蜂窝网络中设立的公共载波；
图2示出根据本文所公开的实施例的、用于无连接传输模式中的数据分组的UL传输的公共载波的建立的时序图；
图3示出根据本文所公开的实施例的、用于无连接传输模式中的数据分组的DL传输的公共载波的建立的时序图；
图4示出根据本文所公开的实施例的、基于使用随机接入-无线电网络临时指示符(RA-RNTI)和临时小区-RNTI(C-RNTI)的已有的随机接入信道(RACH)过程来解释用于无连接传输模式中的上行链路(UL)传输的新Uu接口的时序图；
图5示出根据本文所公开的实施例的、包含用于无连接传输模式的缓冲区状态报告(BSR)和CL-指示符的RACH消息3(RA消息)；
图6a、6b和6c示出根据本文所公开的实施例的、附接有包括被附接的数据分组中的不同位的位置处的UE ID和GW ID的分组头信息的无连接数据分组；
图7示出根据本文所公开的实施例的、采用针对无连接传输模式所保留的新前导序列来分区的例示性RACH前导序列；
图8示出根据本文所公开的实施例的、基于使用无连接-RNTI(CL-RNTI)和C-RNTI的被修改的RACH过程来解释用于无连接传输模式中的UL传输的新Uu接口的时序图；
图9示出根据本文所公开的实施例的、基于使用RA-RNTI和CL-RNTI的被修改的RACH过程来解释用于无连接传输模式中的UL传输的新Uu接口的时序图；
图10示出根据本文所公开的实施例的、基于采用唯一前导序列的优化的RACH过程来解释用于无连接传输模式中的UL传输的新Uu接口的时序图；
图11a和11b示出根据本文所公开的实施例的、解释用于无连接传输模式中的UL传输的无线蜂窝网络的实体之间的网络接入阶层(NAS)级别信令的时序图；
图12示出根据本文所公开的实施例的、解释采用在服务网关(SGW)处更新的UE上下文的、用于无连接传输模式中的DL传输的无线蜂窝网络的实体之间的信令的时序图；
图13示出根据本文所公开的可替代实施例的、解释采用在SGW处更新的UE上下文的、用于无连接传输模式中的DL传输的无线蜂窝网络的实体之间的信令的时序图；
图14a和14b示出根据本文所公开的实施例的、使用UE随机数和基密钥(KASME)的新密钥(KCLT)导出；
图15a和15b示出根据本文所公开的实施例的、使用CLT算法ID和KASME的新密钥(KCLT)导出；
图16a和16b示出根据本文所公开的实施例的、使用MME随机数和KASME的新密钥(KCLT)导出；
图17a和17b示出根据本文所公开的实施例的、使用基站密钥(KeNB)、下一跳(NH)、和KASME的新密钥(KCLT)导出；
图18示出根据本文所公开的实施例的、用于在UE和eNB之间的所保护的数据分组的密钥导出；
图19示出根据本文所公开的实施例的、采用加密算法的加密/解密机制；
图20示出根据本文所公开的实施例的、采用被包括在寻呼中的DL指派信息的在无连接传输模式中的DL传输期间所接收的数据分组；
图21示出根据本文所公开的实施例的、采用被包括在寻呼中的CL-RNTI的、在无连接传输模式中的DL传输期间所接收的数据分组；以及
图22示出根据本文所公开的实施例的、在无连接传输模式中的DL传输期间在公共RNTI上所接收的数据分组。
具体实施方式
参考在附图中示出并在下面的描述中详述的非限制性实施例来更加全面地解释本文的实施例和各种特征和其有利的细节。省略了对众所周知的部件和处理技术的描述，以便不使本文实施例被不必要地混淆。本文所使用的示例仅仅旨在促进对实现本文实施例的理解，并进一步使本领域技术人员能够实现本文的实施例。因此，示例不应被视为对本文实施例范围的限制。
本文的实施例实现用于使用无连接传输模式，在用户设备(UE)的闲置状态期间在无线蜂窝网络中的数据分组的上行链路(UL)和下行链路(DL)传输的方法和系统。方法在无线电接入网络(RAN)节点与服务网关(SGW)之间建立S1公共载波，以及在SGW和分组数据网络网关(PGW)之间建立S5/S8公共载波。方法基于UE和诸如基站、演进NodeB(eNB)等的RAN节点之间的随机接入信道(RACH)过程定义新Uu接口。RACH过程可以是已有的RACH过程(基于竞争)、被修改的RACH过程、或优化的RACH过程等。S1公共载波和S5/S8公共载波在无线蜂窝网络内提供单个逻辑连接，以用于在公共运输信道上将数据分组从由RAN节点所服务的处于闲置状态的所有UE进行运输(路由)。在实施例中，UE使用NAS消息来指示到无线蜂窝网络的无连接传输的支持。在实施例中，携载UE无连接传输模式支持的NAS消息包括但不限于附着请求、跟踪区更新请求。在另一实施例中，UE使用UE能力交换过程来明确地指示无连接传输的支持。
在实施例中，MME使用NAS消息来指示到UE的无连接传输的支持。在实施例中，携载用于无连接传输模式的网络支持的NAS消息是附着接受、跟踪区更新接受中的至少一个。
在实施例中，S5/S8载波可以是在连接状态期间针对UE所建立的已有的载波。方法将数据分组与UE标识符(ID)和/或路由信息和/或安全上下文标识符相附接来作为分组头信息，以使用所建立的公共载波和/或已有的建立的UE载波和新Uu接口来独立地以自持续方式将数据分组路由通过无线蜂窝网络。UE ID是在空中使用的诸如(S-TMSI)等的临时用户身份，因为使用诸如国际移动用户身份(IMSI)的永久UE ID可能形成安全威胁。UE ID用来在无连接传输模式中的UL传输和DL传输期间由无线蜂窝网络中的RAN节点和/或SGW和/或PGW唯一地标识UE。方法针对无连接传输模式，通过使用新密钥KCLT或使用在连接状态中所建立的被保留的接入阶层(AS)安全上下文来提供完整性和/或加密防护，以保护数据分组。KCLT是用于无连接模式业务的防护的密钥。方法保护UE和eNB之间的数据分组。在另一实施例中，方法保护UE和SGW之间的数据分组。在实施例中，安全上下文标识符被包括在数据分组的无连接传输模式中，以确定所使用的安全上下文在UE和无线蜂窝网络之间是相同的。在实施例中，安全上下文标识符包括但不限于演进型密钥集标识符(eKSI)、NCC、用于无连接模式安全上下文识别的由网络所指派的新标识符、用于无连接模式安全上下文识别的安全头(header)。
UE中的上行链路业务流模板(UL-TFT)基于一个或多个过滤器来决定UE是否需要从面向传统连接的传输模式切换到用于UL的无连接传输模式。来自核心网络(CN)的寻呼通知中的无连接指示(CL-指示)向UE通知使用无连接传输模式连接到RAN节点以用于数据分组的下行链路传输。对于UL传输和DL传输二者，UE在RACH过程期间使用CL-指示来指示对服务RAN节点的无连接传输模式的选择。服务RAN节点是UE当前所安置于的RAN节点。
所建立的公共载波和新Uu接口使数据分组能够从UE被转移而无需UE通过建立无线电资源控制(RRC)连接来切换到连接状态，从而避免相关联的信令。用于小量的数据交换(转移)的无连接传输模式减少了RRC信令开销，减少网络拥塞，提供较好的网络使用，并通过减少频繁切换到连接状态来增加UE的电池寿命。
遍及本说明书，术语RAN节点和演进型nodeB(eNB)是可交换使用的。遍及本说明书，安全上下文标识符和演进型密钥集标识符(eKSI)是可交换使用的。
遍及本说明书，术语无线蜂窝网络和LTE网络是可交换使用的。
遍及本说明书，术语数据分组(IP分组)和无连接数据分组是可交换使用的。
LTE网络的实体包括但不限于多个eNB和核心网络，其中核心网络包括但不限于MME、多个SGW、和多个PGW。
所公开的用于无连接传输模式的方法和系统适用于任何用户设备(UE)。UE可以是智能手机、平板电脑、个人数字助理(PDA)、具有LTE无线电的MTC设备等等。
在实施例中，用于小数据交换的无连接传输模式被应用于基于通用移动通信系统(UMTS)的第三代合作伙伴项目(3GPP)无线蜂窝网络。在UMTS的情况中，S1公共载波建立在无线电网络控制器(RNC)和服务GPRS支持节点(SGSN)之间，并且S5/S8公共载波建立在SGSN和网关GPRS支持节点(GGSN)之间。
现在参考附图，更具体地，图1至22，其中，遍及附图地，类似的参考字符始终表示相对应的特征，并且其中示出了优选实施例。
图1示出根据本文所公开的实施例的、用于无连接传输模式中的数据分组的上行链路(UL)传输和下行链路(DL)传输的在无线蜂窝网络中设立的公共载波。示图描绘了安置于eNB 101a的UE 100a、UE 100b和UE 100c，以及安置于eNB 101b的UE 100d、UE 100e和UE 100f。示图还描绘了移动性管理实体(MME)102、SGW 103和PGW 104和IP网络105。
示图描绘了用于UL-DL传输的无连接传输模式的LTE网络环境。新Uu接口被定义在UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f与其各自的服务eNB 101a和eNB101b之间。MME 102选择SGW103和PGW 104，并在eNB 101a、eNB 101b和SGW 103之间建立S1公共载波，并且还在SGW 103和PGW 104之间建立S5/S8公共载波。
在实施例中，这些公共载波由网络静态地和/或手动地建立(例如，使用自组织网络(SON)方法)。
LTE网络实体之间的被修改的Uu接口106和公共载波提供用于路由数据分组的公共逻辑(虚拟)连接。数据分组附接有路由信息和/或UE标识符(UE ID)和/或安全上下文标识符，作为分组头信息以独立地以自持续的方式将数据分组路由通过LTE网络。
所公开的方法在当UE处于闲置状态时向和从UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f提供针对小数据转移的端对端服务。所公开的方法消除了通过切换到无线电资源控制(RRC)连接状态来针对UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f建立传统专用EPS载波(无线电载波和S1专用载波)的需求。
无论何时UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f中的任何一个尝试数据分组的UL传输，UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f中的UL业务流模板(TFT)基于过滤器决定是否采用面向传统连接的传输模式或无连接传输模式。如果UL-TFT决定无连接传输模式，那么其对UE的接入阶层(AS)层，即，RRC层提供指示，使得UE的RRC不针对数据的UL传输建立RRC连接。
在实施例中，UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f中的任何一个的PDCP层将进行深入分组检查，以识别数据是否是延迟容忍的小量数据，以及决定是否采用面向传统连接的传输模式或无连接传输模式。
RRC针对用于无连接传输模式的无线电接入载波标识符(RAB-ID)来使用标准值，并请求UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f的分组数据汇聚协议(PDCP)以保护数据分组。如果安全性被应用在UE和eNB之间，那么UE中的PDCP层保护数据分组并请求较低层发送数据。基于RACH过程使用被修改的Uu接口106，数据被传输到eNB 101a和eNB 101b。在实施例中，如果安全性被应用在UE 100a和eNB 101a之间，那么PDCP保护数据免受安全性威胁。在另一实施例中，安全性被应用在UE 100a和SGW 103之间。在该情景中，UE中的PDCP层以上的层和SGW中的通用分组无线业务(GPRS)隧道协议(GTP)层以上的层将保护无连接传输。方法在SGW和UE 100a之间提供新公共层以应用安全性，例如，使用安全性密钥和针对无连接传输模式所选择的算法来应用公共IP层和IPsec防护。SGW从MME接收安全性密钥(KCLT)和所选择的密码算法标识符以用于在无连接模式中所传输的数据分组的安全和验证。eNB 101a中的或SGW 103中的安全性终端是具体的核心网络，并且核心网络和UE 100a对其提前知悉。在实施例中，基于操作者策略，通过无连接传输模式所传输的数据分组被加密，但不需完整性防护。网络使用SMC过程启动安全性机制，并指示是否应用加密和/或完整性防护二者。
在实施例中，防护被应用到无连接传输模式中的数据分组，并且不需被应用到面向连接的传输模式，反之亦然。在实施例中，防护被应用到使用用于无连接传输模式和面向连接的传输模式的方法的不同算法的数据分组。AS或NAS SMC过程用来协商和选择同样用于无连接传输模式的算法。在实施例中，分开的SMC过程在eNB与UE之间或在MME与UE之间实施，以用于针对无连接传输模式选择安全性算法。进一步地在实施例中，用于无连接传输模式的算法在UE和无线蜂窝网络中被预配置。
用于无连接传输模式的被修改的Uu接口106基于已有的基于竞争的RACH过程与通过RACH过程的RA消息(消息3)被发送到eNB 101a和eNB 101b的无连接指示(CL-指示)。针对无连接传输模式在eNB 101a和SGW 103之间建立S1公共载波。类似地，在eNB 101b和SGW 103之间建立另一S1公共载波。针对无连接传输模式在SGW 103和PGW 104之间建立S5/S8公共载波。由MME 102在核心网络实体SGW 103和PGW104处建立S1公共载波和S5/S8公共载波。使用每个数据分组的分组头中的路由信息在各自的S1公共载波上，来自UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f的数据分组由eNB 101a和eNB 101b各自被转发到SGW 103。路由信息在非接入阶层(NAS)消息中的起始附着过程期间由MMT 102提供到UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f，并且路由信息在TAU过程期间更新。路由信息包括网关标识符(GW ID)，其当数据分组针对无连接传输模式使用被修改的Uu接口106而在UL中分别被传输到eNB 101a和eNB 101b时，通过UE100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f被附接作为分组头信息。GW ID使eNB 101a和eNB 101b能够使用在eNB 101a和eNB101b中预配置的或由核心网络实体MME 102提供到eNB 101a和eNB101b的映射表，将GW ID解析成SGW 103的互联网协议(IP)地址。在实施例中，eNB 101a和eNB 101b请求核心网络实体来解析GW ID，并提供被解析的参数。仅RAN网络实体或核心网络实体可解析GW ID。在实施例中，eNB 101a和eNB 101b使用GW ID基于SGW的被解析的IP地址在各自的S1公共载波上将所接收的UL数据分组作为GPRS隧道协议-U分组数据单元(GTP-U PDU)转发到SGW 103。
在实施例中，eNB通过附接UI ID、UL TEID、SGW IP地址、PGW IP地址作为分组头信息来将数据分组转发(路由)到SGW以用于UL传输。分组头信息在GPRS隧道协议-用户(GTP-U)头中被发送。
在实施例中，当使用S5/S8公共载波时，eNB 101a和eNB 101b还解析使用GW ID的PGW 104的IP地址，并在各自的S1公共载波上将PGW104IP地址附接到被转发到SGW 103的GTP-U PDU的分组头信息。通过基于UE ID或基于在数据分组的分组头信息中所接收的PGW 104的IP地址来解析GW ID，SGW 103通过标识PGW 104在所建立的S5/S8公共载波上将数据分组作为GTP-U PDU转发到PGW 104。
在实施例中，SGW 103在针对UE 100a、UE 100b、UE 100c、UE 100d、UE 100e和UE 100f的分组数据网络(PDN)连接建立期间所创建的已有的传统S5/S8专用载波上转发数据分组。当使用已有的传统S5/S8专用载波时，eNB 101a和eNB 101b将GW ID解析成SGW 103的IP地址、和PGW 104的S5/S8TEID、以及可选地其IP地址。
在实施例中，如果SGW 103连接到多个PGW或者PGW 104具有多个PDN端口，那么SGW 103通过将GW ID映射到各自的PGW或各自的PDN端口(隧道端点标识符(TEID))来解析所接收的GW ID。
数据分组随后由PGW 104转发到IP网络105，并到达其目的地。例如，目的地可以是任何应用服务器。
由IP网络105所转发的数据分组到达PGW 104中，以用于到一个或多个UE的DL传输。例如，数据分组要被传递到UE 100a。DL TFT将业务流聚集(aggregate)映射到下行链路方向中的EPS载波。类似于UE ULTFT，PGW TFT基于过滤器决定是否采用面向连接的传输模式或无连接传输模式。PGW 104或SGW 103可采用如数据分组的深度分组检测(DPI)的机制来识别是通过面向连接的传输模式还是通过无连接传输模式来处置数据分组的DL传递。诸如应用层指示等等(不基于DPI)的机制可由PGW 104或SGW 103用来标识通过无连接传输模式处置的DL数据。PGW104随后使用所建立的S5/S8公共载波或已有的S5/S8专用载波将附接有CL指示(如果PGW 104标识要在无连接传输模式中传输的数据分组)、UE 100a的IMSI和UE 100a的IP地址的数据分组转发到SGW 103。如果未建立S1公共载波或者SGW 103处的UE上下文无效，那么SGW 103将下行链路数据通知(DDN)发送到MME 102，以利用CL指示寻呼对于其而言数据分组针对DL传输已到达的UE 100a，其中，CL指示指示要在无连接传输模式中传递的到达的数据分组。由SGW 103发送到MME102的通知用于建立S1公共载波或更新SGW 103处的UE上下文。无论何时任何UE从连接状态切换到闲置状态，MME 102维持UE上下文。MME 102使用该有效UE上下文来标识UE 100a的跟踪区(跟踪区1)，随后中寻呼eNB 101a、eNB 101b和在跟踪区1中的多个eNB。寻呼消息包括CL指示和UE ID，因为当UE处于闲置状态时eNB不维持UE上下文。eNB 101a、eNB 101b和跟踪区1中的多个eNB将具有CL指示的寻呼通知发送到UE 100a和安置于各自的eNB的多个UE，并请求UE使用无连接传输模式获取数据。
在另一实施例中，eNB 101a和eNB 101b在闲置状态(UE被标识在小区级别)期间维持UE上下文，并且因此仅仅当前服务UE 100a(安置于eNB 101a的UE 100a)的eNB 101a发送寻呼通知。这避免了跟踪区1内的其他eNB(eNB 101b)不必要地传输寻呼通知。针对安置于各自的eNB的处于闲置状态的所有UE维持eNB 101a和eNB 101b处的UE上下文，以支持无连接传输模式。当UE 100a基于小区重选(cell reselection)规则对闲置状态中的任何新eNB进行小区重选时，UE 100a在小区重选之后使用小区更新过程以维持新eNB处的UE上下文。
一旦接收寻呼通知中的CL指示和UE ID，UE 100a通过采用RACH消息3中的CL指示和其UE ID启动RACH过程来响应eNB 101a，其中，意图使用无连接传输模式获取当前在SGW 103处所缓冲的DL数据分组。eNB 101a采用UE 100a的标识来响应MME 102，随后MME 102启动在SGW 103和eNB 101a之间用于建立S1公共载波的过程，或者如果S1公共载波已经被建立那么更新SGW 103处的UE上下文。SGW 103处的UE上下文包括UE 100a当前安置在的eNB 101a的eNB IP地址以及IMSI到S-TMSI的映射。
SGW 103随后将DL数据分组作为GTP-U PDU在所建立的S1公共载波上转发到eNB 101a，其中，分组头信息包含UE 100a的UE ID。
通过将数据分组加密和/或应用采用导出自新密钥KCLT的密钥的完整性防护以及使用针对无连接传输模式所选择的算法，在被修改的Uu接口106上传输之前，通过eNB和UE保护数据分组。使用协商的密码算法或预确定的密码算法等通过UE 100a和MME 102导出KCLT。
在UE 100a的一个寻呼时机期间，DL数据分组由eNB 101a使用无连接安全性机制来防护，并被传递到处于闲置状态的UE 100a。
图2示出根据本文所公开的实施例的、用于无连接传输模式中的数据分组的UL传输的公共载波的建立的时序图。示图示出eNB 101a、MME102、SGW 103和PGW 104。eNB 101a启动公共载波设立的建立，并将用于设立公共载波的S1-AP请求发送(201)到MME 102。S1-AP请求包括eNB隧道端点标识符(TEID)。一旦接收公共载波设立请求，MME 102将包括eNB IP地址和所接收的eNB TEID的创建会话请求发送(202)到SGW 103。SGW 103采用包括SGW S1TEID的创建会话响应来响应(203)会话请求。进一步地，MME 102采用包括SGW 104的IP地址和SGW 103的S1TEID的S1-AP响应来回复(204)eNB 101a的S1-AP请求。随着eNB 101a知道SGW 104的IP地址、S1TEID，以及SGW 104知道eNB101a的IP地址和eNB TEID，逻辑连接在调用S1公共载波的eNB 101a和SGW 103之间建立(205)。
进一步地，SGW 103将包括SGW S5TEID的公共载波设立请求发送(206)到PGW 104。PGW 104采用包括PGW 014的PGW S5TEID的公共载波设立响应来响应(207)SGW 103。随着SGW 103知道PGW 104的PGW S5TEID，以及PGW 104知道SGW 103的SGW TEID，逻辑连接在调用S5/S8公共载波的SGW 103和PGW 104之间建立(208)。
图3示出根据本文所公开的实施例的、用于无连接传输模式中的数据分组的DL传输的公共载波的建立的时序图。示图描绘了eNB 101a、MME102、SGW 103和PGW 104。PGW 104针对移动终端的呼叫来启动公共载波设立建立，并将包括PGW 104的PGW S5TEID的公共载波设立请求发送(301)到SGW 103。SGW 103将包括SGW 103的SGW S1TEID的创建会话请求发送(302)到MME 102。进一步地，MME 102发送(303)包括SGW 103的IP地址和SGW 103的S1TEID的S1-AP请求。eNB 101a将包括eNB 101a的eNB IP地址和eNB TEID的S1-AP响应发送(304)到MME 102。一旦接收S1-AP响应，MME 102将包括eNB 101a的eNB IP地址和eNB TEID的创建会话响应发送(305)到SGW 103。随着eNB 101a知道SGW 104的IP地址、S1TEID，以及SGW 104知道eNB 101a的IP地址和eNB TEID，逻辑连接在调用S1公共载波的eNB 101a与SGW 103之间建立(306)。
一旦建立S1公共载波，SGW 103将包括SGW 103的SGW S5TEID的连接载波设立响应发送(307)到PGW 104。随着SGW 103知道PGW 104的PGW S5TEID以及PGW 104知道SGW 103的SGW TEID，逻辑连接在调用S5/S8公共载波的SGW 103和PGW 104之间建立(308)。
图4示出根据本文所公开的实施例的、基于使用随机接入-无线电网络临时指示符(RA-RNTI)和临时小区-RNTI(C-RNTI)的已有的随机接入信道(RACH)过程来解释用于无连接传输模式中的上行链路(UL)传输的新Uu接口的时序图。示图出于例示性目的而仅描绘了安置于eNB 101a的UE 100a。可以存在传输前导序列和请求UL授权的多个UE。示图描绘了UE 100a和eNB 101a之间的被修改的Uu接口106。UE从组A或组B(针对基于竞争的RACH所保留的已有的前导序列)随机地选择一个随机接入(RA)前导序列，并在物理RACH(PRACH)上作为RACH消息1进行传输(401)。所选择的前导序列取决于UE 100a期望在RA消息(RACH消息3)中发送的消息的大小。eNB 101a检测来自包括UE 100a的若干UE的PRACH上的前导传输。进一步地，eNB 101a使用RA响应窗口内的RA-RNTI将RA响应(RAR)作为RACH消息2在由PDCCH所寻址的物理下行链路共享信道(PDSCH)上发送(402)。RACH消息2包括若干RAR，其每个包含起始UL授权(20位)、定时提前(timingadvance)(11位)、RA前导序列标识符(RAPID：6位)和用于所有被检测的前导的临时C-RNTI(16位)。对于其RAPID与在RACH消息1中所传输的RA前导序列相匹配的UE，所述UE以RACH消息2中的特定UL授权，在物理上行链路共享信道(PUSCH)上传输RA消息(RACH消息3)。UE 100a检测所传输的RA前导序列和RAPID之间的匹配。进一步地，UE以RACH消息2中的特定UL授权，在物理上行链路共享信道(PUSCH)上传输(403)RA消息(RACH消息3)。方法修改基于竞争的RACH的RACH消息3，以向eNB 101a指示使用无连接传输模式的UL数据转移。被修改的RACH消息3包括用于无连接数据的缓冲区状态报告介质接入控制元素(BSR MAC CE)，以及MAC服务数据单元(SDU)，其包括在起始附着过程期间由MME提供到UE100a的UE身份UE ID(例如S-TMSI)和提供用于无连接传输模式的CL指示的CL指示符(CL-Ind)。
随着UE 100a进行的RACH消息3的传输，竞争解决定时器启动。在已有的方法中，竞争解决定时器的最大值是64ms；然而当RACH消息3中包括CL-Ind时其可扩展到较高值。
进一步地，eNB 101a使用临时C-RNTI在由物理下行链路控制信道(PDCC)所寻址的PDSCH上发送(404)竞争解决消息(RACH消息4)。RACH消息4包括竞争解决ID，其可以是在RACH消息3中由eNB 101a接收的UE ID。该方法修改消息4以具有用于传输无连接分组的UL授权。针对RACH消息4可以可选地使用混合自动重传请求(HARQ)。因此，正确地解码RACH消息4并检测其自己的UE ID的UE发送回肯定的确认(ACK)。
一旦接收用于无连接传输的UL授权，UE 100a准备无连接数据分组，所述无连接数据分组包括具有要传输的数据负载的PDCP SDU、UE ID、和由UE 100a的PDCP层从RRC获取的网关身份(GW ID)。(GW ID在起始附着过程期间由MME 102提供到UE 100a，或在TAU过程期间被更新)。进一步地，PDCP将数据分组移交到较低层，以用于以RACH消息4中的特定UL授权在PUSCH上传输。PDCP头被扩展(附加)以包含UE ID和GW ID作为分组头信息。进一步地，在RACH消息5中，UE 100a将附接有分组头信息的数据分组传输(405)到eNB 101a。
在实施例中，MME 102将附着接受和/或跟踪区更新(TAU)接受消息中的GW ID提供到UE 100a。GW ID可具有网络拓扑隐藏特征，其防止包括UE 100a的外部实体使用GW ID来解析核心网络节点SGW 103，以及PGW 104内部IP地址。仅诸如MME 102、eNB 101a的无线网络实体可使用GW ID来解析IP地址或标识SGW 103和/或PGW 104。
在实施例中，PGW 104/SGW 103可具有多个标识符，并且MME从用于PGW 104或SGW 103的多个GW ID中随机地将GW ID提供到UE100a。因此，无线蜂窝网络内的可用PGW或SGW的实际数目对外部实体是未知的。
图5示出根据本文所公开的实施例的、包含用于无连接传输模式的缓冲区状态报告(BSR)和CL-指示符的RACH消息3(RA消息)。示图描绘了RACH消息3，包括MAC头、MAC CE#1、MAC SDU和可选的填充位。MAC头包括R/R/E/LCID子头(8位)和R/R/E/LCID/F/L子头(16位)。方法包括MAC CE#1(8位)，其包括LCG ID/缓冲区大小、BSR MACCE作为RACH消息3的一部分。所公开的方法对包括诸如S-TMSI和CL-Ind的UE ID的MAC SDU进行修改。因此，图5描绘了如果RACH消息3可容纳数据分组的情况下，RACH消息3中的数据分组的UL传输的可能性。
图6a、6b和6c示出根据本文所公开的实施例的、附接有包括不同位的位置处的UE ID和GW ID的分组头信息的无连接数据分组。
图6a描绘了其中PDCP头和PDCP负载(要被传输的数据)被组合为PDCP SDU，并被首先置于UE ID(40位)和GW ID(8位)之前的无连接数据分组的布置。在该方法中，不加密UE ID/GW ID，并且UE ID/GWID可轻易地由eNB 101a所获取用于进一步处理。进一步地，PDCP SDU可轻易地从无连接分组中分离出去。
图6b描绘了其中，PDCP头在UE ID(40位)和GW ID(8位)之前、最后是PDCP负载(要被传输的数据)的无连接数据分组的布置。在该方法中，除PDCP负载以外的所有额外字段与头在一起，使得将其组合成被扩展的头或被扩展的负载，并因此可应用加密成为可能。
图6c描绘了其中UE ID(40位)在GW ID(8位)和PDCP SDU之前的无连接数据分组的布置。PDCP SDU包括PDCP头和PDCP负载(要传输的数据)。在该方法中，无连接数据分组类似于分组身份和目的地身份被置于无连接分组的起始处的IP分组结构。因此，实际PDCP SDU可轻易地从无连接分组中分离出去。在实施例中，类似于图6a、6b、6c，信息附接在eNB和SGW之间，并且也在SGW和PGW之间的GTP头中。
在实施例中，UE ID和GW ID的大小受优化影响而改变。
在实施例中，来自PDCP的无连接数据分组由MAC所获取，并且MAC添加由RRC所提供的UE ID和GW ID。
图7示出根据本文所公开的实施例的、采用针对无连接传输模式所保留的新前导序列来分区的例示性RACH前导序列。示图描绘了用来启动随机接入过程的64个前导序列(6位前导标识符RAPID)。从可用的64个前导序列中针对无连接RACH过程保留CLn个序列。根据已有的RA前导分区，在移交期间被保留作为用于免竞争RACH的专用前导的Z个前导序列和剩余的Y个前导序列(Y＝＝64–Z–CLn)被分成用于基于竞争的RACH的组A和组B。
针对无连接RACH过程分区的RA前导序列对于传统UE无影响。当支持无连接传输的UE 100a期望使用无连接传输模式时，随后UE 100a使用来自保留的无连接前导序列的前导序列,以启动被修改的或优化的RACH过程。
在实施例中，无连接前导序列进一步被分区以通知RACH消息2中所要求的UL授权，以便RACH消息2中的UL授权可取决于前导序列而改变。在另一实施例中，针对除了用于面向竞争的过程的常见PRACH之外的无连接RACH过程，PRACH时机由eNB 101a明确地配置。当前导序列在无连接PRACH时机上传输时，eNB 101a隐性地理解针对无连接分组传输启动了RACH过程。面向连接的PRACH配置和无连接的PRACH配置在若干无线电帧上是时分多工的。因此对于无连接PRACH的使用，不需要如图7所示的前导序列分区。所有64个前导序列可用于无连接RACH过程，并可取决于期望的RACH消息2中的UL授权而被分区。
图8示出根据本文所公开的实施例的、基于使用无连接-RNTI(CL-RNTI)和C-RNTI的被修改的RACH过程来解释用于无连接传输模式中的UL传输的新Uu接口106的时序图。示图描绘了UE 100a和eNB101a。示图描绘了在UE 100a和eNB 101a之间的修改的Uu接口106。UE 100a随机地选择针对无连接RACH过程所保留的CL前导序列中的一个，并在RACH消息1中传输(801)所选择的前导序列。所选择的CL前导序列取决于UE期望在RA消息(RACH消息3)中发送的消息的大小。
在实施例中，针对常规RACH过程和无连接RACH过程，PRACH时机是时分多工的。UE 100a在无连接RACH时机上随机地选择64个前导序列中的一个用于传输。
eNB 101a检测来自若干UE的PRACH上的CL前导序列传输。一旦接收来自UE 100a的CL前导序列，eNB 101a使用RA响应窗口内的CL-RNTI，在由PDCCH所寻址的PDSCH上发送(802)RAR(RACH消息2)。RACH消息2包含若干RAR，其每个包含用于CL传输的起始UL授权(20位)、定时提前(11位)、RA前导标识符(RAPID：6位)、和用于来自若干UE的所有被检测的前导序列的C-RNTI(16位)。
CL-RNTI的UE 100a的导出取决于UE 100a发送CL前导的时间(PRACH时机)，还取决于由UE 100a所使用(传输)的CL前导序列。如果两个UE使用相同PRACH时机但不同的前导序列，那么CL-RNTI是唯一的。由于CL-RNTI导出是基于代码和时分多工的，所以当在相同PRACH时机上使用不同的前导序列时竞争解决自动地发生。
在实施例中，临时C-RNTI不包括在RAR(RACH消息2)中。
用于无连接传输的RACH消息2中的UL授权取决于RACH消息1中的由UE 100a所使用的CL-随机接入前导标识符(CL-RAPID)。CLRAPID是从无连接前导集取得的并使用在RACH消息1中的前导序列。
对于其RAPID与在RACH消息1中所传输的CL前导序列匹配的UE；所述UE以RACH消息2中的特定UL授权来在PUSCH上传输RA消息(RACH消息3)。UE 100a检测RACH消息2中的被传输的CL前导序列和RAPID之间的匹配。进一步地，UE 100a以RACH消息2中的特定UL授权来在PUSCH上传输(803)RA消息(RACH消息3)。
被修改的RACH消息3包括BSR MAC CE、由包括从UE 100a的RRC所获取的UE ID和GW ID的PDCP所准备的无连接数据分组。数据分组由PDCP传递作为MAC SDU。如果存在数据分组的挂起段，那么MAC添加BSR MAC CE。
在实施例中,BSR MAC CE被作为挂起指示符以指示是否存在无连接数据分组的挂起段，和/或在无连接传输模式中要传输的任何进一步的分组。
在实施例中，显式挂起指示符用来指示是否存在无连接数据分组的挂起段和/或在无连接传输模式中要传输的任何进一步的分组。
挂起指示符如果被置位(真)则指示挂起段，并且如果被重置(假)则指示无连接数据分组不具有要传输的挂起段。
如果若干UE在相同PRACH时机上利用相同的CL前导序列，那么通过UE 100a，通过在RACH消息3的传输时启动竞争解决定时器来开始竞争解决。竞争解决定时器的最大值是64ms并可扩展到较高值。
一旦接收RACH消息3，eNB 101a使用在RACH消息2中被传递到UE 100a的临时C-RNTI，在由PDCCH所寻址的PDSCH上发送(804)RACH消息4。如果挂起指示符在RACH消息3中被置位(真)，那么RACH消息4包括由RACH消息3中的eNB 101a所接收的UE ID和发送无连接数据分组的挂起段的UL授权。
使用C-RNTI，竞争解决消息(RACH消息4)在由PDCCH所寻址的PDSCH上被发送。在另一实施例中，使用CL-RNTI，竞争解决消息(RACH MSG4)在由PDCCH所寻址的PDSCH上被发送。
随着包括用于被允许发送无连接数据分组的UE的UE ID的RACH消息4的接收，竞争解决。
在实施例中，正确地解码RACH消息4并可选地检测其自己的UE ID的UE基于HARQ过程发送回肯定的确认(ACK)。
进一步地，UE 100a通过将挂起段与RACH消息5中的UE ID和GWID相附接来在PUSCH上发送(805)无连接数据分组的挂起段。
示图中的被修改的RACH过程减少了要在使用无连接传输模式的数据转移期间所要求实施的步骤的数目，并使能无线蜂窝网络资源的快速释放。
图9示出根据本文所公开的实施例的、基于使用RA-RNTI和CL-RNTI的被修改的RACH过程的用于无连接传输模式中的UL传输的新Uu接口106。示图描绘了在UE 100a和eNB 101a。示图描绘了在UE100a和eNB 101a之间的被修改的Uu接口106。UE 100a随机地选择针对无连接RACH过程所保留的CL前导序列中的一个，并在RACH消息1中传输(901)所选择的前导序列。所选择的CL前导序列取决于UE 100a期望在RA消息(RACH消息3)中发送的消息的大小。
在另一实施例中，PRACH时机是针对常规RACH过程和无连接RACH过程时分多工的。UE 100a随机地选择用于无连接RACH时机上的传输的64个前导序列中的一个。
eNB 101a检测来自若干UE的PRACH上的CL前导序列传输。一旦从UE 100a接收CL前导序列，eNB 101a在RA响应窗口内，使用RA-RNTI在由PDCCH所寻址的PDSCH上发送(902)RAR(RACH消息2)。RACH消息2包含若干RAR，其每个包含用于CL传输的起始UL授权(20位)、定时提前(11位)、RA前导标识符(RAPID：6位)和代替了已有的RACH过程的临时C-RNTI的称为CL-RNTI(16位)的新RNTI。
用于无连接传输的RACH消息2中的UL授权取决于RACH消息1中的由UE 100a所使用的CL-随机接入前导标识符(CL-RAPID)。
对于其RAPID与在RACH消息1中所传输的CL前导序列匹配的UE，所述UE以RACH消息2中的特定UL授权在PUSCH上传输RA消息(RACH消息3)。UE 100a检测所传输的CL前导序列和RACH消息2中的RAPID之间的匹配。进一步地，UE 100a以RACH消息2中的特定UL授权在PUSCH上传输(903)RA消息(RACH消息3)。
被修改的RACH消息3包括BSR MAC CE、用于由PDCP所准备的无连接数据的数据分组，其包括UE ID和从UE 100a的RRC所获取的GWID。数据分组由PDCP传递作为MAC SDU。如果存在数据分组的挂起段，那么MAC添加BSR MAC CE。
在实施例中，BSR MAC CE被作为挂起指示符，以指示是否存在无连接数据分组的挂起段和/或在无连接传输模式中要传输的任何进一步的分组。
在实施例中，显式挂起指示符用来指示是否存在无连接数据分组的挂起段和/或在无连接传输模式中要传输的任何进一步的分组。
挂起指示符如果被置位(真)则指示挂起段，并且如果被重置(假)则指示无连接数据分组不具有要传输的挂起段。
一旦接收RACH消息3，eNB 101a使用在RACH消息2中被传递到UE 100a的C-RNTI在由PDCCH所寻址的PDSCH上发送(904)RACH消息4。如果挂起指示符在RACH消息3中被置位(真)，那么RACH消息4包括RACH消息3中由eNB 101a所接收的UE ID和发送无连接数据分组的挂起段的UL授权。
使用CL-RNTI，竞争解决消息(RACH消息4)在由PDCCH所寻址的PDSCH上被发送。
在实施例中，正确地解码RACH消息4并且可选地检测其自己的UEID的UE基于HARQ过程发送回肯定的确认(ACK)。
进一步地，UE 100a通过将挂起段与RACH消息5中的UE ID和GWID相附接来在PUSCH上发送(805)无连接数据分组的挂起段。
示图中的被修改的RACH过程减少了要在使用无连接传输模式的数据转移期间所要求实施的步骤的数目，并使能无线蜂窝网络资源的快速释放。
图10示出根据本文所公开的实施例的、基于采用唯一前导序列的优化的RACH过程来解释用于无连接传输模式中的UL传输的新Uu接口106的时序图。示图描绘了UE 100a和eNB 101a。示图描绘了UE 100a和eNB 101a之间的被修改的Uu接口106。UE 100a传输(1001)RACH消息1中的RACH时机上的唯一前导序列。唯一前导序列被修改以携载信息位和针对无连接传输模式所保留的CL前导序列(新前导序列)。唯一前导序列中的信息包括指示UE ID和/或BSR的位。UE 100a随机地选择针对用于PRACH上的传输的无连接RACH所保留的前导序列中的一个。
在实施例中，所选择的CL前导序列隐性地将BSR传达到eNB。
一旦解码所接收的唯一前导,eNB 101a从唯一前导序列中的UE-ID和BSR标识UE 100a。eNB 101a检测来自若干UE的PRACH上的唯一前导序列传输。一旦检测来自UE 100a的唯一前导传输，使用RA响应窗口内的RA-RNTI，eNB 101在由PDCCH所寻址的PDSCH上发送(1002)RA响应(RAR)。修改了RA-RNTI的UE导出，使得其取决于其中发送前导的时间(PRACH时机)，还取决于所使用的前导。如果两个UE使用的PRACH时机相同但前导序列不同，那么RA-RNTI是唯一的。因此，RA-RNTI导出是基于代码和时分多工的，并提供RA-RNTI级别的竞争解决。这服务于RA-RNTI级别的竞争解决的目的。然而，如果由两个UE所使用的PRACH时机和前导序列是相同的，那么则致使RA-RNTI导出相同。
在实施例中，通过在RACH消息2中包括用于UE 100a的UE-ID来由eNB解决竞争，所述RACH消息2还包括起始UL授权(20位)、定时提前(11位)、RA前导标识符(可选)、和CL-RNTI(用于解码来自eNB的无连接DL数据)。
对于其在RACH消息2中所接收的UE ID与在RACH消息1中所传输的其RA前导序列匹配的UE，所述UE以RACH消息2中的特定UL授权在PUSCH上传输RA消息(RACH消息3)。UE 100a标识RACH消息2中的其UE ID，并以RACH消息中的特定UL授权在PUSCH上传输(1003)RACH消息3。RACH消息3被修改并包括由包括从RRC所获取的UE ID和GW ID的PDCP所准备的无连接数据分组。无连接数据分组由PDCP传递作为MAC SDU，其中如果存在无连接分组的挂起段，那么MAC添加BSR MAC CE。可以可选地包括挂起指示符以明确地指示是否存在无连接分组的挂起段。随着RACH消息3的传输，竞争解决定时器启动。在已有的方法中，竞争解决定时器的最大值是64ms；然而其可扩展到较高值。
进一步地，如果由UE 100a在RACH消息3中发送了挂起段指示符，那么使用CL-RNTI，eNB 101a在PDSCH上发送(1004)用于RACH消息4中的挂起段的UL授权。一旦接收用于挂起段的UL授权，UE 100a发送(1005)附接有RACH消息5上的UE ID和GW ID的数据分组的挂起段。在一个实施例中，如果要发送无连接传输模式密钥生成所要求的任何参数，那么UE 100a发送图4中的RACH消息3(403)中的参数。随后eNB 101a将请求(消息包括如果存在的密钥导出参数和S-TMSI(例如，随机数(Nonce)、eKSI))发送到MME 102。随后MME 102到处密钥以用于保护无连接传输并将导出的密钥和其寿命发送到eNB 101a。MME102使用如果存在的被包括在请求消息中的密钥导出参数以用于密钥导出。MME 102还可将如果存在的其密钥导出参数(例如随机数、NCC值、eKSI)与密钥一起包括到eNB 101a。eNB 101a存储密钥，并将如果存在的密钥导出参数(例如随机数、NCC值)在竞争解决消息(RACH消息4)中发送到UE 100a。UE 100a随后使用如果存在的在RACH消息4所接收用于导出的密钥导出参数，并保护无连接分组。被保护的分组随后在步骤5中传输到eNB 101a，如图4所示。可应用该机制用于图8、图9和图10中所示的改进的(4级)无连接RACH过程。
图11a和11b示出根据本文所公开的实施例的、解释用于无连接传输模式中的UL传输的无线蜂窝网络的实体之间的网络接入阶层(NAS)级别信令的时序图。示图描绘了UE 100a、eNB 101a、MME 102、SGW 103和PGW 104。MME 102建立如图2所描绘的用于无连接传输模式的公共载波。S1公共载波在eNB 101a和SGW 103之间建立。S5/S8公共载波在SGW 103和PGW 104之间建立。eNB 101a是UE 101a的服务eNB。
在实施例中，如果在UE的分组数据网络(PDN)连接建立期间所创建的传统专用S5/S8载波已经存在(未被拆毁)，那么UE 100a的传统专用S5/S8载波用于无连接传输模式。UE 100a启动(1102)起始附着过程、执行认证过程，并且建立基密钥KASME。MME 102检查UE 100a是否被标注和/或能够无连接传输。如果UE 100a被批准和/或能够无连接传输，那么MME 102导出新安全密钥KCLT以用于无连接传输模式。MME 102通知UE 100a关于用于无连接传输的选定的安全算法和GW ID。在实施例中，MME通知SMC过程中的无连接传输的选定的安全算法。
在实施例中，如果MME 102不提供所选择的安全算法，那么使用针对接入阶层(AS)保护所选择的算法。
一旦执行了起始附着过程，并且UE 100a不具有要转移的任何数据，则UE 100a切换(1103)到闲置状态。进一步地，UE 100a接收(1103)来自应用层的(小)数据分组以用于启动移动发起的(MO)数据转移。基于UL TFT，UE 100a决定执行使用无连接传输模式的UL传输。在实施例中，如果UE 100a不具有任何AS上下文，那么UE 100a针对小区-ID或eNB ID初始化(1104)PDCP COUNT(计数)为“0”。随后UE 100a从KASME导出KCLT。MME012和UE 100a使用相同的方法来导出KCLT。UE 100a使用所导出的密钥、所选择的算法、和PDCP COUNT来保护数据分组。
在实施例中，完整性防护和加密二者被应用到无连接数据分组。从KCLT导出分开的密钥以用于机密性防护(加密/解密)并用于完整性防护(用于导出MAC-I)。
在实施例中，相同的KCLT被用于加密和完整性防护。
进一步地，UE 100a将路由信息(GW ID)和UE标识符(UE ID)附接到被加密的数据分组来作为分组头信息。所附接的GW ID和UE ID以自持续的方式在所述被修改的Uu接口106上以及在无线蜂窝网络中所建立的公共载波上独立地路由数据分组。
在应用保护之后，UE 100a使用RACH过程传输数据分组。RACH过程可以是已有的基于竞争的RACH、被修改的RACH、或优化的RACH等。
在实施例中，演进密钥集标识符(eKSI)被包括在传输到eNB的第一分组中，以确认所使用的安全上下文在UE和eNB之间相同。在从UE100a接收无连接数据分组之后，eNB 101a通过发送SI-AP消息中的(如果在无连接分组中接收的)eKSI和UE ID来向MME 102请求(1106)用于UE 100a的无连接安全上下文。MME 102在S1-AP消息利用KCLT和其寿命来响应(1107)eNB 101a。eNB 101a存储(1108)KCLT、其寿命，并启动定时器。eNB将数据分组解密。如果对数据分组应用了完整性防护，那么eNB 101a还验证数据分组的完整性。附接到数据分组的UE ID和/或GW ID被用于数据分组转发和充电。eNB 101a将数据分组中所接收的GW ID作为分组头信息解析到网关的IP地址中，以及可选地到上行链路(UL)TEID中。在实施例中，网关IP地址是SGW 103的IP地址并且还可选地是预定PGW 104的IP地址。预定PGW是无连接数据分组要被转发到的无线蜂窝网络中的PGW。进一步地，eNB 101a将被解密的数据分组与网关(SGW 103和/或PGW 104)的IP地址和UE ID相附接来作为分组头信息。随后，eNB 101a使用解析自GW ID的SGW 103的IP地址，在S1公共载波上将无连接数据分组作为GTP-U PDU与S1-UP消息一起转发(1109)到SGW 103。
在实施例中，eNB 101a将GW ID解析成预定PGW 104的S5/S8隧道端点标识符(TEID)，并将被解密的数据分组与预定PGW 104的S5/S8TEID和UE ID相附接来作为分组头信息。
使用由MME 102提供到eNB 101a的映射表来实行GW ID到预定PGW 104的S5/S8TEID和/或IP地址的解析。
在实施例中，使用核心网络中的新专用GW ID解析服务器或域名服务器(DNS)来实行GW ID到IP地址和/或上行链路TEID的解析。
进一步地，SGW 103将所接收的数据分组中的UE ID映射到UE 100a的国际移动用户身份(IMSI)。随后，如果所接收的数据分组中的分组头信息包括预定PGW 104的IP地址，那么SGW 103使用所建立的S5/S8公共载波在GPRS隧道协议用户(GTP-U)S5/S8消息中将无连接数据分组转发(1110)到目标PGW 104。
在实施例中，如果所接收的数据分组中的分组头信息包括UL TEID(例如，目标PGW 104的S5/S8TEID)，那么SGW 103在针对UE 100a所建立的已有的载波上转发无连接(小)数据分组。
PGW 104随后将数据分组转发(1111)到分组数据网络(PDN)。
在实施例中，如果SGW 103连接到多个PGW，或如果PGW 104具有多个PDN端口，那么SGW维持映射表以将数据分组路由到各自的PGW或PDN端口。
进一步地，UE 100a使用无连接传输模式从应用层接收用于UL传输的另一数据分组。UE 100a使用KCLT和所存储的PDCP COUNT保护(1112)数据分组。UE 100a随后增加PDCP COUNT并将其存储。数据分组的保护在UE 100a中的PDCP层(也在用于DL的eNB 101a中)完成。UE 100a将在(例如用于APN的)会话设立期间从MME所接收的GW ID以及可选地UE ID附接到数据分组，以使该无连接传输数据分组成为自持续的分组。在可替代方案中，GW ID还可解析UE ID。
进一步地，使用如上文所描述的无连接传输模式过程将数据分组路由到目的地。UE 100a将防护应用到数据分组并初始化(1113)RACH过程。eNB 101a基于所使用的RACH过程来接收RACH消息3或RACH消息5中的数据分组。eNB 101a使用UL PDCP计数和KCLT来处理并验证(1114)数据分组、使用在数据分组中所接收的GW ID来解析公共载波路径以将数据分组转发到SGW 103。eNB 101a使用S1-UP消息在S1公共载波上将数据分组作为GTP-U PDU来发送到SGW 103。在GTP-U S5/S8消息(S5/S8载波可以是针对UE所建立的已有的载波或公共载波)中，SGW103在S5/S8载波上将数据分组转发(1116)到PGW 104。进一步地，PGW104将数据分组转发到各自的PDN。
图12示出根据本文所公开的实施例的、解释采用在服务网关(SGW)处更新的有效UE上下文的用于无连接传输模式中的DL传输的无线蜂窝网络的实体之间的信令的时序图。示图描绘了UE 100a(闲置模式中)、eNB 101a、MME 102、SGW 103和PGW 104。eNB 101a是UE 101a的服务eNB。PGW 104从IP网络105接收数据分组，并标识UE 100a IMSI(例如使用TFT)。因此存在用于UE 100a的移动终端数据。基于过滤器由PGW104中的TFT针对无连接传输模式标识数据分组。PGW 104在所建立的S5/S8公共载波或针对UE所创建用于无连接传输模式的已有的S5/S8载波上将无连接数据分组发送(1201)到SGW 103。数据被CL-指示所标记，并包括UE 100a的IP地址和IMSI。可替代地，基于深度分组检测(DPI)由SGW 103标识数据分组以用于无连接传输模式。在该情况下，PGW 104在没有指示的情况下发送分组，以用于无连接传输，并且SGW 103标识分组。一旦接收具有CL-指示和IMSI的数据分组，如果可用，那么SGW103使用在SGW 103中所维持的有效UE上下文来标识UE 100a的服务eNB 101a。UE上下文被MME 102提供到SGW 103(如果保护被应用在UE 100a和SGW 103之间，那么UE上下文包括安全上下文，并且进一步地，UE 100a安全上下文可具有不同的有效性定时器)，并保持有效直到SGW 103中的相关联的定时器期满为止。UE上下文在无线蜂窝网络中的多个eNB中标识UE 100a的服务eNB 101a的IP地址，并将所述IMSI与相应所述UE ID(例如S-TMSI)映射。如果有效UE上下文可用，那么如果保护被应用在UE 100a和SGW 103之间，则在基于操作者策略使用密钥KCLT和针对无连接传输所选择的安全算法将保护应用到数据分组之后，SGW 103依照UE上下文中的eNB IP地址在公共S1上直接将数据分组发送到eNB 101a。如果UE上下文无效或不可用，那么SGW 103将由PGW 104所转发的无连接数据分组加以保持，并将下行链路数据通知(DDN)消息发送(1202)到MME 102。下行链路数据通知消息包括用于相应IMSI和CL-指示的UE ID。
当UE 100a从连接状态切换到闲置状态时，由于UE 100a处于闲置状态，所以MME 102具有UE 100a的上下文。使用UE上下文，MME 102逐步将寻呼消息发送(1203)到UE 100a的跟踪区中的所有eNB(包括eNB 101a)。由于eNB不维持处于闲置状态的UE 100a的UE上下文，所以寻呼消息包括UE 100a的UE ID和CL-指示。
在实施例中，当处于闲置状态的UE 100a实施对另一新eNB的小区重选时，UE 100a对该新eNB初始化RACH过程，使得在MME 102中，各自的新服务eNB更新UE 100a的当前所安置于的小区。在实施例中，MME 102首先在UE 100a的当前所安置于的eNB中寻呼。在另一实施例中，只要闲置状态UE执行小区重选并且UE使用RACH过程来对当前所安置于的eNB执行小区更新，则MME更新SGW处的UE上下文，使得当前eNB的IP地址在MME处被更新。
一旦从MME 102接收寻呼消息，跟踪区中的eNB跟随常规闲置状态寻呼过程，并将寻呼通知发送(1204)到UE 100a以用于如从来自MME 102的寻呼消息中的CL指示所标识的无连接数据分组的传递。
闲置状态UE 100a监视其寻呼时机并使用传统过程接收寻呼通知。一旦闲置状态UE 100a接收携载了CL-指示的寻呼通知，UE 100a对eNB101a初始化(1205)RACH过程，使得其接收来自UE 100a的UE ID。RACH过程可以是已有的RACH、被修改的RACH、或优化的RACH等。随着来自UE 100a的UE ID与从MME 102所接收的UE ID的匹配，eNB101a处的UE标识完成。标识了UE 100a的eNB 101a采用S1-AP消息中的服务eNB 101a的UE ID和IP地址来响应(1206)MME 102。如果保护被应用在UE 100a和eNB 101a之间，那么S1-AP消息中，MME 102随后将UE 100a的UE ID和KCLT发送(1207)到请求起始UE上下文设立请求的eNB 101a。eNB 101a存储(1208)UE 100a的上下文(UE ID和KCLT)以用于进一步的使用。进一步地，在S1-AP消息中，eNB 101a发送(1209)起始上下文设立响应。一旦从eNB 101a接收响应，MME 102将包括eNB IP地址、IMSI、和相关联的UE ID(例如S-TMSI)的GPRS隧道协议控制(GTP-C)请求消息发送(1210)到SGW 103，其中，GTP-C请求消息是创建会话请求、修改载波请求中的至少一个。SGW 103以GTP-C响应消息来响应(1211)，其中，GTP-C响应消息是：创建会话响应、修改载波响应中的至少一个。如果先前未建立公共载波，那么其建立用于无连接传输模式的S1公共载波。如果先前建立了公共载波但UE上下文无效或不可用，那么采用UE当前所安置于的eNB IP地址以及IMSI与UE ID的映射来更新UE上下文。进一步地，SGW 103使用被创建的有效UE上下文来将(目标针对被标识的UE 100a的)无连接数据分组在S1公共载波上转发(1212)到各自的eNB 101a。在实施例中，如果保护被应用在UE 100a和SGW 103之间，那么MME在GTP-C请求消息中将用于无连接传输模式防护的安全上下文(包括必要的安全参数)发送到SGW 103。
在实施例中，如果已经建立了S1公共载波，那么标识了UE 101a的eNB 101a请求SGW 103在S1公共载波上将无连接数据分组推送到UE101a。
MME 102将UE 100a的IMSI和UE ID(映射表)提供到SGW 103，并且SGW 103将UE 100a的IMSI与所有无连接数据分组中的相应UE ID交换(swap)。eNB 101a使用所接收的无连接数据分组中的UE ID标识(1213)UE 100a。
由于eNB不知道IMSI，所以交换操作使eNB 101a能够标识UE 100a。eNB 101a在由临时C-RNTI或CL-RNTI争夺的PDCCH所寻址的PDSCH上将无连接数据分组传递(1214)到UE 100a。无连接数据分组由eNB 101a或由SGW 103防护。UE 100a和无线蜂窝网络知道哪个实体应用安全机制。UE 100a基于UE 100a中可用的安全上下文来处理被保护的数据分组。
在实施例中，寻呼通知包含CL-指示标记(例如1位)和随机接入前导标识符(RAPDI：6位)。UE 100a使用在寻呼通知中所提供的RAPID以启动RACH过程。UE 100a使用RA-RNTI以对寻址RACH消息2的PDCCH进行解码。在RACH消息2中，eNB 101a将临时C-RNTI或CL-RNTI提供到UE 100a。RACH消息2可包括UL授权和/或DL指派。
在实施例中，寻呼通知包含CL-Ind标记、RAPID(6位)、和无连接RNTI(例如CL-RNTI：16位)。UE 100a使用寻呼通知中所提供的RAPID以初始化RACH过程。UE 100a使用寻呼通知中所提供的CL-RNTI以对寻址RACH消息2或来自eNB 101a的UL授权/DL指派的任何其他消息的PDCCH进行解码。
如图4、图8和图9所描述的，随着接收自MME 102的UE ID与RACH消息3中的接收自UE 100a的UE ID的匹配，eNB 101a处的UE 100a标识完成。因此无连接数据分组传递可以采用RACH消息4或RACH消息4中的DL指派来进行，其指示用于无连接分组传递的系统帧号(SFN)和传递窗口。
在实施例中，无连接数据分组的传递在RACH消息4中，竞争解决定时器扩展到数百毫秒。UE 100a采用临时C-RNTI或CL-RNTI来对寻址RACH消息4的PDCCH进行解码。
在实施例中，RACH消息4携载指示无连接分组的传递的DL指派。RACH消息4中的DL指派指示用于无连接分组传递的SFN、子帧、和递送窗口。UE 100a在所指示的SFN处唤醒，并在等于所指示的传递窗口的时间段采用临时C-RNTI或CL-RNTI来监视PDCCH。如果寻呼指示携载RAPID并且相应的RAPID被使用在UE 100a触发的RACH中以用于CL数据，那么eNB处的UE标识可采用RACH消息1来完成。随后，可在RACH消息2其自身中发送数据分组或数据分组的DL指派。
在实施例中，RACH消息2中的DL指派指示无连接数据分组的传递。通常，RACH消息2包含UL授权，但由于采用具有RAPID的CL-指示的寻呼通知当初始化RACH过程时，RACH消息2包含DL指派而非UL授权。RACH消息2中的DL指派指示用于无连接数据分组传递的SFN、子帧、和传递窗口。UE 100a在所指示的SFN处唤醒，并在等于所指示的传递窗口的时间段采用临时C-RNTI或CL-RNTI来监视PDCCH。
在实施例中，无连接分组的传递在RACH消息2中。如果RACH消息2用于无连接数据分组的传递，那么RAR窗口针对CL数据传递而增加。UE 100a采用在寻呼消息中所提供的CL-RNTI、或由UE 100a在传输RACH消息1前所导出的唯一CL-RNTI、或利用RA-RNTI来对寻址RACH消息2的PDCCH进行解码。
如图4、图8或图9所描述的，随着接收自MME 102的UE ID与RACH消息3中的接收自UE 100a的UE ID的匹配，或根据图10，在唯一前导序列(包括UE ID的RACH消息1)的接收时，eNB 101a处的UE 100a标识完成。因此，可采用RACH消息2或采用RACH消息2中的DL指派来进行无连接数据分组传递，这指示用于无连接数据分组传递的SFN和传递窗口。
如果在寻呼通知中提供了CL-RNTI，那么UE 100a使用CL-RNTI来对寻址RACH消息2的PDCCH进行解码。如果未在寻呼通知中提供CL-RNTI，那么UE 100a使用RA-RNTI或CL-RNTI来对寻址RACH消息2的PDCCH进行解码。可基于利用在寻呼通知中提供的RAPID和RAPID在PRACH上被传输的时间的数学函数来导出该CL-RNTI。如果RA-RNTI用来对寻址RACH消息2的PDCCH进行解码，那么RACH消息2包括临时C-RNTI或CL-RNTI以对寻址来自eNB 101a的任何其他消息UL授权/DL指派的PDCCH进行解码。
图13示出根据本文所公开的可替代实施例的、解释在更新SGW处被更新的UE上下文之后的用于无连接传输模式中的DL传输的无线蜂窝网络的实体之间的信令的时序图。示图描绘了UE 100a(处于闲置状态)、eNB 101a、MME 102、SGW 103和PGW 104。在实施例中，MME 102建立用于无连接传输模式的S1和S5/S8公共载波。在另一实施例中，公共载波被由无线蜂窝网络(例如使用自组织网络(SON)方法)静态地和/或手动地建立。eNB 101a是UE 101a的服务eNB。PGW 104接收来自IP网络105的数据分组，并可选地使用TFT标识UE 100a。基于过滤器在PGW 104中由TFT针对无连接传输模式来标识数据分组。针对无连接传输模式，PGW 104在被建立的S5/S8公共载波或针对UE所建立的已有的S5/S8载波上将无连接数据分组发送(1301)到SGW 103。数据被CL-指示标记，并包括UE 100a的IP地址和IMSI。一旦接收具有CL-指示的数据分组(如果标识由PGW 104完成，可替代地，SGW 103标识无连接传输(例如使用DPI)和IMSI)，SGW 103无法标识UE 100a的服务eNB 101a，因为在SGW 103中维持的UE上下文由于SGW 103的相关联定时器的期满而变为无效。UE上下文不得不在SGW 103中更新。其后，SGW 103保持由PGW 104所转发的无连接数据分组，并将DDN发送(1302)到MME 102。DDN包括用于相应IMSI的UE ID和CL-指示。
当UE 100a从连接状态切换到闲置状态时，由于UE 100a处于闲置状态，所以MME 102具有UE 100a的上下文。使用UE上下文，MME 102逐步将寻呼消息发送(1303)到UE 100a的跟踪区中的所有eNB(包括eNB 101a)。由于eNB不维持处于闲置状态的UE 100a的UE上下文，所以寻呼消息包括UE 100a的UE ID和CL-指示。
一旦接收来自MME 102的寻呼消息，跟踪区中的eNB跟随常规闲置状态寻呼过程，并将寻呼通知发送(1304)到UE 100a以用于如从来自MME 102的寻呼消息中的CL指示所标识的无连接数据分组的传递。
闲置状态UE 100a监视其寻呼时机，并使用传统过程接收寻呼通知。一旦闲置状态UE 100a接收携载了CL-指示的寻呼通知，UE 100a初始化(1305)RACH过程，直到eNB接收来自UE 100a的UE ID为止。RACH过程可以是已有的RACH、被修改的RACH、或优化的RACH等。随着来自UE 100a的UE ID与接收自MME 102的UE ID的匹配，eNB 101a处的UE标识完成。标识了UE 100a的eNB 101a在GPRS隧道协议用户(GTP-U)S1消息中在先前所建立的S1公共载波上采用UE ID和其IP地址和eNB TEID来响应(1306)SGW 103，并请求SGW 103在S1公共载波上将无连接数据分组推送到eNB 101a。
MME 102将UE 100a的IMSI和UE ID映射提供到SGW 103，并且SGW 103将UE 100a的IMSI与无连接数据分组中的相应UE ID交换。其后，SGW 103使用被更新的UE上下文，将无连接数据分组(目标是所标识的UE 100a)作为GTP-U PDU来转发(1307)各自的eNB 101a。eNB 101a在由临时C-RNTI或CL-RNTI争夺的PDCCH所寻址的PDSCH上将无连接数据分组传递(1308)到UE 100a。
图14a和14b示出根据本文所公开的实施例的、使用UE随机数和基密钥(KASME)的新密钥(KCLT)导出。示图描绘了UE 100a、eNB 101a、MME 102、SGW 103和PGW 104。MME 102建立(1401)用于无连接传输模式的公共载波。S1公共载波建立在eNB 101a和SGW 103之间。S5/S8公共载波建立在SGW 103和PGW 104之间。eNB 101a是UE 101a的服务eNB。
UE 100a初始化(1402)起始附着过程，执行认证过程并建立基密钥KASME。MME 102检查UE 100a是否被标注和/或能够无连接传输。在L3消息中，UE 100a向MME提供用于新安全密钥KCLT导出的UE随机数。如果UE 100a被批准和/或能够无连接传输，那么MME 102和UE 100a使用UE随机数和KASME来导出新安全密钥KCLT，以用于无连接传输模式。使用UE随机数的KCLT导出在下面给出：
KCLT＝KDF{KASME,UE随机数}。密钥使用新UE随机数刷新。
KCLT-int和KCLT-enc在UE 100a中和eNB 101a中导出。
KCLT-int和KCLT-enc的导出在下面给出：
KCLT-int＝KDF{KCLT,Int Alg-ID,CLT-int-alg}
KCLT-enc＝KDF{KCLT Enc Alg-ID,CLT-enc-alg}
一旦执行了起始附着过程并且如果UE 100a不具有要转移的任何数据，那么UE 100a切换(1403)到闲置状态。进一步地，UE 100a从应用层接收(小)数据分组，以使用无连接传输模式来执行UL传输。UE 100a不具有任何AS上下文；因此UE 100a针对小区-ID或eNB ID初始化(1404)PDCP COUNT为“0”。随后UE 100a使用KCLT保护数据分组。在另一实施例中，使用在UE的连接状态期间所建立的接入阶层(AS)安全上下文，来在UE和eNB 101a之间在无连接传输模式期间应用数据分组保护，其中UE和RAN节点通过将AS安全上下文高速缓存并且还将其用于无连接传输来维持AS安全上下文。在该情况中，KCLT不被导出。
在实施例中，完整性防护和加密二者被应用到无连接数据分组。从KCLT导出分开的密钥以用于机密性防护(加密/解密)并用于完整性防护(用于导出MAC-I)。
在实施例中，相同的KCLT被用于加密和完整性防护。
进一步地，UE 100a将路由信息(GW ID)和UE标识符(UE ID)附接到(1405)被加密的数据分组作为分组头信息来以自持续的方式在所述被修改的Uu接口106上以及在无线蜂窝网络中的所建立的公共载波上独立地路由数据分组。
在附接了被加密和/或完整性防护的数据分组之后，UE 100a使用RACH过程传输数据分组。RACH过程可以是已有的基于竞争的RACH、被修改的RACH、或优化的RACH等。
在实施例中，演进型密钥集标识符(eKSI)被包括在到eNB的第一分组中，以确认所使用的安全上下文在UE和eNB之间相同。在从UE 100a接收无连接数据分组之后，在SI-AP消息中，eNB 101a通过发送(如果在无连接分组中接收的)eKSI和UE ID来向MME 102请求(1406)用于UE 100a的无连接安全上下文。在S1-AP消息中，MME 102采用包括KCLT、KCLT寿命的无连接安全上下文和针对无连接传输模式所选择的算法来响应(1407)eNB 101a。eNB 101a存储(1408)KCLT和其寿命，并启动定时器。eNB将数据分组解密、增加上行链路PDCP计数、存储被增加的PDCP计数并存储eKSI。如果由UE 100a应用了完整性防护，那么eNB101a还检查分组的完整性。附接到数据分组的UE ID和/或GW ID被用于数据分组转发和充电。eNB 101a将数据分组中所接收的GW ID解析到网关(SGW 103和/或PGW 104)的IP地址以及UL TEID中。进一步地，eNB 101a采用S1-UP消息在S1公共载波上将无连接数据分组转发(1409)到SGW 103。进一步地，SGW 103如步骤1409和1410所描述的，在S5/S8公共载波上在GPRS隧道协议用户(GTP-U)S5/S8消息中将所接收的数据分组转发(1410)到PGW 104。随后，PGW 104将数据分组转发(1411)到PDN端口。
进一步地，在传输了若干数据分组(小)之后并且卷绕的PDCP计数即将发生时，UE 100a生成(1412)新UE随机数并导出新KCLT。UE 100a初始化RACH过程，并请求eNB 101a使用新UE随机数、UE ID、和eKSI来刷新KCLT。在S1-AP消息中，eNB 101a将请求从UE 100a转发(1414)到MME 102。MME导出(1415)新KCLT并将包括KCLT和其寿命的新无连接安全上下文发送(1416)到eNB 101a。eNB将成功的密钥刷新过程通知(1417)UE 100a。
图15a和15b示出根据本文所公开的实施例的、使用无连接传输(CLT)算法ID和KASME的新密钥(KCLT)导出。示图描绘了UE 100a、eNB 101a、MME 102、SGW 103和PGW 104。MME 102建立(1501)用于无连接传输模式的公共载波。S1公共载波建立在eNB 101a和SGW 103之间。S5/S8公共载波建立在SGW 103和PGW 104之间。eNB 101a是UE 101a的服务eNB。
UE 100a初始化(1502)起始附着过程，执行认证过程并建立基密钥KASME。MME 102检查UE 100a是否被标注和/或能够无连接传输。MME102将用于NAS安全模式命令(SMC)过程期间的无连接传输的所选择的安全算法(CLT Algo ID)或预选择的密码算法通知UE 100a。如果UE100a被批准和/或能够无连接传输，那么MME 102和UE 100a使用CLTAlgo ID和KASME来导出新安全密钥KCLT，以用于无连接传输模式。使用CLT Algo ID的KCLT导出在下面给出：
KCLT＝KDF{KASME,CLT Algo ID}。使用新KASME刷新密钥
一旦执行了起始附着过程并且UE 100a不具有要转移的任何数据，那么UE 100a切换(1503)到闲置状态。进一步地，UE 100a从应用层接收(小)数据分组，以使用无连接传输模式执行UL传输。UE 100a不具有任何AS上下文；因此UE 100a针对小区-ID或eNB ID初始化(1504)PDCPCOUNT为“0”。随后UE 100a使用KCLT保护数据分组。
进一步地，UE 100a将路由信息(GW ID)和UE标识符(UE ID)附接加(1505)到被加密的数据分组作为分组头信息来以自持续的方式在所述被修改的Uu接口106上以及在无线蜂窝网络中所建立的公共载波上独立地路由数据分组。
在附接了加密的和/或完整性防护的数据分组之后，UE 100a使用RACH过程传输数据分组。RACH过程可以是基于竞争的已有的RACH、被修改的RACH、或优化的RACH等。
在实施例中，演进型密钥集标识符(eKSI)被包括在到eNB的第一分组中，以确认所使用的安全上下文在UE和eNB之间相同。在从UE 100a接收无连接数据分组之后，在SI-AP消息中，eNB 101a通过发送(如果在无连接分组中接收的)eKSI和UE ID来向MME 102请求(1506)用于UE 100a的无连接安全上下文。在S1-AP消息中，MME 102采用包括KCLT、KCLT寿命的无连接安全上下文和针对无连接传输模式所选择的算法来响应(1507)eNB 101a。eNB 101a存储(1508)KCLT和其寿命，并启动定时器。eNB将数据分组解密、增加上行链路PDCP计数、存储被增加的PDCP计数并存储eKSI。如果由UE应用了完整性防护，那么eNB还检查分组的完整性。附接到数据分组的UE ID和/或GW ID被用于数据分组转发和充电。eNB 101a将数据分组中所接收的GW ID解析到SGW 103的IP地址中和目标PGW 104的IP地址中。进一步地，eNB 101a如图15a和15b中所描述的采用S1-UP消息在S1公共载波上将无连接数据分组转发(1509)到SGW 103。进一步地，SGW 103如图15a和15b所描述的在S5/S8公共载波上在GTP-U S5/S8消息中将所接收的数据分组转发(1510)到PGW 104。随后，PGW 104将(小)数据分组转发(1511)到PDN端口。
进一步地，在传输了若干数据分组之后并且卷绕的PDCP计数即将发生(1512)时，UE 100a建立(1513)RRC连接并切换到连接状态。一旦与eNB 101a建立了连接，UE 100a发送(1514)用于包括KCLT刷新请求的TAU的NAS消息。MME 102作为回应执行新认证和密钥协议(AKA)过程并导出新KASME和KCLT，并将其提供到eNB 101a。MME 102还指派新安全标识符(eKSI)。在实施例中，当PDCP COUNT即将卷绕时，eNB101a从MME 102请求新密钥。随后MME 102如本公开中详述的生成KCTL，并将其发送到eNB。eNB 101a随后与UE 100a在飞跃式过程上初始化密钥变化，以刷新密钥并对UE 100a提供必要参数以生成新KCLT。
图16a和16b示出根据本文所公开的实施例的、使用MME随机数和KASME的新密钥(KCLT)导出。示图描绘了UE 100a、eNB 101a、MME 102、SGW 103和PGW 104。MME 102建立(1601)用于无连接传输模式的公共载波。S1公共载波建立在eNB 101a和SGW 103之间。S5/S8公共载波建立在SGW 103和PGW 104之间。eNB 101a是UE 101a的服务eNB。
UE 100a初始化(1602)起始附着过程，执行认证过程并建立基密钥KASME。MME 102检查UE 100a是否被标注和/或能够无连接传输。MME102将用于NAS安全模式命令(SMC)过程期间的无连接传输的所选择的安全算法(CLT Algo ID)通知给UE 100a，并提供MME随机数。如果UE 100a被批准和/或能够无连接传输，那么MME 102和UE 100a使用MME随机数和KASME导出新安全密钥KCLT以用于无连接传输模式。使用MME随机数的KCLT导出在下面给出：
KCLT＝KDF{KASME,MME随机数}。使用MME随机数刷新密钥。KCLT在UE 100a中和在MME 102中导出。KCLT-int和KCLT-enc在UE 100a中和eNB 101a中导出。
KCLT-int和KCLT-enc的导出在下面给出：
KCLT-int＝KDF{KCLT,Int Alg-ID,CLT-int-alg}
KCLT-enc＝KDF{KCLT Enc Alg-ID,CLT-enc-alg}
一旦执行了起始附着过程并且UE 100a不具有要转移的任何数据，那么UE 100a切换(1603)到闲置状态。进一步地，UE 100a从应用层接收(小)数据分组以使用无连接传输模式执行UL传输。UE 100a不具有任何AS上下文；因此UE 100a针对小区-ID或eNB ID初始化(1604)PDCPCOUNT为“0”。随后UE 100a使用KCLT保护数据分组。
在实施例中，完整性防护和加密二者被应用到无连接数据分组。从KCLT导出分开的密钥以用于机密性防护(加密/解密)并用于完整性防护(用于导出MAC-I)。
在实施例中，相同的KCLT被用于加密和完整性防护。
进一步地，UE 100a将路由信息(GW ID)和UE标识符(UE ID)附接加(1605)到被加密的数据分组作为分组头信息来以自持续的方式在所述被修改的Uu接口106上以及在无线蜂窝网络中所建立的公共载波上独立地路由数据分组。
在附接了加密的和/或完整性防护的数据分组之后，UE 100a使用RACH过程传输数据分组。RACH过程可以是基于竞争的已有的RACH、被修改的RACH、或优化的RACH等。
在实施例中，演进型密钥集标识符(eKSI)被包括在到eNB的第一分组中，以确认所使用的安全上下文在UE和eNB之间相同。在从UE 100a接收无连接数据分组之后，在SI-AP消息中，eNB 101a通过发送(如果在无连接分组中接收的)eKSI和UE ID来向MME 102请求(1606)用于UE 100a的无连接安全上下文。在S1-AP消息中，MME 102采用包括KCLT、KCLT寿命的无连接安全上下文和针对无连接传输模式所选择的算法来响应(1607)eNB 101a。eNB 101a存储(1608)KCLT和其寿命，并启动定时器。eNB将数据分组解密、增加上行链路PDCP计数、存储被增加的PDCP计数并存储eKSI。如果由UE应用了完整性防护，那么eNB 101a还检查数据分组的完整性。附接到数据分组的UE ID和GW ID被用于数据分组转发和充电。eNB 101a将数据分组中所接收的GW ID解析到SGW103的IP地址和/或目标PGW 104的IP地址中和/或如果存在的UL TEID中。进一步地，eNB 101a如图16a和16b中所描述的采用S1-UP消息在S1公共载波上将无连接数据分组转发(1609)到SGW 103。进一步地，SGW 103如图16a和16b所描述的在S5/S8公共载波上将所接收的数据分组转发(1610)到PGW 104。随后，PGW 104将数据分组转发(1611)到PDN端口。
进一步地，在传输了若干(小)数据分组之后并且卷绕的PDCP计数即将发生(1612)时，UE 100a初始化RACH过程并通过将请求与UE ID和eKSI发送到eNB 101a来请求(1613)eNB 101a刷新KCLT。eNB 101a在S1-AP消息中将请求从UE 100a转发(1614)到MME 102。MME通过生成新MME随机数来导出(1615)新KCLT。进一步地，在S1-AP消息中，MME 102将包括新KCLT、其寿命和MME随机数的新无连接安全上下文发送(1616)到eNB 101a。eNB将包括MME随机数的成功的KCLT刷新过程通知(1617)给UE 100a。一旦接收MME随机数，UE 100a导出新KCLT。
图17a和17b示出根据本文所公开的实施例的、使用基站密钥(KeNB)、下一跳(NH)值、和KASME的新密钥(KCLT)导出。示图描绘了UE 100a、eNB 101a、MME 102、SGW 103和PGW 104。MME 102建立(1701)用于无连接传输模式的公共载波。S1公共载波建立在eNB 101a和SGW 103之间。S5/S8公共载波建立在SGW 103和PGW 104之间。eNB 101a是UE 101a的服务eNB。
UE 100a初始化(1702)起始附着过程、执行认证过程并建立基密钥KASME。MME 102检查UE 100a是否被标注和/或能够无连接传输。一旦执行了起始附着过程并且UE 100a不具有要转移的任何数据，那么UE100a切换(1703)到闲置状态。如果UE 100a被批准和/或能够无连接传输，那么UE 100a在闲置状态中导出新NH值和KCLT。使用新NH值和KeNB的KCLT导出在下面给出：
KCLT-int＝KDF{KeNB/NH,Int Alg-ID,CLT-int-alg}
KCLT-enc＝KDF{KeNB/NH,Enc Alg-ID,CLT-enc-alg}
密钥刷新也使用NH值来完成。
进一步地，UE 100a从应用层接收(小)数据分组以使用无连接传输模式执行UL传输。UE 100a不具有任何AS上下文；因此UE 100a针对小区-ID或eNB ID初始化(1704)PDCP COUNT为“0”。随后UE 100a使用KCLT保护数据分组。
在实施例中，完整性防护和加密二者被应用到无连接数据分组。从KCLT导出分开的密钥以用于机密性防护(加密/解密)并用于完整性防护(用于导出MAC-I)。
在实施例中，相同的KCLT被用于加密和完整性防护。
进一步地，UE 100a将路由信息(GW ID)、UE标识符(UE ID)和NCC附接到(1705)被加密的数据分组作为分组头信息来以自持续的方式在所述被修改的Uu接口106上以及在无线蜂窝网络中所建立的公共载波上独立地路由数据分组。
在附接了被加密和/或完整性防护的和/或完整性防护的数据分组之后，UE 100a使用RACH过程传输数据分组。RACH过程可以是已有的基于竞争的RACH、被修改的RACH、或优化的RACH等。
在实施例中，演进密钥集标识符(eKSI)被包括在到eNB的第一分组中，以确认所使用的安全上下文在UE和eNB之间相同。在从UE 100a接收无连接数据分组之后，在SI-AP消息中，eNB 101a通过发送(如果在无连接分组中接收的)eKSI、UE ID、和NCC(下一跳链接计数)来向MME 102请求(1706)用于UE 100a的无连接安全上下文。在S1-AP消息中，MME 102采用包括NH值和寿命的无连接安全上下文来响应(1707)eNB 101a。eNB 101a导出(1708)KCLT、使用KCLT解密数据分组、增加上行链路PDCP计数、存储被增加的PDCP计数并存储eKSI。如果由UE应用了完整性防护，那么eNB 101a还检查分组的完整性。附接到数据分组的UE ID和GW ID被用于数据分组转发和充电。eNB 101a将数据分组中所接收的GW ID解析到SGW 103的IP地址和目标PGW 104的IP地址中。进一步地，eNB 101a如图17a和17b中所描述的采用S1-UP消息在S1公共载波上将无连接数据分组转发(1709)到SGW 103。进一步地，SGW 103如图17a和17b所描述的在S5/S8公共载波上在GTP-US5/S8消息中将所接收的数据分组转发(1710)到PGW 104。随后，PGW104将数据分组转发(1711)到PDN端口。
进一步地，在传输了若干(小)数据分组之后并且卷绕的PDCP计数即将发生(1712)时，UE 100a生成新NH值并使用新NH值导出KCLT。其后，UE 100a初始化RACH过程并通过将UE ID、eKSI和NCC值随着请求发送到eNB 101a来请求(1713)eNB 101a刷新KCLT。eNB 101a在包括UE ID、eKSI和NCC值的S1-AP消息中将请求从UE 100a转发(1714)到MME 102。MME生成(1715)由SGPP标准的TS 33.401所规定的新NH值。进一步地，在S1-AP消息中，MME 102将包括NH值和其寿命的新无连接安全上下文发送(1716)到eNB 101a。eNB导出(1717)新KCLT。进一步地，eNB 101a将通过包括NCC值和eKSI的RACH过程的成功的KCLT刷新给通知UE 100a。在实施例中，如果KUPenc和KUPint用于无连接传输模式防护，那么MME 102将导出自NH值的KeNB传递到eNB101a。eNB 101a从KeNB导出KUPenc和KUPint。MME 102对于来自eNB 101a的对无连接数据分组的防护的每个请求增加NCC计数，并将NCC值提供到eNB 101a。随后，eNB 101将NCC值发送到UE 100a以用于正确的KeNB的导出。针对无连接传输模式防护，每个PDCP COUNT收卷(wrap-up)(卷绕)并且小区重选被视为移交。
所公开的方法提供小区重选期间的安全密钥处置。UE 100a和无线蜂窝网络在小区重选之后总是刷新KCLT密钥。UE 100a在小区重选之后删除小区重选期间的所有已有的密钥，并导出新KCLT。在一个实施例中，UE使用指示符明确地指示网络来刷新密钥。UE将明确的指示符与诸如eKSI值、新UE随机数或MME随机数、新NCC值等的密钥刷新所需的参数包括在一起。
在实施例中，UE 100a通过将诸如eKSI值、新UE随机数或MME随机数、新NCC值等的密钥刷新所需的参数与自持续的分组包括在一起来隐性地指示无线蜂窝网络刷新密钥KCLT。
只要请求，MME 102总是将新密钥提供到eNB 101a。
来自K CLT 的完整性和机密密钥导出
用于从KCLT导出完整性和机密密钥的所公开的方法在下文给出：
KCLT-int＝KDF{KCLT,Int Alg-ID,CLT-int-alg}
KCLT-enc＝KDF{KCLT,Enc Alg-ID,CLT-enc-alg}
被定义的Int Alg-ID值是：
"00002"EIA0空完整性防护算法
"00012"128-EIA1SNOW 3G
"00102"128-EIA2AES
"00112"128-EIA3ZUC
被定义的Enc Alg-ID值是：
"00002"EEA0空加密算法
"00012"128-EEA1基于SNOW 3G的算法
"00102"128-EEA2基于AES的算法
"00112"128-EEA3基于ZUC的算法
表1
[表1]
算法辨别符 值
NAS-enc-alg 0x01
NAS-int-alg 0x02
RRC-enc-alg 0x03
RRC-int-alg 0x04
UP-enc-alg 0x05
UP-int-alg 0x06
CLT-enc-alg 0x07
CLT-Int-alg 0x08
在实施例中，对无连接传输模式中的数据分组的保护可在UE 101a和SGW 103之间，基于来自KASME的KCLT的导出，并且针对无连接传输模式，使用安全模式命令(SMC)过程，在UE 100a的连接状态中使用协商的密码算法、或在UE 100a的连接状态中的所选择的NAS密码算法、或用于无连接传输模式的预配置密码算法来导出KCLT。由UE 100a和MME 102从KASME来导出KCLT。进一步地，MME 102将KCLT和所选择的算法的列表提供到SGW 103用于处置GTP-C消息中的无连接传输业务的安全。使用如上文所讨论的方法之一所指定的新UE随机数、新MME随机数、新(NH)值、和新KASME来刷新KCLT。
图18示出根据本文所公开的实施例的、用于在UE和eNB之间的所保护的数据分组的密钥导出。由UE 100a和MME 102从KASME导出用于无连接传输模式的新安全密钥(KCLT)，以及如上文所讨论的方法之一所指定的使用密钥导出函数(KDF)的用于完整性算法的标识符。
图19示出根据本文所公开的实施例的、采用加密算法的加密/解密机制。示图描绘了到用来加密或解密要作为分组数据来传输的数据的加密算法EEA的输入参数。输入参数包括作为128-位加密密钥(KEY)的KCLT、作为32-位COUNT(计数)的PDCP计数值、作为用于无连接传输模式无线电载波(RB)身份的标准值的5-位载波身份(BEARER)、表示无连接传输模式的方向的1位的方向(DIRECTION)、以及所要求的密钥流的长度(LENGTH)。DIRECTION位对于UL传输是0，对于DL传输是1。
发送器侧安全机制涉及使用由EEA算法生成的密钥流块将纯文本(要传输的数据)加密。
被加密的密文块由接收器侧接收并解密。通过使用在接收器处使用EEA算法而生成的与发送器相同的密钥流块来实施解密。
在现有技术中，在网络的小区级别不标识闲置状态中的UE。在实施例中，在无线蜂窝网络中的小区级别标识处于闲置状态的UE 100a。为了促进这一点，在小区重选时UE 100a实施RACH过程(例如针对CLT所优化的RACH)，使得eNB 101a在MME 102中更新UE 100a的当前所安置于的小区，使得MME 102可开始当前安置的小区中的寻呼。
图20示出根据本文所公开的实施例的、当UE被标识在小区级别时采用被包括在寻呼中的DL指派信息的在无连接传输模式中的DL传输期间所接收的数据分组。示图描绘了在与寻呼的偏移处接收的数据分组。
到UE 100a的寻呼通知包括CL-指示和DL指派和/或UL授权。UE101a使用寻呼通知中所提供的DL指派来解码PDSCH和获取DL数据。
在实施例中，预配置用于无连接传输的DL指派，来代替提供寻呼消息中的DL指派。
图21示出根据本文所公开的实施例的、当UE被标识在小区级别时采用被包括在寻呼中的CL-RNTI的在无连接传输模式中的DL传输期间所接收的数据分组。示图描绘了在与寻呼的偏移处接收的数据分组。到UE 100a的寻呼通知包括CL-指示和CL-RNTI(16位)。UE 100a使用寻呼通知中所提供的CL-RNTI来解码PDCCH信道。偏移可用来标识PDCCH在什么时间被调度用于UE 100a。该偏移可以与UE 100a的寻呼时机(paging occasion)有关。为了避免针对这些数据分组的HARQ ACK，eNB 101a可以可选地在后续子帧中重新传输相同的数据分组。在该方法中，S-RNTI其自身可用于解码PDCCH，避免了寻呼消息中的CL RNTI。
图22示出根据本文所公开的实施例的、当UE被标识在小区级别时在无连接传输模式中的DL传输期间在公共RNTI上所接收的数据分组。示图描绘了在与寻呼的偏移处接收的数据分组。
到UE 100a的寻呼通知包括用于S-TMSI的CL-指示。eNB 101a在采用用于所有UE的公共RNTI所标识的公共资源上传输无连接数据分组，其中，UE ID嵌入在数据分组中。在该方法中，在寻呼UE 100a的接收处采用偏移处的公共RNTI并以预定的方式开始解码PDCCH。当采用该公共RNTI解码了PDCCH时，UE解码数据并验证UE ID是否匹配。如果UE ID匹配，那么UE 100a进一步应用保护以解码IP分组。为了避免针对数据分组的HARQ ACK，eNB 101a可以可选地在后续子帧中重新传输相同的数据。
在实施例中，寻呼通知包括用于S-TMSI的CL-指示以及数据分组。为了避免针对该数据的HARQ ACK，eNB可以可选地在后续子帧中重新传输相同的数据。
在上文所描述的方法中，如果eNB 101a具有针对DL传输挂起的进一步的数据分组，那么eNB 101a可通过在数据分组中添加字段来对其进行指示，其可由UE 100a在解码之后标识。该挂起的数据可在稍后时间中以被定义的偏移来发送。
在实施例中，可应用用于监视PDCCH的某一偏移或用于监视PDCCH的DRX类型的机制，以防止UE 100a持续监视PDCCH。
在另一实施例中，可基于UE 100a的移动性情况触发无连接传输模式。例如，如果UE 100a处于低移动性或中移动性则其可被触发，如果UE 100a处于高移动性则其可不被触发。
在另一实施例中，可在累积可使用无连接传输模式的数据分组之后由UE 100a触发无连接传输模式。所述累积可以是与数据被挂起以进行传输的时间相对应的阈值，或可以是挂起的数据的字节的大小。这类标准可以减少UE 100a对于针对每次小量的数据切换到无连接传输模式的尝试次数。
处置无连接数据传递的移动性：
在无连接传输模式中的UL传输期间，可存在如下的情况：当UE 100a已经在RACH信息3中的或任何后续RACH消息中传输数据分组时，无连接数据分组的段被发送到小区#1，并且由于移动性，UE 100a针对小区#2执行小区重选。所公开的方法指令UE 100a在小区重选(Tre-selection)时间段留在小区#1中。如果小区重选定时器正在运行并且针对挂起段由小区#1给出UL授权，那么无连接数据分组的挂起段可被传输到小区#1。如果小区重选定时器期满，那么在重选到小区#2之后，UE 100a将被发送到小区#1的所有段重新传输到小区#2，以及后续段到小区#2。处置小区#1的eNB 101a丢弃由UE 100a所发送的无连接分组的段，而处置小区#2的eNB 101a将无连接分组的所有段发送到SGW 103。
在无连接传输模式中的数据分组的DL传输期间，eNB 101a可使多于一个数据分组被传递到UE 100a或者数据分组可被分段。但如果在传输所有段或所有数据分组之前UE 100a改变了小区，那么可能存在数据丢失。
在实施例中，为了处置具有移动性的DL数据分组传递，eNB 101a总是传输整个数据分组(IP分组)，并避免针对数据分组的DL传递的分段。eNB将挂起指示符放在DL数据分组中，并且UE 100a使用挂起指示符处置移动性。
在数据分组的DL传输开始之后，如果数据分组被分段或如果DL数据具有挂起指示符，那么UE 100a避免小区重选直到无连接数据是完整的为止。
在另一实施例中，UE 100a按下面内容处置小区重选定时器：
如果在无连接数据的传输或接收期间小区重选期满，那么UE 100a立即保持小区重选过程，但继续数据分组的DL或UL传输。随后，在UL或DL传输完成之后，UE 100a进行小区重选。
如果在数据分组的UL或DL传输的进行中小区重选定时器正在运行，那么UE 100a不将数据分组传输或接收的持续期作为小区重选的部分来计算。
用于CL数据传递的RLC模式
由于无连接传输模式可以用于背景类的数据分组，可在无应答模式(unacknowledged mode)中操作RLC，避免RLC层的ACK/NACK。
如果需要处置一些甚至在RLC级别也需要可靠传递的高优先权数据，那么可在应答模式(acknowledged mode)中操作RLC。
对无线蜂窝网络的无连接数据分组可用性的指示
在实施例中，当UE 100a在UL传输期间具有要发送到无线蜂窝网络的无连接数据分组时，UE 100a触发携载UE-ID的RACH过程或如标识UE 100a的SR(调度请求)的某一通知过程。可由eNB 101a使用该过程以获知特定UE具有要针对UL传输所发送的数据分组。随后，eNB 101a基于其负载或寻呼时机，通过针对各自的UE 100a初始化寻呼来开始无连接数据交换。在该情况中，在eNB 101a将PAGE发送到UE 100a之前的RACH过程或到eNB 101a的SR的数目可被限制。
在另一实施例中，可由UE 100a使用公共资源用于通过使用公共资源将UE 100a身份发送到eNB 101a来指示无连接数据分组的可用性。
用于无连接数据分组的公共资源：
在实施例中，在UL传输期间，eNB 101a出于无连接数据传输的目的分配用于公共用处的UL资源。UE 100a使用特殊前导在该公共UL资源中传输无连接数据分组，并承载关于诸如S-TMSI的UE身份的信息。当多于一个UE同时在公共UE资源中进行传输时，公共UL资源易受冲突影响。
在实施例中，在DL传输期间，eNB 101a使用公共资源用于无连接数据分组的传递。在该方法中，支持无连接传输模式的所有UE可使用公共RNTI以解码公共资源的PDCCH。当较早的对UE 100a的寻呼时机指示存在用于UE 100a的无连接数据分组时，可发生该采用公共RNTI的PDCCH解码。在公共资源中，可以以下面的方法之一实行无连接传输模式中的UL和/或DL传输。
可通过将S-TMSI包括在数据分组中来在公共资源中标识UE 100a，或者
公共资源可具有包括诸如S-TMSI的UE ID和针对相应数据分组的相应偏移的头。
可通过在至少一个硬件设备上运行并执行网络管理功能以控制元件的至少一个软件程序来实现本文所公开的实施例。图1-4、8-17和19中示出的元件包括可以是硬件设备、或硬件设备与软件模块的组合中的至少一个的块。
前述对具体实施例的描述将完整地展示本文实施例的一般性质，其他人通过运用当前知识可以容易地修改和/或调整这类具体实施例的各种应用而不脱离一般概念，因此应该并且要理解的是这类调整和修改在所公开的实施例的等同物的意义和范围内。要理解的是，本文所采用的措辞或术语用于描述而非限制目的。因此，虽然已按照优选实施例描述了本文实施例，但本领域技术人员将意识到可在如本文所描述的实施例的精神和范围内采用修改来实践本发明的实施例。

Claims (102)

1.一种用于由至少一个用户设备(UE)在无线蜂窝网络中使用无连接传输模式进行的数据分组的上行链路(UL)和下行链路(DL)传输的方法，所述方法包括：
针对所述无连接传输模式在所述无线蜂窝网络中建立公共载波；
提供无连接指示(CL-指示)以用于在所述无连接传输模式中处置所述数据分组；
将路由信息、UE标识符(UE ID)、安全上下文标识符中的至少一个附到所述数据分组作为分组头信息，以独立地以自持续方式将所述数据分组路由通过所述无线蜂窝网络；以及
利用在所述无线蜂窝网络的所述至少一个UE和至少一个无线电接入网络(RAN)节点之间的被修改的Uu接口以用于所述无连接传输模式的所述数据分组的所述UL传输和所述DL传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括在所述至少一个UE和所述至少一个RAN节点之间的所述UL传输和DL传输期间通过提供完整性防护、加密防护中的至少一个来保护所述数据分组。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括在所述至少一个UE和服务网关(SGW)之间的所述UL传输和DL传输期间通过提供完整性防护、加密防护中的至少一个来保护所述数据分组。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述公共载波的所述建立包括：
在所述至少一个RAN节点和所述SGW之间，使用所述无连接传输模式在所述无线蜂窝网络的所述至少一个RAN节点和所述SGW之间建立S1公共载波，以使能所述数据分组的所述UL传输和所述DL传输；以及
在所述SGW和所述至少一个分组数据网络网关(PGW)之间，使用所述无连接传输模式在所述SGW和所述至少一个PGW之间建立S5或S8公共载波中的一个，以使能所述数据分组的所述UL传输和所述DL传输。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括基于随机接入信道(RACH)过程针对所述无连接传输模式定义所述被修改的Uu接口，其中所述RACH过程是：已有的RACH过程、或被修改的RACH过程、或优化的RACH过程中的一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括由所述至少一个UE通过所述RACH过程将用于针对所述数据分组的所述UL传输指示所述无连接传输模式的所述CL-指示发送到服务RAN节点，进一步地，所述服务RAN节点启动所述无连接传输模式过程以用于使用所述数据分组中的路由信息将所述数据分组向所述SGW转发。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括在会话创建和移动性管理过程期间由所述MME使用非接入阶层(NAS)消息将所述路由信息提供到所述至少一个UE，其中所述路由信息包括用于所述无连接传输模式中的所述UL传输的网关标识符(GW ID)，其中所述NAS消息是：附着接受或跟踪区更新(TAU)响应中的一个。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括在起始附着过程期间由所述MME将所述UE ID提供到所述至少一个UE，其中所述UE ID在所述无连接传输模式中的所述UL传输和所述DL传输期间，由下面内容中的至少一个所使用来唯一地标识所述至少一个UE和所述至少一个UE的安全上下文：所述无线蜂窝网络中的所述至少一个RAN节点、所述SGW、和所述至少一个PGW。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述无连接传输模式的支持由所述至少一个UE使用所述NAS消息来指示到所述无线蜂窝网络，其中承载所述无连接传输模式支持指示的所述NAS消息是：所述附着请求和所述TAU请求中的至少一个。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述无连接传输模式支持指示是通过使用UE能力交换过程来明确地实施的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述无连接传输模式的所述支持由所述MME使用所述NAS消息来指示到所述至少一个UE，其中承载所述无连接传输模式支持指示的所述NAS消息是：所述附着请求和所述TAU请求中的至少一个。
12.根据权利要求2所述的方法，其中在所述无连接传输模式期间在所述至少一个UE和所述至少一个RAN节点之间的所述数据分组的保护基于使用安全密钥(KCLT)和下面内容中的一个：针对于所述无连接传输模式使用安全模式命令(SMC)过程的所述至少一个UE的连接状态中的协商的密码算法、或连接状态中的接入阶层(AS)或NAS密码算法中的选定的一个、或针对所述无连接传输模式的预定义的密码算法，其中，所述安全密钥(KCLT)由所述UE以及由所述MME和所述eNB中的至少一个来导出。
13.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括使用在所述至少一个UE的所述连接状态期间所建立的接入阶层(AS)安全上下文来在所述无连接传输模式期间在所述至少一个UE和所述至少一个RAN节点之间保护所述数据分组，其中所述至少一个UE和所述至少一个RAN节点通过将所述AS上下文高速缓存来维持所述AS安全上下文，并且当所述至少一个UE转变到闲置状态时进一步使用所述AS安全上下文。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法进一步包括从：基密钥KASME、UE随机数、MME随机数、和下一跳(NH)值中的至少一个中导出所述KCLT，其中所述NH值导出自所述KASME，其中所述KASME建立在所述至少一个UE的认证过程期间。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包括从：eNB密钥(KeNB)、所述UE随机数、所述MME随机数、所述NH值中的至少一个中导出所述KCLT，其中所述KeNB导出自在所述至少一个UE的所述认证过程期间所建立的所述KASME。
16.根据权利要求14和权利要求15所述的方法，其中所述KCLT用来在所述无连接传输模式中分别针对加密和完整性防护导出分开的安全密钥。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包括当分组数据汇聚协议(PDCP)计数卷绕时刷新所述KCLT，进一步地，所述KCLT使用：新UE随机数、新MME随机数、新NH值、和新KASME中的至少一个来刷新。
18.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包括当所述至少一个UE在所述小区重选期间重选新RAN节点时刷新所述KCLT，进一步地，所述KCLT使用：新UE随机数、新MME随机数、新NH值和新KASME中的至少一个来刷新。
19.根据权利要求3所述的方法，其中在所述至少一个UE和所述SGW之间的所述无连接传输模式中的所述数据分组的保护基于使用所述KCLT和下面内容中的一个：针对所述无连接传输模式使用所述SMC过程的所述至少一个UE的连接状态中的所述协商的密码算法、或所述至少一个UE的连接状态中的选定的所述NAS密码算法、或针对所述无连接传输模式的所述预配置的密码算法，其中，所述KCLT由所述至少一个UE和所述MME从所述KASME中导出，进一步地，所述MME将所述KCLT和所选择的算法的列表提供到所述SGW以用于保护通用分组无线业务(GPRS)隧道协议控制(GTP-C)消息中的所述无连接传输模式中的所述数据分组。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法进一步包括当所述SGW被重新定位时刷新所述KCLT，进一步地，所述KCLT使用：新UE随机数、新MME随机数、新NH值和新KASME中的至少一个来刷新。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法进一步包括在所述至少一个UE的被建立的所述安全上下文由于下面内容中的至少一个而无效时刷新所述KCLT：所述安全上下文寿命的期满或安全上下文序列号的卷绕，进一步地，所述KCLT使用：新UE随机数、或新MME随机数、或新NH值和新KASME中的至少一个来刷新。
22.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法进一步包括利用下面内容中的一个：针对所述无连接传输模式中的所述UL传输和所述DL传输，在所述至少一个UE的分组数据网络(PDN)连接建立期间所创建的所述至少一个PGW和所述SGW之间的S5载波或S8载波中的已有的专用的一个，或者在所述SGW和所述至少一个PGW之间的所述被建立的S5或所述被建立的S8公共载波。
23.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法进一步包括针对所述无连接传输模式中的所述UL传输，使用所述GW ID解析在所述无线蜂窝网络中在所述至少一个RAN节点与多个SGW之中的所述SGW之间、以及进一步地在所述SGW与多个PGW之中的预定PGW之间所述公共载波的路径。
24.根据权利要求5和权利要求6所述的方法，其中所述方法包括由所述至少一个UE针对在用于所述无连接传输模式的所述至少一个UE与所述服务RAN节点之间的所述UL传输，通过下面内容来启动所述已有的RACH过程：
在使用随机接入-无线电网络临时指示符(RA-RNTI)接收物理下行链路共享信道(PDSCH)上的RA响应(RACH消息2)之后，在RA消息(RACH消息3)中将所述CL-指示和所述至少一个UE的所述UE ID提供到所述服务RAN节点，其中所述RACH消息2响应于来自所述至少一个UE的传统前导序列传输(RACH消息1)而被接收；
接收来自所述服务RAN节点的竞争解决消息(RACH消息4)中的所述数据分组的所述无连接传输的UL授权；以及
在将所述数据分组与所述UE ID、所述安全上下文标识符、所述GWID中的至少一个附接来作为分组头信息之后，在物理上行链路共享信道(PUSCH)上传输RACH消息5中的所述数据分组。
25.根据权利要求5和权利要求6所述的方法，其中所述方法进一步包括由所述至少一个UE针对在用于所述无连接传输模式的所述至少一个UE与所述服务RAN节点之间的所述UL传输，通过下面内容来启动所述被修改的RACH过程：
在所述RACH消息1中使用新前导序列来将所述CL-指示提供到所述服务RAN节点，其中所述新前导序列是针对所述无连接传输模式所保留的；
使用CL-RNTI或RA-RNTI中的一个从所述服务RAN节点接收用于所述RACH消息2中的所述数据分组的所述无连接传输模式的所述UL授权；
在将所述数据分组与所述UE ID、所述安全上下文标识符、所述GWID中的至少一个附接来作为分组头信息之后，在所述PUSCH上传输所述RACH消息3中的所述数据分组，其中所述RACH消息3包括用于所述数据分组的挂起段的挂起指示符；
使用临时小区-RNTI(C-RNTI)或所述CL-RNTI中的一个接收所述RACH消息4中的用于所述挂起段的所述UL授权；以及
在将所述UE ID、所述安全上下文标识符、所述GW ID中的至少一个附接作为分组头信息之后，在PUSCH上传输所述RACH消息5中的所述挂起段。
26.根据权利要求5和权利要求6所述的方法,其中所述方法进一步包括由所述至少一个UE针对在用于所述无连接传输模式的所述至少一个UE与所述服务RAN节点之间的所述UL传输，通过下面内容来启动所述优化的RACH过程：
在所述RACH消息1中使用唯一前导序列将所述CL-指示提供到所述服务RAN节点，其中所述唯一前导序列包括针对所述无连接传输模式所保留的所述新前导序列、缓冲区状态报告(BSR)、和所述UE ID中的至少一个；
使用所述RA-RNTI从所述服务RAN节点接收用于所述RACH消息2中的所述数据分组的所述无连接传输的所述UL授权；
在将所述数据分组与UE ID、所述安全上下文标识符、所述GW ID中的至少一个附接来作为分组头信息之后，在所述PUSCH上传输所述RACH消息3中的所述数据分组，其中，所述RACH消息3包括用于所述数据分组的所述挂起段的所述挂起指示符；
使用所述CL-RNTI接收所述RACH消息4中的用于所述挂起段的所述UL授权；以及
在将所述UE ID、所述安全上下文标识符、所述GW ID中的至少一个附接作为分组头信息之后，在所述PUSCH上传输所述RACH消息5中的所述挂起段。
27.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法进一步包括：解析所述GW ID以提供被解析的参数，所述被解析的参数进一步包括网关的互联网协议(IP)地址、UL隧道端点标识符(TEID)中的至少一个，其中由核心网络实体使用被提供到所述至少一个RAN节点的映射表来实行所述GW ID的解析，其中所述核心网络实体包括所述MME、或域名系统(DNS)服务器、或新专用GW ID解析服务器中的一个。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述网关的IP地址是所述SGW的IP地址、和所述PGW的IP地址中的至少一个。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述UL TEID是所述预定PGW的S5专用载波TEID、所述预定PGW的S5公共载波TEID、所述预定PGW的S8专用载波TEID、所述预定PGW的S8公共载波TEID中的至少一个。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述至少一个RAN节点请求所述核心网络实体来解析所述GW ID，并采用所述被解析的参数响应所述至少一个RAN节点。
31.根据权利要求27所述的方法，其中所述方法进一步包括通过将所述UE ID、所述UL TEID、SGW IP地址、和PGW IP地址中的至少一个附接作为分组头信息来由用于所述UL传输的所述至少一个RAN节点将所述数据分组路由到所述SGW，其中所述分组头信息在GPRS隧道协议用户(GTP-U)头中被发送。
32.根据权利要求27所述的方法，其中所述方法进一步包括通过将所述GW ID解析成所述SGW的IP地址，来通过将所述UE ID和所述预定PGW的IP地址附接作为分组头信息来由用于所述UL传输的所述至少一个RAN节点将所述数据分组路由到所述SGW，其中当S5公共载波或S8公共载波中的一个被用来将所述数据分组转发到所述PGW时，从所述GW ID中解析所述预定PGW的所述IP地址。
33.根据权利要求8和权利要求27所述的方法，其中所述方法进一步包括由所述SGW将在分组头信息中所接收的所述UE ID映射到所述至少一个UE的相应国际移动用户身份(IMSI)，进一步地，所述数据分组被附接有所述被映射的IMSI以及所述预定PGW的S5TEID或S8TEID中的所述一个来作为分组头信息，并且所述数据分组基于S5TEID或S8TEID中的所述一个在所述S5已有的专用载波或所述S8已有的专用载波上被转发到所述预定PGW，以用于所述无连接传输模式中的所述UL传输。
34.根据权利要求8和权利要求27所述的方法，其中所述方法进一步包括由所述SGW将在分组头信息中所接收的所述UE ID映射到所述至少一个UE的相应国际移动用户身份(IMSI)，进一步地，所述数据分组被附接有所述被映射的IMSI和所述预定PGW的所述IP地址来作为分组头信息，并且所述数据分组基于所述预定PGW的所述IP地址在S5公共载波或S8公共载波中的被建立的所述一个上被转发，以用于所述无连接传输模式中的所述UL传输。
35.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括通过将所述IMSI和所述CL-指示中的至少一个与所述数据分组相附接来作为分组头信息，来在所述DL传输期间在S5公共载波或S8公共载波中的被建立的所述一个上在所述至少一个PGW和所述SGW之间路由所述分组数据。
36.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括通过将所述IMSI和所述CL-指示中的至少一个与所述数据分组相附接来作为分组头信息，来在所述DL传输期间在S5公共载波或S8公共载波中的被建立的所述一个上在所述至少一个PGW和所述SGW之间路由所述分组数据。
37.根据权利要求35所述的方法，其中所述方法进一步包括在所述SGW中维持所述至少一个UE的UE上下文，进一步地，所述UE上下文被所述MME提供到所述SGW，其中所述UE上下文在多个RAN节点之中标识所述至少一个UE的所述服务RAN节点的IP地址，并将所述IMSI与相应的所述UE ID映射，其中所述UE上下文包括所述UE和所述SGW之间的所述安全上下文。
38.根据权利要求36所述的方法，其中所述方法进一步包括由所述SGW基于有效UE上下文标识所述至少一个UE的所述服务RAN节点的所述IP地址，并且进一步将在分组头信息中所接收的所述IMSI映射到相应UE ID。
39.根据权利要求37所述的方法，其中所述方法进一步包括：如果在所述SGW中的所述UE上下文是无效的，那么由所述MME利用CL-指示和所述UE ID寻呼所述至少一个UE的跟踪区中的所述至少一个RAN节点，以更新所述UE上下文。
40.根据权利要求38所述的方法，其中所述方法进一步包括由所述跟踪区中的多个RAN节点利用所述CL-指示将寻呼通知发送到所述至少一个UE，其中所述多个RAN节点之中的所述至少一个RAN节点基于从所述UE所接收的寻呼响应来标识由所述MME所寻呼的所述至少一个UE。
41.根据权利要求37所述的方法，其中所述方法进一步包括由所述服务RAN节点利用所述CL-指示将所述寻呼通知发送到所述至少一个UE，其中所述服务RAN节点通过在所述闲置状态中维持所述UE上下文来标识所述至少一个UE。
42.根据权利要求39所述的方法，其中所述方法进一步包括利用所述CL-指示来响应于所述寻呼通知，由所述UE在所述被修改的Uu接口上启动所述RACH过程，进一步地，所述服务RAN节点响应于所述寻呼通知，利用所述UE ID和所述服务RAN节点的所述IP地址来响应所述MME，其中，所述MME更新所述SGW中的所述UE上下文。
43.根据权利要求35和权利要求40所述的方法，其中，所述数据分组被附接有所述被映射的UE ID来作为分组头信息，并且在所述S1公共载波上被转发到所述服务RAN节点，以用于所述无连接传输模式中的所述DL传输。
44.根据权利要求42所述的方法，其中所述方法进一步包括在所述闲置状态中的所述至少一个UE的寻呼时机期间，在所述PDSCH上由所述服务RAN节点将所述数据分组转发到所述至少一个UE以用于所述DL传输。
45.根据权利要求42所述的方法，其中所述方法进一步包括由所述服务RAN节点使用在所述RACH消息2、或所述RACH消息4中的一个中被发送的DL指派，来将所述数据分组转发到所述至少一个UE以用于所述DL传输。
46.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括在对所述新RAN节点的小区重选期间针对所述无连接传输模式处置所述至少一个UE的移动性，如果小区重选定时器期满，那么所述至少一个UE将被发送到先前RAN节点的所述数据分组的所有段重新传输到所述新RAN节点，并且将后续数据分组重新传输到所述新RAN节点。
47.一种用于使用无连接传输模式的至少一个用户设备(UE)进行的数据分组的上行链路(UL)和下行链路(DL)传输的无线蜂窝网络，其中，所述无线蜂窝网络包括多个无线电接入网络(RAN)节点、移动性管理实体(MME)、至少一个服务网关(SGW)、至少一个分组数据网络网关(PGW)，进一步地，所述无线蜂窝网络被配置为：
在所述无线蜂窝网络中建立公共载波以用于所述无连接传输模式；
提供无连接指示(CL-指示)，以用于在所述无连接传输模式中处置所述数据分组；
将路由信息、UE标识符(UE ID)、和安全上下文标识符中的至少一个附接到所述数据分组来作为分组头信息，以独立地以自持续方式路由所述数据分组；以及
利用在所述至少一个UE和至少一个无线电接入网络(RAN)节点之间的被修改的Uu接口，以用于所述无连接传输模式的所述数据分组的所述UL传输和所述DL传输。
48.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个RAN节点被配置为在所述DL传输期间通过提供整体性防护和加密防护中的至少一个来保护所述数据分组。
49.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中在所述多个SGW之中的所述SGW被配置为在所述DL传输期间通过提供整体性防护和加密防护中的至少一个来保护所述数据分组。
50.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中，所述MME被进一步配置为：
在所述至少一个RAN节点和所述SGW之间，使用所述无连接传输模式在所述至少一个RAN节点和所述SGW之间建立S1公共载波，以使能所述数据分组的所述UL传输和所述DL传输；以及
在所述SGW和至少一个分组数据网络网关(PGW)之间，使用无连接传输在所述SGW和至少一个PGW之间建立S5或S8公共载波中的一个，以使能所述数据分组的所述UL传输和所述DL传输。
51.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中，所述网络进一步静态地配置为：
在所述至少一个RAN节点和所述SGW之间，使用所述无连接传输模式在所述至少一个RAN节点和所述SGW之间建立所述S1公共载波，以使能所述数据分组的所述UL传输和所述DL传输；以及
在所述SGW和至少一个分组数据网络网关(PGW)之间，使用无连接传输在所述SGW和至少一个PGW之间建立S5公共载波或S8公共载波中的一个，以使能所述数据分组的所述UL传输和所述DL传输。
52.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述网络被配置为基于随机接入信道(RACH)过程，针对所述无连接传输模式来定义所述被修改的Uu接口，其中，所述RACH过程是：已有的RACH过程、或被修改的RACH过程、或优化的RACH过程中的一个。
53.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个RAN节点被配置为从所述至少一个UE接收针对所述数据分组的所述UL传输指示所述无连接传输模式的所述CL-指示，进一步地，服务RAN节点使用在数据分组中被提供作为数据头信息的路由信息启动所述无连接传输模式过程，以用于将所述数据分组向所述SGW转发。
54.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述MME被配置为在会话创建和移动性管理过程期间使用NAS消息来将所述路由信息提供到所述至少一个UE，其中，所述路由信息包括用于所述无连接传输模式中的所述UL传输的网关标识符(GW ID)，其中，所述NAS消息是：附着接受或跟踪区更新(TAU)响应中的一个。
55.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述MME被配置为在所述起始附接过程期间将所述UE ID提供到所述至少一个UE，其中，所述UE ID在所述无连接传输模式中的所述UL传输和所述DL传输期间由下面内容中的至少一个所使用来唯一地标识所述至少一个UE：所述至少一个RAN节点、所述SGW、和所述至少一个PGW。
56.根据权利要求48所述的无线蜂窝网络，其中，所述至少一个RAN节点被配置为在所述无连接传输模式中的所述DL传输期间，使用接收自所述MME的安全密钥(KCLT)以及使用下面内容中的一个来保护所述被修改的Uu接口上的所述数据分组：特别针对于无连接传输模式使用安全模式命令(SMC)过程的所述至少一个UE的连接状态中的协商的密码算法、或连接状态中的接入阶层(AS)或NAS密码算法中的选定的一个、或针对无连接传输模式的预配置的密码算法，其中，所述KCLT由所述至少一个UE以及所述MME来导出。
57.根据权利要求48所述的无线蜂窝网络，其中，所述至少一个RAN节点被配置为使用在所述至少一个UE的所述连接状态期间所建立的接入阶层(AS)安全上下文，在所述无连接传输模式中的所述DL传输期间来保护所述被修改的Uu接口上的所述数据分组，其中，所述至少一个UE和所述至少一个RAN节点被配置为通过将所述AS安全上下文高速缓存来维持，并且当所述至少一个UE转变到闲置状态时使用所述AS安全上下文。
58.根据权利要求56所述的无线蜂窝网络，其中所述MME被配置为从基密钥KASME、UE随机数、MME随机数、和下一跳(NH)值中的至少一个中导出所述KCLT，其中所述NH值导出自所述KASME，其中所述KASME建立在所述至少一个UE的认证过程期间。
59.根据权利要求56所述的无线蜂窝网络，其中所述RAN节点进一步被配置为从eNB密钥(KeNB)、所述UE随机数、所述MME随机数、和所述NH值中的至少一个中导出所述KCLT，其中所述KeNB导出自在所述至少一个UE的所述认证过程期间所建立的所述KASME。
60.根据权利要求58和权利要求56所述的无线蜂窝网络，其中所述RAN节点在所述无连接传输模式中基于所述导出的KCLT分别针对加密和完整性防护导出分开的安全密钥。
61.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中，所述SGW被配置为通过使用所述KCLT以及使用下面内容中的一个来保护用于所述无连接传输模式中的所述DL传输的所述数据分组：针对所述无连接传输模式使用所述SMC过程的所述至少一个UE的连接状态中的所述协商的密码算法、或所述至少一个UE的所述连接状态中的选定的NAS密码算法、或针对所述无连接传输模式的所述预配置的密码算法，其中，所述KCLT由所述MME和所述UE从所述KASME中导出，并且其中所述MME将所述KCLT传递到所述SGW以用于保护所述无连接传输模式中的所述数据分组。
62.根据权利要求56和权利要求54所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个RAN节点被配置为刷新所述KCLT，进一步地，当PDCP计数卷绕时，所述KCLT使用新UE随机数、新MME随机数、新NH值、和新KASME中的至少一个来刷新。
63.根据权利要求56和权利要求57所述的无线蜂窝网络，其中所述SGW被配置为刷新所述KCLT，进一步地，当所述SGW被重新定位时或者当所建立的安全上下文变为无效时，所述KCLT使用新UE随机数、新MME随机数、新NH值、和新KASME中的至少一个来刷新。
64.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述网络进一步被配置为利用下面内容中的一个：针对所述无连接传输模式中的所述UL传输和所述DL传输，在所述至少一个UE的分组数据网络(PDN)连接建立期间所创建的所述至少一个PGW和所述SGW之间的S5载波或S8载波中的已有的专用的一个，或者在所述SGW和所述至少一个PGW之间的所述被建立的S5公共载波或S8公共载波。
65.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述网络进一步被配置为针对所述无连接传输模式中的所述UL传输，使用所述GW ID解析在所述至少一个RAN节点与所述SGW之间、以及在所述SGW与预定PGW之间所述公共载波的路径。
66.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个RAN节点被配置为由所述至少一个UE针对用于所述无连接传输模式的所述UL传输，通过下面内容来响应被启动的所述已有的RACH过程：
在使用随机接入-无线电网络临时指示符(RA-RNTI)在物理下行链路共享信道(PDSCH)上发送RA响应(RACH消息2)之后，在RA消息(RACH消息3)中接收所述CL-指示和所述至少一个UE的所述UE ID，其中，所述RACH消息2响应于来自所述至少一个UE的传统前导序列传输(RACH消息1)；
传输在竞争解决消息(RACH消息4)中的所述数据分组的所述无连接传输的UL授权；以及
在物理上行链路共享信道(PUSCH)上接收RACH消息5中的所述数据分组，其中，所述数据分组被附接有所述UE ID、所述安全上下文标识符、所述GW ID中的至少一个来作为分组头信息。
67.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中，所述至少一个RAN节点被配置为由所述至少一个UE针对用于所述无连接传输模式的所述UL传输，通过下面内容来响应被启动的所述被修改的RACH过程：
在所述RACH消息1中通过新前导序列接收所述CL-指示，其中所述新前导序列是针对无连接传输模式所保留的；
使用CL-RNTI或RA-RNTI中的一个传输用于所述RACH消息2中的所述数据分组的所述无连接传输模式的所述UL授权；
在所述PUSCH上接收所述RACH消息3中的所述数据分组，其中，所述数据分组被附接有所述UE ID、所述安全上下文标识符、所述GW ID中的至少一个作为分组头信息，其中，所述RACH消息3包括用于所述数据分组的挂起段的挂起指示符；
使用临时小区-RNTI(C-RNTI)或所述CL-RNTI中的一个传输所述RACH消息4中的用于所述挂起段的所述UL授权；以及
在PUSCH上接收具有被附接到所述挂起段来作为分组头信息的所述UE ID、所述安全上下文标识符、和所述GW ID中的至少一个的所述RACH消息5中的所述挂起段。
68.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个RAN节点进一步被配置为由所述至少一个UE针对用于所述无连接传输模式的所述UL传输，通过下面内容来响应被启动的所述优化的RACH过程：
在所述RACH消息1中使用唯一前导序列接收所述CL-指示，其中所述唯一前导序列包括：针对所述无连接传输模式所保留的所述新前导序列、缓冲区状态报告(BSR)、和所述UE ID中的至少一个；
使用所述RA-RNTI传输所述RACH消息2中的用于所述数据分组的所述无连接传输的所述UL授权；
在所述PUSCH上接收具有被附接作为分组头信息的所述UE ID、所述安全上下文标识符、和所述GW ID中的至少一个的所述RACH消息3中的所述数据分组，其中所述RACH消息3包括用于所述数据分组的所述挂起段的所述挂起指示符；
使用所述CL-RNTI传输所述RACH消息4中的用于所述挂起段的所述UL授权；以及
在所述PUSCH上接收具有被附接到所述挂起段来作为分组头信息的所述UE ID、所述安全上下文标识符、所述GW ID中的至少一个的所述RACH消息5中的所述挂起段。
69.根据权利要求65所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个RAN节点被配置为解析所述GW ID以提供被解析的参数，所述被解析的参数进一步包括：网关的互联网协议(IP)地址、以及UL隧道端点标识符(TEID)中的至少一个，其中由核心网络实体使用被提供到所述至少一个RAN节点的映射表来实行所述GW ID的解析，其中所述核心网络实体包括：所述MME、域名系统(DNS)服务器、和新专用GW ID解析服务器中的一个。
70.根据权利要求69所述的无线蜂窝网络，其中所述网关的IP地址是：所述SGW的IP地址、和所述至少一个PGW的IP地址中的至少一个。
71.根据权利要求69所述的无线蜂窝网络，其中所述UL TEID是：所述预定PGW的S5专用载波TEID、所述预定PGW的S5公共载波TEID、所述预定PGW的S8专用载波TEID、所述预定PGW的S8公共载波TEID中的至少一个。
72.根据权利要求69所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个RAN节点被配置为请求所述核心网络实体解析所述GW ID并且利用所述被解析的参数获取响应。
73.根据权利要求69所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个RAN节点进一步被配置为通过将所述GW ID解析成：所述SGW的IP地址、S5TEID、S8TEID、UL TEID和至少一个PGW的IP地址中的至少一个，来通过将所述UE ID、S5隧道端点指示符(TEID)或S8TEID中的一个、或SGW IP地址、或PGW IP地址中的至少一个附接作为分组头信息来将所述数据分组路由到所述SGW以用于所述UL传输，其中所述分组头信息在GPRS隧道协议用户(GTP-U)头中被发送。
74.根据权利要求69所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个RAN节点进一步被配置为通过将所述GW ID解析成所述SGW的互联网协议(IP)地址来通过将所述UE ID和所述预定PGW的IP地址附接作为分组头信息来将所述数据分组路由到所述SGW以用于所述UL传输；其中当使用所述S5公共载波或所述S8公共载波中的一个时，从所述GW ID中解析所述预定PGW的所述IP地址。
75.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述SGW进一步配置为将所述接收的数据分组中的所述UE ID作为分组头信息映射到所述至少一个UE的相应国际移动用户身份(IMSI)，进一步地，所述数据分组被附接有所述被映射的IMSI以及所述预定PGW的S5TEID或S8TEID中的所述一个作为分组头信息，并且所述数据分组基于所述S5TEID或S8TEID中的一个在所述已有的S5专用载波或所述S8已有的专用载波上被转发到所述预定PGW，以用于所述无连接传输模式中的所述UL传输。
76.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述SGW进一步被配置为将所述数据分组中所接收的所述UE ID映射到所述至少一个UE的相应所述IMSI以作为分组头信息，进一步地，所述数据分组被附接有所述被映射的IMSI和所述预定PGW的所述IP地址作为分组头信息，并且所述数据分组基于所述预定PGW的所述IP地址在S5公共载波或S8公共载波中的被建立的所述一个上被转发，以用于所述无连接传输模式中的所述UL传输。
77.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中，所述SGW和所述MME中的至少一个进一步被配置为将寻呼通知中的所述CL-指示提供到所述至少一个UE的跟踪区中的多个RAN节点，以指示处置所述数据分组来用于所述无连接传输模式中的所述DL传输。
78.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个PGW被配置为通过将所述IMSI和所述CL-指示中的至少一个与所述数据分组相附接来作为分组头信息来在S5公共载波或S8公共载波中的被建立的所述一个上在所述DL传输期间将所述分组数据路由到所述SGW。
79.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述至少一个PGW被配置为通过将所述IMSI、所述CL-指示中的至少一个与所述数据分组相附接来作为分组头信息来在S5公共载波或S8公共载波中的被建立的所述一个上在所述DL传输期间将所述数据分组路由到所述SGW。
80.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中，所述SGW进一步被配置为维持所述至少一个UE的UE上下文，进一步地，所述UE上下文被所述MME提供到所述SGW，其中，所述UE上下文在多个RAN节点之中标识所述至少一个UE的所述服务RAN节点的IP地址，并将所述IMSI与相应所述UE ID映射，其中，所述UE上下文包括在所述UE和所述SGW之间的所述安全上下文。
81.根据权利要求80所述的无线蜂窝网络，其中，所述MME进一步被配置为在所述SGW中维持并更新所述至少一个UE的所述UE上下文，其中所述UE上下文在多个RAN节点之中标识所述至少一个UE的所述服务RAN节点的IP地址，并将所述IMSI与相应所述UE ID映射，其中，所述UE上下文包括在所述UE和所述SGW之间的安全上下文。
82.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述SGW进一步被配置为基于有效UE上下文标识所述至少一个UE的所述服务RAN节点的所述IP地址，并且进一步将在分组头信息中所接收的所述IMSI映射到相应UE ID。
83.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述MME进一步被配置为如果在所述SGW中的所述UE上下文是无效的，那么利用所述CL-指示和所述UE ID来寻呼所述至少一个UE的跟踪区中的多个RAN节点，以更新所述UE上下文。
84.根据权利要求83所述的无线蜂窝网络，其中所述跟踪区内的所述多个RAN节点进一步配置为利用所述CL-指示将寻呼通知发送到所述至少一个UE，并且所述至少一个RAN节点被配置为基于从所述UE所接收的寻呼响应来标识由所述MME所寻呼的所述至少一个UE。
85.根据权利要求83所述的无线蜂窝网络，其中所述服务RAN节点被配置为利用所述CL-指示将所述寻呼通知发送到所述至少一个UE，其中，所述服务RAN节点被配置为通过在所述闲置状态中维持所述UE上下文来标识所述至少一个UE。
86.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述服务RAN节点被配置为利用所述CL-指示响应所述寻呼通知在所述被修改的Uu接口上，利用所述RACH过程响应由所述UE启动的所述寻呼通知，来利用所述UE ID和所述至少一个UE的IP地址中的至少一个来响应所述MME，其中，所述MME更新所述SGW中的所述UE上下文。
87.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述SGW被配置为将所述数据分组与所述被映射的UE ID相附接来作为分组头信息，并且在所述S1公共载波上转发到所述服务RAN节点以用于所述无连接传输模式中的所述DL传输。
88.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述服务RAN节点进一步被配置为在所述闲置状态中的所述至少一个UE的寻呼时机期间在所述PDSCH上将所述数据分组转发到所述至少一个UE，以用于所述DL传输。
89.根据权利要求47所述的无线蜂窝网络，其中所述服务RAN节点进一步被配置为使用在所述RACH消息2、或所述RACH消息4中的一个中被发送的DL指派将所述数据分组转发到所述至少一个UE以用于所述DL传输。
90.一种用于使用无连接传输模式的数据分组的上行链路(UL)和下行链路(DL)传输的用户设备(UE)，其中所述UE包括：
集成电路，其进一步包括至少一个处理器；
在所述电路内的至少一个存储器，其具有计算机程序代码；
所述至少一个存储器和所述计算机程序代码与所述至少一个处理器致使所述UE：
发送无连接指示(CL-指示)以指示所述服务RAN节点在所述无连接传输模式中处置所述数据分组；
将网关标识符(GW ID)、安全上下文标识符、和UE标识符(UE ID)中的至少一个附接到所述数据分组来作为分组头信息，以独立地以自持续方式路由所述数据分组；以及
使用被修改的Uu接口与服务RAN节点通信，以用于所述无连接传输模式的所述数据分组的所述UL传输和所述DL传输。
91.根据权利要求90所述的UE，其中，所述UE被配置为在所述UL传输期间通过提供完整性防护、和加密防护中的至少一个来保护所述数据分组。
92.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE进一步被配置为通过所述RACH过程将用于启动用于所述数据分组的所述UL传输的所述无连接传输模式的所述CL-指示发送到服务RAN节点。
93.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE被配置为在所述无连接传输模式中在所述UL传输期间通过使用安全密钥(KCLT)和下面内容中的一个来保护所述被修改的Uu接口上的所述数据分组：特别针对于所述无连接传输模式使用安全模式命令(SMC)过程的所述至少一个UE的连接状态中的协商的密码算法、或所述至少一个UE的连接状态中的选定的接入阶层(AS)或NAS密码算法、或针对无连接传输模式的预配置的密码算法，其中，所述KCLT由所述UE从所述KASME中导出。
94.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE被配置为从基密钥KASME、UE随机数、MME随机数、和下一跳(NH)值中的至少一个中导出所述新安全密钥KCLT，其中所述KASME建立在认证过程期间。
95.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE被配置为从eNB密钥(KeNB)、所述UE随机数、所述MME随机数、和所述NH值中的至少一个中导出所述新安全密钥KCLT，其中所述KeNB导出自在所述认证过程期间所建立的所述KASME。
96.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE被配置为在所述无连接传输模式中基于所述导出的KCLT分别针对加密和完整性防护导出分开的安全密钥。
97.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE被配置为当分组数据汇聚协议(PDCP)计数卷绕时刷新所述KCLT，进一步地，所述KCLT使用：新UE随机数、或新MME随机数、或新下一跳(NH)值、或新KASME中的一个来刷新。
98.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE被配置为当所述UE重选另一所述RAN节点时刷新所述KCLT，进一步地，所述KCLT使用：新UE随机数、新MME随机数、新NH值、和新KASME中的至少一个来刷新。
99.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE进一步被配置为针对所述无连接传输模式中的所述UL传输，通过下面内容来启动所述已有的RACH过程：
在使用随机接入-无线电网络临时指示符(RA-RNTI)接收物理下行链路共享信道(PDSCH)上的RA响应(RACH消息2)之后，在RA消息(RACH消息3)中将所述CL-指示和所述UE ID提供到所述服务RAN节点，其中所述RACH消息2响应于传统前导序列传输(RACH消息1)而被接收；
接收来自所述服务RAN节点的竞争解决消息(RACH消息4)中的用于所述数据分组的所述无连接传输的UL授权；以及
在将所述数据分组与所述UE ID、安全上下文标识符、所述GW ID中的至少一个相附接来作为分组头信息之后，在物理上行链路共享信道(PUSCH)上传输RACH消息5中的所述数据分组。
100.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE进一步被配置为针对所述无连接传输模式中的所述UL传输，通过下面内容来启动所述被修改的RACH过程：
在所述RACH消息1中使用新前导序列将所述CL-指示提供到所述服务RAN节点，其中所述新前导序列是针对所述无连接传输模式所保留的；
使用CL-RNTI或RA-RNTI中的一个从所述服务RAN节点接收用于所述RACH消息2中的所述数据分组的所述无连接传输模式的所述UL授权；
在将所述数据分组与所述UE ID、安全上下文标识符、和所述GW ID中的至少一个相附接来作为分组头信息之后，在所述PUSCH上传输所述RACH消息3中的所述数据分组，其中所述RACH消息3包括用于所述数据分组的挂起段的挂起指示符；
使用临时小区-RNTI(C-RNTI)或所述CL-RNTI中的一个接收所述RACH消息4中的用于所述挂起段的所述UL授权；以及
在将所述UE ID、所述安全上下文标识符、和所述GW ID中的至少一个附接作为分组头信息之后，在PUSCH上传输所述RACH消息5中的所述挂起段。
101.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE进一步被配置为针对所述无连接传输模式中的所述UL传输，通过下面内容来启动所述优化的RACH过程：
在所述RACH消息1中使用唯一前导序列将所述CL-指示提供到所述服务RAN节点，其中所述唯一前导序列包括针对所述无连接传输模式所保留的所述新前导序列、缓冲区状态报告(BSR)、和所述UE ID中的至少一个；
使用所述RA-RNTI从所述服务RAN节点接收用于所述RACH消息2中的所述数据分组的所述无连接传输的所述UL授权；
在将所述数据分组与所述UE ID、所述安全上下文标识符、和所述GW ID中的至少一个相附接来作为分组头信息之后，在所述PUSCH上传输所述RACH消息3中的所述数据分组，其中所述RACH消息3包括用于所述数据分组的所述挂起段的所述挂起指示符；
使用所述CL-RNTI接收所述RACH消息4中的用于所述挂起段的所述UL授权；以及
在将所述UE ID、所述安全上下文标识符、和所述GW ID中的至少一个附接作为分组头信息之后，在所述PUSCH上传输所述RACH消息5中的所述挂起段。
102.根据权利要求90所述的UE，其中所述UE进一步被配置为在小区重选期间针对所述无连接传输处置移动性，如果小区重选定时器期满，那么所述UE在对新RAN节点的所述小区重选之后，将被发送到先前RAN节点的所述数据分组的所有段重新传输到所述新RAN节点，并且将后续数据分组重新传输到新RAN节点。
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