CN104813635A - 在蜂窝网络中的恢复分组数据连接 - Google Patents

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Abstract

在实施例中，提供一种用于在移动网络中支持分组数据连接的方法，所述移动网络包括无线接入网RAN和核心网CN，所述方法包括：在RAN节点与核心网之间无连接的情况下，在被称为恢复模式的模式中支持所述分组数据连接，其中，由所述RAN节点向在所述RAN节点的覆盖内的至少一个被授权在所述恢复模式中操作的用户设备UE(被称为被授权的UE)本地提供所述分组数据连接。

Description

在蜂窝网络中的恢复分组数据连接
技术领域
本发明大致涉及移动通信网络和系统。
背景技术
移动通信网络和系统的详细描述可以在文献中找到，例如，特别是在由例如3GPP(第三代合作伙伴计划)的标准组织发布的技术规范中。
分组移动通信系统的典型示例是演进分组系统EPS(特别在3GPP TS23.401中规定)。
EPS网络包括被称为演进分组核心(被称为EPC)的核心网(CN)，其可以由被称为E-UTRAN的无线接入网(RAN)接入。EPS网络向用户设备(UE)提供连接(被称为分组数据网络PDN连接，或者IP连接)。
在图1中示出了EPS网络的构架的示例(选自3GPP TS 23.401)，示出主要网络节点和在网络节点之间的接口。在EPS网络节点之间的接口包括，特别地，在控制平面中，在被称为eNodeB(eNB)的E-UTRAN节点与被称为移动管理实体(MME)的EPC节点之间的S1-MME接口，以及在用户平面中，在被称为eNodeB(eNB)的E-UTRAN节点与被称为服务网关(SGW)的EPC节点之间的S1-U接口。
如经发明人认识到的，并且还将在下文中描述的，在E-UTRAN节点与EPC之间无连接的情况下，特别是当在S1-MME接口上无连接可用时(例如当在S1-MME接口处的传输链路切断时，或者当出于一些原因MME不可用时)，以及当S1-U接口不可用时(例如当在S1-U接口处的传输链路切断时，或者当出于一些原因SGW不可用时)，当前的EPS操作模式不允许在该E-UTRAN节点覆盖下的用户进行通信。
至核心网的备份连接当然可以在这些情况下使用，但是这样的备份连接又可能被损坏，所以当前尚无解决该问题的有效方案。
需要解决这样的问题，特别是在紧急情况下需要允许建立一些应急通信(例如公共安全通信)。更加一般而言，需要改进在这样的移动网络和系统中对分组数据连接的支持。
本发明的实施例特别地解决这样的需求。
发明内容
在一个方面中，通过一种用于在移动网络中支持分组数据连接的方法来实现这些和其它目标，所述移动网络包括无线接入网RAN和核心网CN，所述方法包括，在RAN节点与所述核心网之间无连接的情况下，在被称为恢复模式的模式中支持所述分组数据连接，其中，由所述RAN节点向在所述RAN节点的覆盖内的至少一个被授权在所述恢复模式中操作的用户设备UE本地提供所述分组数据连接，所述用户设备UE被称为被授权的UE。
在其它方面中，通过被配置为执行该方法的实体来实现这些和其它目标，所述实体包括，特别地(尽管不只是)，用户设备UE、以及RAN节点或者基站(例如用于E-UTRAN的eNodeB)。
附图说明
通过仅为示例并且参考附图，现在对根据本发明的实施例的设备和/或方法的一些实施例进行描述，其中：
-图1旨在示出用于EPS网络的构架的示例；
-图2旨在以简化的方式示出可以使用本发明的实施例的情境的示例；
-图3旨在以简化的方式示出根据本发明的实施例的在恢复模式中的过程的示例；
-图4旨在以简化的方式示出根据本发明的实施例的用于在使用恢复模式之后返回正常操作模式的过程的示例。
通过对EPS的示例，下文将对本发明的实施例进行更加详细的说明。然而要理解的是，本发明不限于EPS，并且也可以应用于除了EPS之外的系统。
具体实施方式
在当前的EPS的操作模式中，UE使用至MME的连接来建立通信，MME持有订购简档并且终止建立PDN连接所需的非接入层(NAS)信令传送。MME还使用订户特定的凭证来确保信令传送得以安全地处理。
MME于是控制涉及eNB(RAN节点)、SGW(服务网关，充当接入聚合器)以及PGW(PDN网关，终止至PDN的连接并且提供基本或者先进的IP服务，取决于实现)的端到端承载建立。
在例如用于公共安全的应急通信或者像铁路通信、石油以及能源领域目的的关键任务商业用途的一些应用中重要的是，即使至网络其余部分的连接被切断，也允许在小区(或者eNB)覆盖下的用户能够例如与彼此通信。
使用如在标准中定义的当前EUTRAN，这是不可能的，因为只要至网络的回程连接被切断，由于经由核心节点(MME)的控制平面信令传送处理是不可用的、核心网是不可用的以及至PGW的端到端承载连接丢失，所以基站不能提供服务。
本发明的实施例特别地能够解决这样的问题。
图2旨在以简化的方式示出其中可以使用本发明的实施例的情境的示例，
例如，可以假设，因为至核心网的传输链路被切断或者因为出于一些原因核心网不可用，如图2所示，eNB失去至核心网的连接。
在实施例中，eNB检测到至核心网的连接丢失。
在实施例中，基于检测到至核心网的连接丢失，eNB向在其覆盖下的用户设备广播如下事实：连接丢失，或者eNB现在正在恢复模式中操作。
这可以触发：可以使用恢复基站(eNB)过程(即可以在恢复模式中操作)的UE开始适用于恢复基站的过程(即开始在恢复模式中操作)或者重新选择另一网络，对于其它UE，它们应当重新选择另一网络或者抑制联系eNB的尝试直到它们收到重新有全面服务的肯定指示为止(例如当eNB停止通告其正在恢复模式中操作时)。
为了避免重新接入网络的同步的尝试，检测到重新建立了服务的UE在其检测到服务可用之后，在尝试重新接入网络服务之前可以应用随机的退避计时器。
在实施例中，在恢复模式中，eNB支持用于在其覆盖下的、被授权在恢复模式中操作的UE的通信建立，特别地，eNB支持在其覆盖下的这样的UE之间的通信。
在实施例中，eNB对恢复模式的支持包括支持eNB本地的非接入层过程。
在实施例中，eNB对恢复模式的支持包括支持在处于“恢复模式”中的期间在与eNB建立本地PD(分组数据)连接的装置之间的本地路由功能。可选地，eNB可以支持例如至互联网的备份连接。
图3旨在以简化的方式示出根据本发明的实施例的在恢复模式中的过程的示例。
当检测到在eNB和核心网之间的连接不可用之后，可以执行(在图3中示出的)以下步骤中的一些或者全部。在这样的检测之后，如果可能，eNB可以(虽然不必要)尝试建立至相关网络的备份连接。
基于检测到至核心网的连接丢失，eNB开始例如在系统信息中向UE广播eNB正在恢复模式中操作。
此时，不支持恢复模式操作或者未被授权(或者被配置)为支持恢复模式的UE可以重新选择另一网络，如果可能。
能够支持恢复模式操作并且被授权为支持恢复模式的那些UE应当能够使用恢复模式过程建立与eNB的通信，该恢复模式过程使得eNB的本地PD(分组数据)连接能够被建立并且由此提供基本级别的分组连接，该基本级别的分组连接使得能够与其它UE本地交换数据(或者，如果eNB支持至互联网的备份连接的形式，全球地)。
能够使用恢复模式过程的UE向eNB发送在恢复模式中建立分组数据连接的请求。在该请求中，UE可以提交基于它和网络共享的用于在恢复模式中操作的秘密的签名和身份。
基于接收到这样的请求，eNB向UE分配IP地址并且充当用于UE的第一跳路由器。换言之，将eNB视为用于在恢复模式分组数据连接中的UE的第一跳路由器。
eNB响应于在恢复模式中建立分组数据连接的请求。在被考虑的示例中，UE被授权以在恢复模式中操作，并且eNB接受该请求。
UE于是能够与eNB通信。可以使用与恢复模式通信的授权有关的安全材料来对在通信期间交换的数据加密。
在实施例中，仅当检测到至任意的服务核心节点的连接故障检测时，eNB启用这样的对本地路由能力的接入。
在实施例中，仅针对能具有使用可以储存在USIM中以用于恢复模式的特殊凭证来接入的权利的特殊用户，需要使用这些特殊凭证对UE授权。eNB应当能够本地使用这些凭证来认证用户并且还能够使用有关的安全材料来建立加密通信。
图4旨在以简化的方式示出根据本发明的实施例的用于在使用恢复模式之后返回正常操作模式的过程的示例。
在检测到在eNB和核心网之间的连接重新可用之后，可以执行(在图4中示出的)以下步骤中的一些或者全部。
由于eNB检测到与核心网的连接重新可用(例如通过周期地尝试建立与已知MME的S1接口)，eNB移除指示服务不可用并且恢复模式可用的系统信息。eNB还可以提醒UE读系统信息。
在这些条件下，正在使用恢复模式的UE检测到eNB的操作模式回到正常并且通过附接至EPC(演进分组核心)和获取正常PDN连接来返回到正常服务。
当这成功时，网络针对在正常模式中附接的UE释放恢复模式连接，如果eNB检测到旧的恢复模式连接，它将在足够长的超时之后本地清除它们。
在一个方面中，提供了一种用于在包括无线接入网RAN和核心网CN的移动网络中支持分组数据连接的方法。
提供了多种实施例，根据多种结合，这些实施例可以单独使用或者结合使用。
在实施例中，所述方法包括：在RAN节点与核心网之间无连接的情况下，在被称为恢复模式的模式中支持所述分组数据连接，其中，由所述RAN节点向在所述RAN节点的覆盖内的至少一个被授权在所述恢复模式中操作的用户设备UE(被称为被授权的UE)本地提供所述分组数据连接。
在实施例中，所述方法包括：
-所述RAN节点检测在所述RAN节点与CN之间无连接。
在实施例中，所述方法包括：
-在所述RAN节点与CN之间无连接的情况下，所述RAN节点广播指示所述RAN节点正在恢复模式中操作的信息。
在实施例中，所述方法包括：
-在所述RAN节点与CN之间无连接的情况下，所述RAN节点在系统信息中广播指示所述RAN节点正在恢复模式中操作的信息。
在实施例中，所述方法包括：
-基于了解到所述RAN节点正在恢复模式中操作，在所述RAN节点覆盖下的未被授权在所述恢复模式中操作的UE重新选择另一移动网络或者抑制联系所述RAN节点的尝试。
在实施例中，所述方法包括：
-基于了解到所述RAN节点正在恢复模式中操作，在所述RAN节点的覆盖下的被授权的UE开始在所述恢复模式中操作。
在实施例中，所述方法包括：
-与被授权的UE相关联的订户标识模块储存与在恢复模式中的所述操作有关的凭证。
在实施例中：
-所述凭证包括用于在恢复模式中的所述操作的、用于用户认证和/或用户数据加密的授权和/或安全材料。
在实施例中，所述方法包括：
-所述移动网络管理与在恢复模式中的所述操作有关的、储存在与被授权的UE相关联的订户标识模块中的凭证。
在实施例中，所述方法包括：
-具有控制平面功能的CN节点，所述控制平面功能包括：当在所述RAN节点与CN之间的连接可用时，在经由所述RAN节点向被授权的UE发送的信令中的信息，所述信息用于管理与在恢复模式中的所述操作有关的凭证，所述凭证储存在与所述被授权的UE相关联的订户标识模块中。
在实施例中：
-所述信令包括在附接或者跟踪区域更新过程期间由所述CN节点向所述UE发送的移动管理信令。
在实施例中，所述方法包括：
-在所述恢复模式中，所述RAN节点使用与在恢复模式中的所述操作有关的凭证来本地认证在其覆盖下的UE。
在实施例中，所述方法包括：
-在所述恢复模式中，被授权的UE向所述RAN节点发送分组数据连接建立请求，所述请求包括基于所述UE和所述移动网络共享的用于在恢复模式中的所述操作的秘密的签名和UE身份。
在实施例中，所述方法包括：
-在所述恢复模式中，被授权的UE使用与在所述恢复模式中的操作有关的安全材料对向所述RAN节点传输的数据加密。
在实施例中，所述方法包括：
-在所述恢复模式中，所述RAN节点使用与在所述恢复模式中的操作有关的安全材料对向被授权的UE传输的数据加密。
在实施例中，所述方法包括：
-基于从被授权的UE接收到的对在恢复模式中的分组数据连接的请求，所述RAN节点向所述UE分配IP地址。
在实施例中，所述方法包括：
-基于从被授权的UE接收到的对在恢复模式中的PDN连接的请求，所述RAN节点充当用于所述UE的第一跳路由器。
在实施例中，所述方法包括：
-在恢复模式中操作的期间，所述RAN节点检测在所述RAN节点和CN之间的连接是否重新可用。
在实施例中，所述方法包括：
-在所述RAN节点和CN之间的连接重新可用的情况下，所述RAN节点停止广播指示所述RAN节点正在恢复模式中操作的信息。
在实施例中，所述方法包括：
-基于了解到所述RAN节点不再在恢复模式中操作，在所述RAN节点覆盖下的被授权的UE返回到正常操作模式。
在实施例中，所述方法包括：
-基于了解到所述RAN节点不再在恢复模式中操作，在所述RAN节点覆盖下的被授权的UE在退避计时器的时间过去之后返回到正常操作模式。
在实施例中，所述方法包括：
-基于了解到所述RAN节点不再在恢复模式中操作，在所述RAN的覆盖下的UE在退避计时器的时间过去之后使用正常操作模式尝试接入所述移动网络。
在其它方面中，提供了被配置用于执行该方法的实体，所述实体包括，特别地(尽管不只是)，用户设备UE、以及RAN节点或基站(例如用于E-UTRAN的eNodeB)。
对于本领域技术人员来说，这样的实体的详细实现不会带来任何特殊问题，并且由此对于本领域技术人员来说，不需要比上文已经做出的公开更全面地公开。
本领域技术人员将容易认识到，可以通过编程的计算机来执行上文描述的多种方法的步骤。在本文中，一些实施例还旨在涵盖程序储存装置，例如，机器或计算机可读的并且编码有机器可执行的或计算机可执行的程序指令的数字数据储存介质，其中，所述指令执行上文描述的所述方法的步骤中的一些或全部。程序储存装置可以是例如数字存储器、例如磁盘和磁带的磁储存介质、硬盘驱动器、或者光学可读数字数据储存介质。实施例还旨在涵盖执行上文描述的方法的所述步骤的编程的计算机。

Claims (17)

1.一种用于在移动网络中支持分组数据连接的方法，所述移动网络包括无线接入网RAN和核心网CN，所述方法包括，在RAN节点与所述核心网之间无连接的情况下，在被称为恢复模式的模式中支持所述分组数据连接，其中，由所述RAN节点向在所述RAN节点的覆盖内的至少一个被授权在所述恢复模式中操作的用户设备UE本地提供所述分组数据连接，所述用户设备UE被称为被授权的UE。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
-在所述RAN节点与CN之间无连接可用的情况下，所述RAN节点在系统信息中广播指示所述RAN节点正在恢复模式中操作的信息。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，包括：
-基于了解到所述RAN节点正在恢复模式中操作，在所述RAN节点覆盖下的未被授权在所述恢复模式中操作的UE重新选择另一移动网络或者抑制联系所述RAN节点的尝试。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括：
-基于了解到所述RAN节点正在恢复模式中操作，在所述RAN节点覆盖下的被授权的UE开始在所述恢复模式中操作。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括：
-与被授权的UE相关联的订户标识模块储存与在恢复模式中的所述操作有关的凭证。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，包括：
-所述移动网络管理与在恢复模式中的所述操作有关的、储存在与被授权的UE相关联的订户标识模块中的凭证。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，包括：
-具有控制平面功能的CN节点，所述控制平面功能包括：当在所述RAN节点与CN之间的连接可用时，在经由所述RAN节点向被授权的UE发送的信令中的信息，所述信息用于管理与在恢复模式中的所述操作有关的凭证，所述凭证储存在与所述被授权的UE相关联的订户标识模块中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，包括：
-在所述恢复模式中，所述RAN节点使用与在恢复模式中的所述操作有关的凭证来本地认证在其覆盖下的UE。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，包括：
-在所述恢复模式中，被授权的UE向所述RAN节点发送对分组数据连接建立的请求，所述请求包括基于所述UE和所述移动网络共享的用于在恢复模式中的所述操作的秘密的签名和UE身份。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，包括：
-在所述恢复模式中，被授权的UE使用与在所述恢复模式中的操作有关的安全材料对向所述RAN节点传输的数据加密。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，包括：
-在所述恢复模式中，所述RAN节点使用与在所述恢复模式中的操作有关的安全材料对向被授权的UE传输的数据加密。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，包括：
-基于从被授权的UE接收到的对在恢复模式中的分组数据连接的请求，所述RAN节点向所述UE分配IP地址。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，包括：
-基于从被授权的UE接收到的对在恢复模式中的PDN连接的请求，所述RAN节点充当用于所述UE的第一跳路由器。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，包括：
-在所述RAN节点和CN之间的连接重新可用的情况下，所述RAN节点停止广播指示所述RAN节点正在恢复模式中操作的信息。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，包括：
-基于了解到所述RAN节点不再在恢复模式中操作，在所述RAN节点覆盖下的被授权的UE在退避计时器的时间过去之后返回到正常操作模式。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，包括：
-基于了解到所述RAN节点不再在恢复模式中操作，在所述RAN的覆盖下的UE在退避计时器的时间过去之后使用正常操作模式尝试接入所述移动网络。
17.一种被配置为执行根据权利要求1至16中任一项所述的方法的实体。
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