CN110583043B

CN110583043B - Rrc inactive状态下的数据传输

Info

Publication number: CN110583043B
Application number: CN201880020579.4A
Authority: CN
Inventors: 卡罗琳·加科特
Original assignee: JRD Communication Shenzhen Ltd
Current assignee: JRD Communication Shenzhen Ltd
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: CN110583043A; GB2560756B; GB201704705D0; WO2018171527A1; GB2560756A

Abstract

提供了在RRC INACTIVE状态下进行数据和安全上下文传输的方法和系统。在用户平面消息中，以数据将UE ID信息从UE发送到目标基站。目标基站可以使用该UE ID来获取安全上下文信息，以继续通信。

Description

RRC INACTIVE状态下的数据传输

技术领域

本公开说明涉及蜂窝通信网络中的上下文信息的更新，特别涉及使用用户平面协议(user plane protocols)对此上下文信息进行的更新。本公开说明还涉及此上下文信息的更新的上下文中的数据传输。

背景技术

第三代(3G)移动电话标准和技术之类的无线通信系统是众所周知的，第三代合作伙伴计划(3GPP)已开发这样的3G标准和技术，并且逐渐开发出第三代无线通信，而通信系统和网路的开发朝向宽带移动系统发展。第三代合作伙伴计划已经开发出用于移动接入网络的、所谓的长期演进(LTE)系统，也就是，演进的通用移动通信系统地域无线接入网络(E-UTRAN)，其中一或多个宏小区(macrocells)由被称为eNodeB或eNB(即，演进的NodeB)的基站所支援。最近，LTE的演进进一步朝着所谓的5G或新射频(New Radio,NR)发展。

5G或NR为用户设备(User Equipment,UE)到基站之间的链路提出一种新的无线电链路标准，NR的配置和协议利用了LTE许多特性作为起点，但添加了许多与LTE非常不同的附加特性和操作模式。

如图1所示，NR的无线电接入网络(Radio Access Network,RAN)由多个gNB组成，其向UE提供NG-RA用户平面(新的AS子层/PDCP/RLC/MAC/PHY)和控制平面(RRC)协议端点。所述多个gNB通过Xn接口(Xn interface)相互连接，所述多个gNB亦通过NG接口(NGinterface)连接到下一代核心(NGC)，更具体地，通过N2接口(N2 interface)连接到接入和移动管理功能(Access and Mobility Management Function,AMF)，并通过N3接口(N3interface)连接到用户平面功能(User Plane Function,UPF)(参见3GPP TS23.501)。

图2显示NR的用户平面协议栈(如3GPP TR 38.804中所定义)，PDCP、RLC和MAC子层(终止于网络侧的gNB)执行与LTE类似的功能，NR中存在附加功能以满足那些不存在于LTE中的特定要求。

RRC层利用一组状态来定义gNB和UE之间的RRC链路的状态，但是RRC INACTIVE状态下的数据传输存在一些问题，特别是切换(handover)或重定位过程中的数据传输，其应当允许重新使用安全上下文数据(security context data)或使用新的安全上下文数据。

对于新射频(New Radio)系统，在RRC INACTIVE状态下的数据传输方面已有两种方法被提出来讨论，但两者都存在明显的缺点：

a.一个在数据传输之前的基于RRC信令(signalling)的程序，在网络允许多个UE进行自由的数据传输的情况下，使多个UE间的争用情况得以解决。除了RRC信令开销之外，该方法的缺点是导致数据重置(通过暂停PDCP下方的RLC协议层)和数据中断，直到RRC重新配置程序完成前。

b.非基于RRC信令的数据传输程序，该方法的缺点在于，在安全上下文(context)需要更新的情况下，传入RRC消息是必要的，从而隐含了与前一种方法相同的缺点，例如数据重置和数据中断。

因此，需要一种系统，以允许RRC INACTIVE状态下的数据传输，通过避免RRC连接建立、其间的RRC信令消息交换和网络所处理的连接模式移动性，来解决前述系统产生的缺失。

发明内容

本发明内容以简要的形式来介绍一系列概念，这些概念将在下面的详细说明中进一步描述。本发明内容既不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或者必要特征，也不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。

提供一种在蜂窝通信系统中发送和更新UE上下文信息的方法，其中所述蜂窝通信系统包括与第一基站和第二基站进行的无线通信中的至少一者，其中所述UE具有使用于所述第一基站的当前的安全上下文，所述方法包括以下步骤：从所述UE发送用户平面消息到所述第二基站，其中所述消息包括数据和UE ID，利用所述UE ID可以从所述第一基站获取所述当前的安全上下文；从所述第二基站向所述第一基站发送消息，针对接收到的UE ID，请求所述当前的安全上下文；以及在所述第二基站接收来自于所述第一基站的所述当前的安全上下文。

所述方法可以进一步包括后续生成新的安全上下文，并在第二用户平面消息中将此安全上下文发送到所述UE的步骤。

包括所述安全上下文的所述第二用户平面消息也可以包括与所述新的安全上下文一起使用的起始PDCP SN。

所述UE可以基于在所述第二用户平面消息中接收到的信息，为所述新的安全上下文生成所需的参数。

所述UE后续可以发送一个ID到网络上，以使得所述网络能够执行UE验证。

所述网络可以于所述第二基站接收到所述当前的安全上下文之后，执行UE验证。

所述用户平面协议可为MAC或PDCP协议。

所述UE ID可为UE AS上下文ID。

并且，提供一种在蜂窝通信系统中发送和更新UE上下文信息的方法，其中所述蜂窝通信系统包括与第一基站和第二基站进行的无线通信中的至少一者，其中所述UE具有使用于所述第一基站的当前的安全上下文，所述方法在一个UE中执行，所述方法包括以下步骤：从所述UE发送用户平面消息到所述第二基站，其中所述消息包括数据和UE ID，利用所述UE ID可以从所述第一基站获取所述当前的安全上下文。

所述UE可以从所述第二基站接收新的安全上下文，并基于在所述第二用户平面消息中接收到的信息，为所述新的安全上下文生成所需的参数。

并且，提供一种UE，其被配置用于执行此处描述的方法。

并且，提供一种在蜂窝通信系统中接收和更新UE上下文信息的方法，其中所述蜂窝通信系统包括与第一基站和第二基站进行的无线通信中的至少一者，其中所述UE具有使用于所述第一基站的当前的安全上下文，所述方法在所述第二基站中执行，所述方法包括以下步骤：在所述第二基站中从所述UE接收用户平面消息到，其中所述消息包括数据和UEID，利用所述UE ID可以从所述第一基站获取所述当前的安全上下文；从所述第二基站向所述第一基站发送消息，针对接收到的UE ID，请求所述当前的安全上下文；以及在所述第二基站接收来自于所述第一基站的所述当前的安全上下文。

所述用户平面协议可为MAC或PDCP协议。

所述UE ID可为UE AS上下文ID。

所述第一基站可为来源基站，所述第二基站为目标基站。

所述第一和第二基站可为第一和第二gNB。

在上述所有方法中，第一和第二gNB可以是相同的基站。从UE的角度来看，UE无从推断任一个信息会传送到第一还是第二gNB，实际上UE没有gNB标识符，在发送到gNB的信息方面，UE以相同的方式表现。如果该信息被第二gNB接收，则该gNB可以使用已经从UE获得的信息来执行UE上下文更新。因此，上述方法的一个显着的优点是，通过避免RRC连接建立、其间的RRC信令消息交换和网络所处理的连接模式移动性，允许UE上下文更新，其甚至在同一gNB中进行。

根据该发明的一个方面，提供一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，用于由处理器执行以执行根据第一方面的方法。

非暂时性计算机可读介质可以包括如下一个群组中的至少一个：硬盘、CD-ROM、光学存储设备、磁存储设备、只读存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器、EPROM、电可擦除可编程只读存储器和闪存。

附图说明

以下仅通过示例的方式，并结合附图，对本发明的进一步细节、方面以及实施例进行描述。为了简单和清楚起见，示出附图中的元件，且这些元件并不一定按照比例绘制。在各个附图中包含相同的标号，以便于理解。

图1显示基于已提出的NR标准的网络的主要组件的示意图；

图2显示一种已提出的协议栈；以及

图3显示UE和网络组件之间消息递送的流程图。

具体实施方式

本领域技术人员将认识到并理解，所描述的示例的具体细节仅仅只是针对一些实施例的说明，并且这里阐述的教导适用于各种替代配置。

图3显示一种在RRC INACTIVE状态下提供数据传输的方法的消息递送流程图，该方法旨在解决现有系统的缺失。图1显示UE、来源gNB和目标gNB之间的消息流。如将理解的，UE经由无线电链路与gNB通信，图2所示的在该无线电链路上的协议(protocols)实现了通信。

于步骤300中，UE经由来源eNB(UE当前正与其通信)通知网络，其能够在数据传输时接收UE上下文更新信息。这个指示允许网络为该UE的后续动作配置适当的资源和程序。步骤300中的指示可以在任何适当的时间执行，并且未必与图1中所示的其他步骤结合执行或同时执行。此外，也可使用其他方法来指示UE能力。

如步骤301所示的，UE的连接处于RRC INACTIVE状态。

于步骤302中，UE发送数据到目标gNB(同时保持在RRC INACTIVE状态)并且包括UEAS上下文ID。该消息以当前PDCP安全上下文(security context)进行完整性保护，并使用用户平面协议进行传输，例如此传输可以使用PDCP或MAC消息。

接收来自UE的传输的目标gNB不具有所需的安全上下文(例如，因为UE已从来源gNB实现了移动性)，其驻留在来源gNB中。于步骤303中，目标gNB基于从UE传来的UE AS上下文ID，请求来自于来源gNB的UE安全上下文，并且响应时接收所请求的信息。网络还可以利用以当前安全上下文的UE AS上下文ID进行完整性保护的数据，来执行UE验证。

PDCP所提供的完整性保护可以应用于UE AS上下文ID。当例如已发送的数据未在AS中提供完整性保护时，gNB使用UE AS上下文ID的完整性保护来验证UE的身份。除了发送UE AS上下文ID之外，在消息大小还允许发送数据的情况下，该ID和数据可以连结在一起，并应用相同的完整性保护方案。或者，该ID和数据可以分开使用完整性保护方案，即在传输时包括两个消息认证码(Message Authentication Codes)。包含了两个完整性保护信息能够允许gNB用两种方式来验证UE的身份。例如，如果基于数据的验证失败但基于UE上下文ID的验证通过，则gNB可以认为UE验证通过。

若需要进行UE到目标gNB的重定位，则目标gNB可以将安全上下文更新为针对目标gNB定义的新的安全上下文。

于步骤304中，目标gNB使用在MAC控制PDU(MAC control PDU)中传输的RRC控制消息，将新的安全上下文发送到UE。该消息包括PDCP SN，以为后续的数据传输使用新的安全上下文和该UE AS上下文ID，该UE AS上下文ID以新的安全上下文来进行完整性保护。也可以发送能够支援网络验证的不同的标识符来代替UE AS上下文ID。视需求而定，上下文更新信息可以由PDCP或其他上层协议来进行完整性保护。

使用新的安全上下文对SN、UE AS上下文ID以及上下文更新信息进行完整性保护，该安全上下文可以包括更新的安全算法、下个链节计数(next chain count)，以生成新的安全密钥。若无线电资源分配不允许所有信息放到一个MAC控制PDU消息中，则可以发送接续指示符(follow-on indicator)，从而UE可以推断它必须等待，以在处理它们之前接收所有信息。此接续指示符亦可施加于MAC数据PDU，其用来进行数据传送，而所有数据不能放到一个MAC PDU消息中。使用接续指示符的优点是，使UE保持在RRC_INACTIVE状态，也就是，UE可以多次接收和发送有限大小的数据，而没有与gNB进行RRC连接。

于步骤305中，UE接收具有RRC控制消息的MAC控制PDU，并提取该信息。如果该消息包括新的安全上下文，则UE生成所需的参数，例如用于后续传输到目标gNB的新的安全密钥。UE接收用于新的安全上下文的起始PDCP SN，因此可以识别出那些PDCP PDU会使用旧的安全上下文，而那些会使用新的安全上下文。

UE所接收的标识符，例如UE AS Context ID，允许UE进行网络验证。这是在步骤306中通过发送一个特定的MAC控制元素来实现的，该特定的MAC控制元素以新的安全上下文进行了完整性保护(使用递增的PDCP SN)。该UE AS上下文ID可以由PDCP或其他上层协议进行完整性保护。类似于步骤304中，来自于与后续gNB传输有关的gNB的PDCP SN指示，UE可以为后续的UE传输发送PDCP SN，以识别出那些PDCP PDU会使用旧的安全上下文，而那些会使用新的安全上下文。

步骤307中，网络执行UE验证，并且步骤308中，可以使用新的安全上下文继续数据传输。

于步骤308中，UE开始接收数据。对于具有大于在步骤304中接收到的SN的PDCPPDU来说，UE将使用新的安全上下文。如果接收到的数据具有小于提供值的PDCP SN，则可以使用旧的安全上下文。

所提出的数据传输方法解决了先前方法中的问题，并提供了以下期望具有优点的特征：

·用于在RRC_INACTIVE中进行的上行链路数据传输的UE AS上下文标识符与从RRC_INACTIVE到RRC_CONNECTED的状态转换中使用的UE AS上下文标识符相同。

·UE AS上下文通过一个“AS上下文ID”在网络中进行定位和识别，该AS上下文ID是在UE进入RRC_INACTIVE时，由网络分配并存储在UE(和网络)中，并在UE尝试发送少量数据和/或尝试执行到RRC_CONNECTED的转换时，被用来为该AS上下文定位。

·UE AS上下文可以存储于“锚点(anchor)”/来源gNB中，并且可以在需要时、在触发与一个新的服务gNB进行少量数据传输及/或从RRC_INACTIVE到RRC_CONNECTED的转换时，由该新的gNB获取。

·当UE在RRC_INACTIVE中发送少量数据时，网络具有执行上下文更新的能力。此更新应该使用RRC信令，并且在由少量数据传输触发的控制响应消息中完成。

·少量数据传输可以使用两步骤或四步骤的RACH程序进行操作。两步骤的RACH程序是基于预先授予UE的无线电资源的少量数据传输，而四步骤的RACH程序是基于为UE授予用于少量数据传输的无线电资源的附加步骤。

·少量数据传输使用在“第一”消息中发送的AS上下文ID，以解决争用情形(至少在使用RACH时)。

·若用户平面的设计支持、使得用户平面数据是可用的，则利用网络响应消息(例如Msg4)向UE发送少量下行链路数据是有益的。

如技术人员将理解到的的，本文所描述的方法的步骤是由蜂窝无线连接(cellular wireless connection)的UE侧和网络侧的处理实体来执行。这些实体可以是计算机系统上运行的软件、或其他适当的实现方式，以提供所需的功能。

本文中所使用的术语“基站”，是用来描述提供终止到UE的无线链路的功能、并提供连接到网络的组件。例如，eNB可以被认为是LTE系统中的基站，而gNB可以被认为是已提出的新无线电系统中的基站。

此公开内容的各个方面可由例如形成UE或gNB的一部分的计算机系统执行。计算系统可以包括主存储器，例如随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)或其他动态存储器，用于存储将由处理器执行的信息和指令。这样的主存储器还可以用于在执行由处理器执行的指令期间存储临时变量或其他中间信息。计算系统同样可以包括只读存储器(Read Only Memory,ROM)或其他静态存储设备，用于存储处理器的静态信息和指令。

计算系统还可以包括信息存储系统，该信息存储系统可以包括例如介质驱动器和可移动存储接口。介质驱动器可以包括驱动器或其他机构，以支持固定或可移动存储介质，例如硬盘驱动器，软盘驱动器，磁带驱动器，光盘驱动器，光盘(compact disc，CD)，数字视频驱动器(digital video drive,DVD)或读取或写入驱动器(R或RW)，或其他可移动或固定的介质驱动器。存储介质可以包括例如硬盘、软盘、磁带、光盘、CD或DVD，或其他由介质驱动器读取和写入的固定或可移动介质。存储介质可以包括存储有特定计算机软件或数据的计算机可读存储介质。

在其他可选实施例中，信息存储系统可以包括其他类似的组件，用于允许将计算机程序或其他指令或数据加载到计算系统中。这样的组件可以包括，例如，可移动存储单元和接口(例如程序盒和盒接口)、可移动存储器(例如，闪存或其他可移动存储器模块)和内存插槽，以及其他可移动存储单元和允许软件和数据从可移动存储单元传输到计算系统的接口。

计算系统还可以包括通信接口。这种通信接口可用于允许软件和数据在计算系统和外部设备之间传输。通信接口例如可以包括调制解调器、网络接口(例如以太网或其他NIC卡)、通信端口(例如，通用串行总线(universal serial bus,USB)端口)、PCMCIA插槽和卡等。通过通信接口传输的软件和数据是具有信号的形式，该信号可以是电子信号、电磁信号、光学信号，或能够被通信接口介质接收的其他信号。

在本申请中，术语“计算机程序产品”、“计算机可读介质”等通常可用于指代有形介质，例如存储器、存储设备或存储单元。这些和其他形式的计算机可读介质可以存储一个或多个指令以供包括该计算机系统的处理器使用，以使处理器执行指定的操作。当执行这样的指令，通常称为“计算机程序代码”(可以以计算机程序或其他组群的形式分组)时，使计算系统能够执行本发明的实施例的功能。注意，代码可以直接使处理器执行特定操作，或被编译以执行特定操作，和/或与其他软件、硬件和/或固件元件(例如，用于执行标准功能的数据库)组合以执行此操作。

在利用软件来执行元件的实施例中，软件可以通过使用例如可移动存储驱动器存储于计算机可读介质中，并加载到计算系统中。当由计算系统中的处理器执行控制模块时，控制模块(在本实施例中，控制模块为软件指令或可执行计算机程序代码)导致处理器执行如本文所述的本发明的功能。

进一步地，本发明的构思可以被应用在用于在网络元件内执行信号处理功能的任何电路。进一步设想，例如，半导体制造商可以在独立设备的设计中采用本发明的构思，这些独立设备例如数字信号处理器(digital signal processor,DSP)的微控制器，或专用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC)和/或任何其他子系统元件。

可以理解，为了清楚起见，以上描述已经参考单个处理逻辑描述了本发明的实施例。然而，本发明的构思同样可以通过多个不同的功能单元和处理器来实现，以提供信号处理功能。因此，对特定功能单元的引用仅被视为对用于提供所描述的功能的合适装置的引用，而不是严格的逻辑或物理结构或组织的陈述。

本发明的方面可以以任何合适的形式实现，这些形式包括硬件、软件、固件或由这些的任何组合。本发明可选地至少部分地实现为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器或例如FPGA设备的可配置模块组件上运行的计算机软件。因此，本发明的实施例的元件和组件可以以任何合适的方式在物理上，功能上和逻辑上实现。实际上，功能可以在单个单元中、在多个单元中或者作为其他功能单元的一部分来实现。

尽管已结合了一些实施例来描述本发明，然而这并不意图将本发明限于这里阐述的特定形式。相反，本发明的范围仅受所附权利要求的限制。另外，尽管有些特征可能看起来结合特定实施例描述，然而本领域技术人员将认识到，根据本发明可以将所描述的实施例的各种特征进行组合。在权利要求中，术语“包括”不排除存在其他元件或步骤。

此外，尽管单独列出，但是多个装置，元件或方法步骤可以通过例如单个单元或处理器实现。另外，尽管各个特征可以包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以有利地组合，并且包含在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。此外，在一类权利要求中包含特征并不意味着对该类别的限制，而是表明该特征同样适用于其他恰当的权利要求类别。

此外，权利要求中的特征的顺序并不意味着这些特征必须以任意特定顺序来执行，尤其是方法权利要求中的各个步骤的顺序并不意味着必须以该顺序执行这些步骤。相反，可以以任何合适的顺序执行这些步骤。另外，单数引用并不排除多个。因此，引用“一个”、“第一”、“第二”等，并不排除多个。

尽管已结合了一些实施例来描述本发明，然而这并不意图将本发明限于这里阐述的特定形式。相反，本发明的范围仅受所附权利要求的限制。另外，尽管有些特征可能看起来结合特定实施例描述，然而本领域技术人员将认识到，根据本发明可以将所描述的实施例的各种特征进行组合。在权利要求中，术语“包括”或“包含”不排除存在其他元件或步骤。

Claims

1.一种在蜂窝通信系统中发送和更新用户设备(UE)上下文信息的方法，其中所述蜂窝通信系统包括与网络上第一基站和第二基站进行无线通信的至少一UE，其中所述UE具有使用于所述第一基站的当前的安全上下文，所述方法包括以下步骤：

从所述UE发送用户平面消息到所述第二基站，同时所述UE保持在RRC INACTIVE状态，其中所述用户平面消息包括数据和UE ID，所述UE ID用以从所述第一基站获取所述当前的安全上下文；

从所述第二基站向所述第一基站发送消息，针对接收到的UE ID，请求所述当前的安全上下文；

在所述第二基站接收来自于所述第一基站的所述当前的安全上下文；以及

后续生成新的安全上下文，并在第二用户平面消息中将所述新的安全上下文发送到所述UE，

其中包括所述新的安全上下文的所述第二用户平面消息也包括与所述新的安全上下文一起使用的起始PDCP SN。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述UE基于在所述第二用户平面消息中接收到的信息，为所述新的安全上下文生成所需的参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述UE后续发送一个ID到所述网络上，以使得所述网络能够执行UE验证。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述网络于所述第二基站接收到所述当前的安全上下文之后，执行UE验证。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述用户平面协议为MAC或PDCP协议。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述UE ID为UE AS上下文ID。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一基站为来源基站，所述第二基站为目标基站。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一基站和所述第二基站分别为第一gNB和第二gNB。

9.一种在蜂窝通信系统中接收和更新用户设备(UE)上下文信息的方法，其中所述蜂窝通信系统包括与第一基站和第二基站进行无线通信的至少一UE，其中所述UE具有使用于所述第一基站的当前的安全上下文，所述方法在所述第二基站中执行，所述方法包括以下步骤：

在所述第二基站中从所述UE接收到用户平面消息，同时所述UE保持在RRC INACTIVE状态，其中所述用户平面消息包括数据和UE ID，所述UE ID用以从所述第一基站获取所述当前的安全上下文；

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述UE基于在所述第二用户平面消息中接收到的信息，为所述新的安全上下文生成所需的参数。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述用户平面协议为MAC或PDCP协议。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述UE ID为UE AS上下文ID。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一基站为来源基站，所述第二基站为目标基站。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的方法，其中所述第一基站和所述第二基站分别为第一gNB和第二gNB。