CN110753314A - 群组终端切换方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种群组终端切换方法、装置及系统，涉及移动通信技术领域，其中方法包括，源基站将至少一个待切换至目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥；所述源基站基于所述群组基站秘钥与所述目标基站进行交互，以将所述终端群组中终端整体切换至所述目标基站，所述终端群组中各终端共用所述群组基站秘钥；在所述终端群组中终端完成切换后，所述源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至所述目标基站，用于降低终端切换时的信令开销、避免信令风暴、缓解网络拥塞。

Description

群组终端切换方法、装置及系统
技术领域
本申请属于能源应用技术领域，具体涉及一种群组终端切换方法、装置及系统。
背景技术
5G网络中，无线接入网(Radio Access Network，RAN)通常采用集中单元(CentralUnit，CU)、分布单元(Distributed Unit，DU)和有源天线单元(Active Antenna Unit，AAU)三级结构。集成接入回传(Integrated Access and Backhaul，IAB)是一种充分利用CU/DU分离架构的低成本、易部署的中继技术。
IAB在高铁、公交车辆、工厂作业平台等平台上具有广泛的应用前景，例如通过在高铁车厢或者公交车辆上部署IAB节点，使得车厢或车辆内用户终端不必直接与沿路的基站通信，而是通过IAB节点进行中继，且该IAB节点不需要具备控制功能，还可以通过增益天线进行信号放大转发。
根据现有第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)关于5G的安全协议规定，现有终端切换过程中的安全流程，每一个终端发生切换时都需要源基站计算切换后的基站秘钥KNG-RAN*，以及目标基站和核心网的接入和移动管理功能(Access and Mobility Management Function，AMF)单元分别更新本地基站秘钥KgNB和下一跳链接计数参数(Next Hop Chaining Counter parameter，NCC)、下一跳参数(Next Hopparameter，NH)。当短时间内发起切换的终端较多时，例如高铁或公交车辆搭载的IAB节点由于移动而变更施主基站，所有连接到该IAB节点的终端都要进行切换时，一方面会对网络造成较大的信令开销，另一方面也可能会由于信令风暴导致网络拥塞。
发明内容
为至少在一定程度上解决IAB在高铁、公交车辆、工厂作业平台等应用前景中，由于切换的终端较多导致的网络信令开销大，信令风暴导致的网络拥塞的问题，本申请提供一种群组终端切换方法、装置及系统，用于降低终端切换时的信令开销、避免信令风暴、缓解网络拥塞。
为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，提供了一种群组终端切换方法，包括：
源基站将至少一个待切换至目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥；
所述源基站基于所述群组基站秘钥与所述目标基站进行交互，以将所述终端群组中终端整体切换至所述目标基站，所述终端群组中各终端共用所述群组基站秘钥；
在所述终端群组中终端完成切换后，所述源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至所述目标基站。
第二方面，提供了一种群组终端切换装置，包括：
群组秘钥生成模块，用于源基站将至少一个待切换至目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥；
群组终端切换模块，用于所述源基站基于所述群组基站秘钥与所述目标基站进行交互，以将所述终端群组中终端整体切换至所述目标基站，所述终端群组中各终端共用所述群组基站秘钥；
切换参数更新模块，用于在所述终端群组中终端完成切换后，所述源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至所述目标基站。
第三方面，提供了一种群组终端切换系统，包括：源基站、目标基站、核心网的接入和移动性功能单元；
所述源基站将至少一个待切换至所述目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥；
所述源基站基于所述群组基站秘钥与所述目标基站进行交互，以将所述终端群组中终端整体切换至所述目标基站，所述终端群组中各终端共用所述群组基站秘钥；
在所述终端群组中终端完成切换后，所述源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至所述目标基站。
本发明实施例提供的群组终端切换方法、装置及系统，通过源基站将待切换至目标基站的终端标记为终端群组，计算相应的群组基站秘钥；并基于群组基站秘钥与目标基站进行交互，完成终端群组的整体切换，其中终端群组中各终端共用群组基站秘钥；完成切换后，源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至目标基站，从而实现终端群组的整体切换。
本方案中，通过网络侧将同时发起切换的终端标记为同一终端群组，并针对该终端群组中终端统一进行一次基站密钥计算和切换安全流程参数更新，从而减少终端群组切换过程中网络侧安全相关的信令开销，提高切换安全效率，避免短时间内安全信令风暴造成网络拥塞。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中群组终端切换方法流程图；
图2为本申请实施例中群组终端切换装置结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
实施例一
本实施例提供了一种群组终端切换方法，涉及的执行主体包括源基站、目标基站和核心网的AMF单元，具体步骤如下。
S110，源基站将至少一个待切换至目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥。
通常，在IAB应用场景中，会存在大量用户终端同时从源基站切换到目标基站的需求，针对这些终端，可以将其标记为一个终端群组。
在一具体实施例中，源基站可根据以下至少一种方式标记终端，以形成待切换至目标基站的终端群组：
将接入同一DU的终端标记为一个终端群组；将指定地理区域范围内的终端标记为一个终端群组；将所处位置、移动方向和移动速度近似的终端标记为一个终端群组。
对于已确定的终端群组，具体标记操作可以是为每个终端群组设置群组标识，然后将群组标识与终端群组中每一终端的任一标识关联存储，该终端的任一标识至少在当前接入网络中是唯一的。
终端群组形成后，可以针对该终端群组中终端整体一次性计算一个基站密钥，作为该终端群组的群组基站秘钥(KNG-RAN-GROUP*)。例如：源基站可根据目标基站的物理小区标识(Physical Cell ID，PCI)、目标基站所使用频率的下行无线信道编号(ARFCN-DL)、源基站当前使用基站秘钥(KgNB)或者下一跳参数(NH)推导群组基站秘钥。采用的推导算法不做限定。
S120，源基站基于群组基站秘钥与目标基站进行交互，以将终端群组中终端整体切换至目标基站，终端群组中各终端共用群组基站秘钥。
源基站与目标基站之间可通过基站间接口(Xn)进行信息交互。
在一具体实施例中，终端整体切换过程如下：
源基站将终端群组的群组标识、群组基站密码、以及下一跳链接计数参数发送至目标基站。目标基站至少可以通过基站间接口(例如Xn)接收源基站发送的上述信息。
目标基站将群组基站密钥作为本地更新的基站密钥与下一跳链接计数参数关联，并通过源基站转发切换命令信息至群组标识对应的各终端，该切换命令信息包括更新的基站密钥及其关联的下一跳链接计数参数。
具体地，目标基站将KNG-RAN-GROUP*作为本地新的KgNB关联NCC，并将新的{KgNB,NCC}包含在切换命令中，通过源基站转发切换命令给终端群组中的各终端。
在一具体实施例中，源基站与终端之间可通过空中接口(Un)进行信息交互。
在一具体实施例中，目标基站可采用透明模式通过源基站向终端群组的终端发送切换命令信息，即发送内容对源基站不可见。
S130，在终端群组中终端完成切换后，源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至目标基站。
终端群组中终端完成从源基站到目标基站的连接网络切换后，源基站可发送路径更换请求信息至核心网的接入和移动性功能单元；核心网的接入和移动性功能单元将本地存储的下一跳链接计数参数加一，刷新下一跳参数，并将更新的下一跳链接计数参数和下一跳参数发送至目标基站，从而实现核心网和目标基站的切换安全流程参数更新。
例如，源基站完成切换信令后，发送NGAP PATH SWITCH REQUEST消息至核心网的AMF单元，AMF单元将NCC值加一并刷新NH，然后将新的{NH，NCC}包含在NGAP PATH SWITCHREQUEST ACKNOWLEDGE消息中发送至目标基站以供下一次切换使用。
本发明实施例提供的群组终端切换方法，通过源基站将待切换至目标基站的终端标记为终端群组，计算相应的群组基站秘钥；并基于群组基站秘钥与目标基站进行交互，完成终端群组的整体切换，其中终端群组中各终端共用群组基站秘钥；完成切换后，源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至目标基站，从而实现终端群组的整体切换。
本方案中，通过网络侧将同时发起切换的终端标记为同一终端群组，并针对该终端群组中终端统一进行一次基站密钥计算和切换安全流程参数更新，从而减少终端群组切换过程中网络侧安全相关的信令开销，提高切换安全效率，避免短时间内安全信令风暴造成网络拥塞。
实施例二
为配合实现上述群组终端切换方法，本发明实施例提供一种群组终端切换装置，该装置的各功能模块可位于移动通信网络中的不同位置，如源基站、目标基站和核心网的AMF单元，如图2所示，该装置包括：
群组秘钥生成模块210，用于源基站将至少一个待切换至目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥；
群组终端切换模块220，用于源基站基于群组基站秘钥与目标基站进行交互，以将终端群组中终端整体切换至目标基站，终端群组中各终端共用群组基站秘钥；
切换参数更新模块230，用于在终端群组中终端完成切换后，源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至目标基站。
在一具体实施例中，群组秘钥生成模块210，具体用于源基站根据以下至少一种方式标记终端：将接入同一分布单元的终端标记为一个终端群组；将指定地理区域范围内的终端标记为一个终端群组；将所处位置、移动方向和移动速度近似的终端标记为一个终端群组。
在一具体实施例中，群组秘钥生成模块210，具体用于源基站根据目标基站的物理小区标识、目标基站所使用频率的下行无线信道编号、源基站当前使用基站秘钥或者下一跳参数推导群组基站秘钥。
在一具体实施例中，群组终端切换模块220，具体用于：
源基站将终端群组的群组标识、群组基站密码、以及下一跳链接计数参数发送至目标基站；目标基站将群组基站密钥作为本地更新的基站密钥与下一跳链接计数参数关联，并通过源基站转发切换命令信息至群组标识对应的各终端，切换命令信息包括更新的基站密钥及其关联的下一跳链接计数参数。
在一具体实施例中，切换参数更新模块230，具体用于：
源基站发送路径更换请求信息至核心网的接入和移动性功能单元；
核心网的接入和移动性功能单元将本地存储的下一跳链接计数参数加一，刷新下一跳参数，并将更新的下一跳链接计数参数和下一跳参数发送至目标基站。
在一具体实施例中，源基站与目标基站之间通过基站间接口进行信息交互。
在一具体实施例中，源基站与终端之间通过空中接口进行信息交互。
在一具体实施例中，目标基站采用透明模式通过源基站向终端群组的终端发送切换命令信息。
进一步的，本实施例还提供一种群组终端切换系统，包括：源基站、目标基站、核心网的接入和移动性功能单元；
源基站将至少一个待切换至目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥；
源基站基于群组基站秘钥与目标基站进行交互，以将终端群组中终端整体切换至目标基站，终端群组中各终端共用群组基站秘钥；
在终端群组中终端完成切换后，源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至目标基站。
本发明实施例提供的群组终端切换方法、装置及系统，通过网络侧将同时发起切换的终端标记为同一终端群组，并针对该终端群组中终端统一进行一次基站密钥计算和切换安全流程参数更新，从而减少终端群组切换过程中网络侧安全相关的信令开销，提高切换安全效率，避免短时间内安全信令风暴造成网络拥塞。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种群组终端切换方法，其特征在于，包括：
源基站将至少一个待切换至目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥；
所述源基站基于所述群组基站秘钥与所述目标基站进行交互，以将所述终端群组中终端整体切换至所述目标基站，所述终端群组中各终端共用所述群组基站秘钥；
在所述终端群组中终端完成切换后，所述源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至所述目标基站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源基站将至少一个待切换至目标基站的终端标记为一个终端群组包括：
所述源基站根据以下至少一种方式标记终端：将接入同一分布单元的终端标记为一个终端群组；将指定地理区域范围内的终端标记为一个终端群组；将所处位置、移动方向和移动速度近似的终端标记为一个终端群组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源基站计算相应的群组基站秘钥包括：
所述源基站根据所述目标基站的物理小区标识、所述目标基站所使用频率的下行无线信道编号、所述源基站当前使用基站秘钥或者下一跳参数推导所述群组基站秘钥。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源基站基于所述群组基站秘钥与所述目标基站进行交互，以将所述终端群组中终端整体切换至所述目标基站包括：
所述源基站将所述终端群组的群组标识、群组基站密码、以及下一跳链接计数参数发送至所述目标基站；
所述目标基站将所述群组基站密钥作为本地更新的基站密钥与所述下一跳链接计数参数关联，并通过所述源基站转发切换命令信息至所述群组标识对应的各终端，所述切换命令信息包括所述更新的基站密钥及其关联的所述下一跳链接计数参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至所述目标基站包括：
所述源基站发送路径更换请求信息至所述核心网的接入和移动性功能单元；
所述核心网的接入和移动性功能单元将本地存储的下一跳链接计数参数加一，刷新下一跳参数，并将更新的所述下一跳链接计数参数和所述下一跳参数发送至所述目标基站。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述源基站与所述目标基站之间通过基站间接口进行信息交互。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述源基站与所述终端之间通过空中接口进行信息交互。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标基站采用透明模式通过所述源基站向所述终端群组的终端发送所述切换命令信息。
9.一种群组终端切换装置，其特征在于，包括：
群组秘钥生成模块，用于源基站将至少一个待切换至目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥；
群组终端切换模块，用于所述源基站基于所述群组基站秘钥与所述目标基站进行交互，以将所述终端群组中终端整体切换至所述目标基站，所述终端群组中各终端共用所述群组基站秘钥；
切换参数更新模块，用于在所述终端群组中终端完成切换后，所述源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至所述目标基站。
10.一种群组终端切换系统，其特征在于，包括：源基站、目标基站、核心网的接入和移动性功能单元；
所述源基站将至少一个待切换至所述目标基站的终端标记为一个终端群组，并计算相应的群组基站秘钥；
所述源基站基于所述群组基站秘钥与所述目标基站进行交互，以将所述终端群组中终端整体切换至所述目标基站，所述终端群组中各终端共用所述群组基站秘钥；
在所述终端群组中终端完成切换后，所述源基站触发核心网的接入和移动性功能单元更新本地切换安全流程参数，并将更新的切换安全流程参数发送至所述目标基站。
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