CN111615218B - 通信设备和连接恢复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种通信设备和连接恢复方法，所述方法包括：通过3GPP接入网络建立3GPP互联网封包数据单元会话，通过非3GPP接入网络建立所述非3GPP封包数据单元会话；在非3GPP接入网络中，以连接管理‑闲置的状态从3GPP网络设备接收指示非3GPP接入的第一消息；响应于第一消息，通过3GPP控制平面上的5G移动性管理协议向3GPP网络设备发送第二消息；从3GPP网络设备接收第三消息；以及响应于第三消息，在3GPP用户平面的3GPP互联网封包数据单元会话上经由5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送服务请求消息，以通过3GPP接入网络为非3GPP封包数据单元会话重新建立用户平面资源。在用户平面资源建立失败时，通过3GPP接入网络重建用于非3GPP PDU会话的用户平面资源，从而提高用户体验。

Description

通信设备和连接恢复方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信设备和连接恢复方法。
背景技术
长期演进(Long Term Evolution，LTE)是第三代合作伙伴计划(3rd generationpartnership project，3GPP)颁布的通用移动电信系统(Universal MobileTelecommunications System，UMTS)移动标准的一组增强功能，用于实现高速封包通信。在LTE之后，5G(fifth generation，第五代)新无线电(New Radio，NR)是3GPP为5G移动网络开发的新无线电接入技术(Radio Access Technology，RAT)。术语3GPP接入或3GPP无线电接入技术(RAT)因此可以指代由3GPP发布或开发的接入技术或RAT。
如今，用户设备(user equipment，UE)能够通过3GPP RAT和非3GPP(non-3rdgeneration partnership project)RAT(例如WiFi或无线本地接入网络(wireless localaccess network，WLAN))提供互联网接入。通常，与3GPP接入相比，非3GPP接入具有有限的通信距离。当UE离开非3GPP接入节点(例如WiFi接入点)的覆盖区域时，UE没有接入网络(Access Network，AN)信令连接(signaling connection)，并在非3GPP接入网络中进入连接管理(Connection Management，CM)-IDLE(闲置的)状态。此时，当UE在非3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态时，并且当有任何非3GPP数据封包要从数据网络(Data Network，DN)传输到UE时，UE必须尝试通过3GPP接入建立用户平面(user-plane)资源。
然而，用户平面资源建立可能失败。如果不能通过3GPP接入建立用户平面资源，则UE无法通过3GPP接入接收下行非3GPP数据封包，这可能给UE所有者带来不良的用户体验。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种通信设备和连接恢复方法，以提高用户体验。
根据本发明的第一方面，公开一种连接恢复方法，用于在通过3GPP接入网络建立的非3GPP封包数据单元会话的用户平面资源建立失败后，恢复通信设备与数据网络之间的连接，其中，所述连接恢复方法由所述通信设备的处理器执行，包括：
通过所述3GPP接入网络建立3GPP互联网封包数据单元会话，并且通过非3GPP接入网络建立所述非3GPP封包数据单元会话；
在所述非3GPP接入网络中，以连接管理-闲置的状态从3GPP网络设备接收指示非3GPP接入的第一消息；
响应于所述第一消息，通过3GPP控制平面上的5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送第二消息，以通过所述3GPP接入网络为所述非3GPP封包数据单元会话建立/重建所述用户平面资源；
从所述3GPP网络设备接收第三消息，所述第三消息指示无法通过所述3GPP接入网络重建用于所述非3GPP封包数据单元会话的所述用户平面资源；以及
响应于所述第三消息，在3GPP用户平面的3GPP互联网封包数据单元会话上经由5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送服务请求消息，以通过所述3GPP接入网络为非3GPP封包数据单元会话重新建立所述用户平面资源，或者，响应于所述第三消息，在3GPP控制平面上，经由5G会话管理协议来发送封包数据单元会话建立请求消息，以将非3GPP封包数据单元会话从所述非3GPP接入网络切换到所述3GPP接入网络。
根据本发明的第二方面，公开一种通信设备，包括：
处理器及存储器设备，所述存储器装置存储有计算器程序代码，所述处理器执行所述计算器程序代码实现如上所述方法的步骤。
根据本发明的第三方面，公开一种通信设备，包括：
收发器，发送或接收无线信号以与3GPP网络设备进行通信；以及
处理器，耦合到所述收发器并配置为执行以下操作：
通过所述3GPP接入网络建立3GPP互联网封包数据单元会话，并且通过非3GPP接入网络建立非3GPP封包数据单元会话；
在所述非3GPP接入网络中，以连接管理-闲置的状态从3GPP网络设备接收指示非3GPP接入的第一消息；
响应于所述第一消息，通过3GPP控制平面上的5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送第二消息，以通过3GPP接入网络为所述非3GPP封包数据单元会话建立/重建所述用户平面资源；
从所述3GPP网络设备接收第三消息，所述第三消息指示无法通过所述3GPP接入网络重建用于所述非3GPP封包数据单元会话的所述用户平面资源；以及
响应于所述第三消息，在3GPP用户平面的3GPP互联网封包数据单元会话上经由5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送服务请求消息，以通过所述3GPP接入网络为非3GPP封包数据单元会话重新建立用户平面资源，或者，响应于所述第三消息，在3GPP控制平面上，经由5G会话管理协议来发送封包数据单元会话建立请求消息，以将非3GPP封包数据单元会话从所述非3GPP接入网络切换到所述3GPP接入网络。
本发明的连接恢复方法和通信设备，可以在用户平面资源建立失败时，通过3GPP接入网络重建用于非3GPP PDU会话的用户平面资源，从而提高用户体验。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的通信设备的示例性框图。
图2示出了根据本发明实施例的调制解调器的示例性框图。
图3是示出了通过3GPP接入网络为非3GPP PDU会话建立用户平面资源的示例性场景的示意图。
图4是示出图3所示的示例性场景中的消息流的流程图。
图5是示出了通过3GPP接入网络为非3GPP PDU(Packet Data Unit，封包数据单元)会话建立用户平面资源的示例性场景的示意图。
图6是示出在图5所示的示例性场景中的消息流的流程图。
图7是根据本发明的实施例的连接恢复方法的示例性流程图。
图8是示出根据本发明的第一实施例的在3GPP接入网络中发送的用于恢复通信设备和DN之间的连接的消息的流的示例性流程图。
图9是示出根据本发明的第一实施例的用于发送服务请求消息的路径的示意图。
图10是示出根据本发明的第二实施例的在3GPP接入网络中发送的用于恢复通信设备和DN之间的连接的消息的流的示例性流程图。
图11是示出根据本发明的第二实施例的用于执行从非3GPP接入网络到3GPP接入网络的非3GPP PDU会话的切换的场景的示意图。
图12是示出根据本发明的第三实施例的，用于恢复通信设备和DN之间的连接而发送的消息的流的示例性流程图。
图13是示出根据本发明的第三实施例的用于发送服务请求消息的路径的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的通信设备的示例性框图。通信设备100可以是便携式电子设备，诸如移动台(Mobile Station，MS，其可以可互换地称为用户设备(UserEquipment，UE))。通信设备100可以包括至少一个天线模块(antenna module)，该天线模块包括至少一个天线，无线电收发器(radio transceiver)110，调制解调器(modem)120，应用处理器(application processor)130，用户身份卡(subscriber identity card)140和存储器设备(memory device)150。无线电收发器110可以通过天线模块接收从空中接口(airinterface)发送的无线射频(radio frequency，RF)信号，可以通过天线模块将无线RF信号发送到空中接口，并执行RF信号处理。例如，无线电收发器110可以将接收到的信号转换成待处理的中频(intermediate frequency，IF)或基带信号(baseband signal)，或者从调制解调器120接收到IF或基带信号，并且将接收到的信号转换成待发送给在3GPP接入网络(例如，蜂窝网络)中的3GPP网络设备的无线射频信号，和/或将接收到的信号转换成待发送给在非3GPP接入网络中的非3GPP网络设备的无线射频信号。根据本发明的实施例，3GPP网络设备可以是小区(cell)，节点B(node B)，演进型节点B(evolved node B，eNB)，g节点B(gnode B，gNB)，基站(base station)，移动性管理实体(Mobility Management Entity，MME)，接入和移动性管理功能(Access and Mobility Management Function，AMF)设备等，这些3GPP网络设备在接入点3GPP网络的网络侧，并且经由无线射频信号与通信设备100进行通信，并且非3GPP网络设备可以是非3GPP接入点(Access Point，AP)。
无线电收发器110可以包括多个硬设备，以执行射频转换和RF信号处理。例如，无线电收发器110可以包括：用于放大RF信号的功率放大器；用于对RF信号的不需要的部分进行滤波的滤波器；和/或用于执行射频转换的混频器。根据本发明的实施例，射频可以是例如LTE系统的任何特定频带的频率，或者5G NR系统的任何特定频带的频率，用于WiFi系统的任何特定频带的频率等。
调制解调器120可以配置为处理相应的通讯协议操作并处理从无线电收发器110接收或将要发送给无线电收发器110的IF或基带信号。应用处理器130配置为运行通信设备100的操作系统，并且运行安装在通信设备100中的应用程序。在本发明的实施例中，调制解调器120和应用处理器130可以设计为分立的芯片，它们之间耦合有一些总线或硬件接口，或者它们可以集成到组合芯片中(即系统单芯片(system on chip，SoC))，并且本发明不限于此。
用户身份卡140可以是SIM，USIM，R-UIM或CSIM卡等，并且通常可以包含用户帐户信息，国际移动用户身份(International Mobile Subscriber Identity，IMSI)和一组SIM应用程序工具包(SIM application toolkit，SAT)命令，并可以为电话簿联系人提供存储空间。存储器设备150可以耦合到调制解调器120和应用处理器130，并且可以存储系统数据或用户数据。
应当注意，为了阐明本发明的概念，图1呈现了简化的框图，其中仅示出了与本发明相关的元件。例如，在本发明的一些实施例中，通信设备可以进一步包括一些未在图1中示出的外围设备。在另一示例中，在本发明的一些实施例中，通信设备可以进一步包括耦合至调制解调器120的中央控制器。因此，本发明不应限于图1所示。在又一示例中，在本发明的一些实施例中，通信设备还可包括一个以上的调制解调器和/或一个以上的无线电收发器，以用于支持用于与至少一个3GPP网络设备进行通信的3GPP网络接入和用于与至少一个非3GPP网络设备进行通信的非3GPP网络接入。
在本发明的一些实施例中，通信设备能够经由如图1所示的单卡(single-card)结构来支持多种3GPP无线电接入技术(RAT)通信。应该注意的是，尽管图1示出了单卡应用，但本发明不限于此。例如，在本发明的一些实施例中，通信设备可以包括多个用户身份卡(多卡(multi-cards))，以单待(single-standby)或多待(multiple-standby)方式支持多RAT(multi-RATs)通信。在多RAT通信应用中，调制解调器，无线电收发器和/或天线模块可以由用户身份卡共享，并且可以具有处理不同3GPP RAT的操作并处理符合相应3GPP通讯协议的相应的RF，IF或基带信号的能力。
另外，本技术领域的技术人员仍然可以基于以上给出的描述进行各种变更和修改，以汇出包括用于支持多个3GPP RAT无线通信的多个无线电收发器和/或多个天线模块的通信设备，而没有离开本发明的范围和精神。因此，在本发明的一些实施例中，可以通过进行一些改变和修改，将通信设备设计为以单待机或多待机的方式支持多卡应用。
应当进一步注意的是，用户身份卡140可以是如上所述的专用硬件卡，或者在本发明的一些实施例中，可能是个人识别符(individual identifier)，数字，地址，或可能刻录在相应调制解调器的内部存储器设备，并且能够识别通信设备。因此，本发明不应限于附图中所示。
应当进一步注意，在本发明的一些实施例中，通信设备可以进一步支持多个IMSI。
图2示出了根据本发明实施例的调制解调器的示例性框图。调制解调器220可以是图1所示的调制解调器120，并且可以至少包括基带处理设备221，处理器222，内部存储器设备223和网卡224。基带处理设备221可以从无线电收发器110接收并执行IF或基带信号处理。例如，基带处理设备221可以将IF或基带信号转换为多个数字信号，并处理数字信号，反之亦然。基带处理设备221可以包括用于执行信号处理的多个硬设备，诸如用于ADC(analog-to-digital)转换的模拟数字转换器，用于DAC(digital-to-analog)转换的数字模拟转换器，用于增益调整的放大器，用于信号调制的调制器，用于信号解调的解调器，用于信号编码的编码器，用于信号译码的译码器等。
根据本发明的实施例，基带处理设备221可以设计为具有处理针对不同的3GPPRAT的基带信号处理操作以及按照对应的3GPP通讯协议来处理对应的IF或基带信号的能力，以支持多RAT无线通信，基带处理设备221和/或设计为具有处理针对非3GPP RAT的基带信号处理操作并按照相应的非3GPP处理相应的IF或基带信号的能力通讯协议，以支援非3GPP无线通信。
根据本发明的另一实施例，基带处理设备221可以包括多个子单元(sub-unit)，每个子单元设计为具有处理一个或多个特定RAT的基带信号处理操作并处理对应的符合相应通讯协议的IF或基带信号的能力，以支援多RAT无线通信。因此，本发明不应限于任何特定的实施方式。
处理器222可以控制调制解调器220的操作。根据本发明的实施例，处理器222可以布置为执行调制解调器220的相应软件模块的程序代码。处理器222可以维护和执行不同软件模块的各个任务，线程和/或协议栈(protocol stack)。在优选实施例中，可以实现协议栈，以便分别处理一个RAT(例如，非3GPP RAT或3GPP RAT)的无线电活动。然而，也有可能实现一个以上的协议栈来同时处理一个RAT的无线电活动，或者仅实现一个协议栈来同时处理一个以上RAT的无线电活动，不应限于此。
处理器222还可从耦合到调制解调器的用户身份卡(例如用户身份卡140)读取数据，并将数据写入用户身份卡。内部存储器设备223可以存储调制解调器220的系统数据和用户数据。处理器222还可以接入内部存储器设备223。内部存储器设备223可以存储有程序代码，处理器222可以执行该程序代码，已完成本发明实施例中执行的操作和步骤，例如本发明实施例中的连接恢复方法即可通过处理器222可以执行内部存储器设备223中对应的程序代码来执行和完成。
网卡224为通信设备提供互联网接入服务。应当注意，尽管图2所示的网卡224配置在调制解调器内部，但是本发明不限于此。在本发明的一些实施例中，通信设备还可以包括配置在调制解调器外部的网卡，或者通信设备还可以耦合到用于提供互联网接入服务的外部网卡。在本发明的一些实施例中，网卡224可以是虚拟网卡，而不是由通信设备100的操作系统创建的有形卡。因此，本发明不应限于任何特定的实现方法。
应当注意，为了阐明本发明的概念，图2给出了简化的框图，其中仅示出了与本发明相关的元件。因此，本发明不应限于图2所示。
还应注意，在本发明的一些实施例中，调制解调器还可包括多于一个处理器和/或多于一个基带处理设备。例如，调制解调器可以包括用于支持多RAT(包括非3GPP RAT和3GPP RAT)操作的多个处理器和/或多个基带处理设备。因此，本发明不应限于图2所示。
还应注意，在本发明的一些实施例中，基带处理设备221和处理器222可以集成到一个处理单元中，并且调制解调器可以包括一个或多个这样的处理单元，用于支持多RAT(包括非3GPP RAT和3GPP RAT)操作。因此，本发明不应限于图2所示。
图3是示出了通过3GPP接入网络为非3GPP PDU(Packet Data Unit，封包数据单元)会话建立用户平面资源的示例性场景的示意图。假设通信设备(例如图3所示的UE)已经在3GPP接入网络上(或通过3GPP接入网络)建立了一个或多个3GPP封包数据单元(PacketData Unit，PDU)会话，并且还已经在非3GPP接入网络上(或通过非3GPP接入网络)建立了一个或多个非3GPP PDU会话。可以经由gNB建立3GPP PDU会话，并且可以经由AP建立非3GPPPDU会话。
在图3所示的场景中，UE已在3GPP和非3GPP接入网络中注册，并且在3GPP和非3GPP接入网络中均处于CM-IDLE状态。应该注意的是，接入网络(Access Network，AN)连接是3GPP接入网络上的无线电资源控制(Radio Resource Control，RRC)连接或非3GPP接入网络上的UE-N3IWF连接，其中N3IWF是术语“非3GPP互通功能(Non-3GPP Inter WorkingFunction)”。非3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态的UE与N3IWF设备之间没有AN信令连接(例如，已经释放了AN信令连接)，而3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态的UE网络与AMF设备之间没有NAS(Non-Access Stratum，非接入层)信令连接。
可达性(Reachability)管理负责检测UE是否可达，并提供UE位置(即接入节点)，以为网络到达UE。在3GPP接入中，这是通过寻呼(paging)UE来完成的(请注意，无法通过非3GPP接入来寻呼UE)。因此，当UE在非3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态时，并且当有任何非3GPP数据封包要从数据网络(Data Network，DN)传送到UE时，DN数据的通知将会从用户平面功能(User Plane Function，UPF)设备UPF2传输到会话管理功能(Session ManagementFunction，SMF)设备(如图3中的第一步(1)所示)，然后DN数据的通知从SMF设备传输到AMF设备(如图3中的第二步(2)所示)，然后AMF设备将寻呼UE(如图3中的第三步(3)所示)，指示非3GPP接入。之后，UE尝试通过3GPP接入建立/重建非3GPPPDU会话，但是失败(如图3中的第四步(4)所示)。
通常，当AMF设备从SMF设备接收到与UE(该UE为非3GPP接入的CM-IDLE状态)对应的非3GPP PDU会话的消息(该消息具有非3GPP接入类型的指示)时，AMF设备向UE发送具有指示通过3GPP接入的非3GPP接入的接入类型的寻呼消息(paging message)。响应于该寻呼消息，UE可以经由3GPP控制平面上(或通过3GPP控制平面)的5G移动性管理(5G MobilityManagement，5GMM)协议向3GPP网络设备发送注册请求消息或服务请求消息，以通过3GPP接入网络为非3GPP PDU会话重建(或重新建立)用户平面资源。例如，UE可以在注册请求消息或服务请求消息中包括“允许的PDU会话状态”信息元素(information element，IE)，该信息元素携带要重建的非3GPP PDU会话的标识(identity)，以指示针对该PDU会话，该PDU会话为UE允许通过3GPP接入建立/重建用户平面资源。
如果不能通过3GPP接入来重建用户平面资源，则AMF设备将发送带有PDU会话重新启动结果IE的注册接受消息或服务接受消息，指示该对应的PDU会话的用户平面资源无法重建。
为了更好地理解，图4是示出了在图3所示的示例性场景中在3GPP接入网络中发送的消息的消息流程图。应当注意，关于服务请求过程的细节，可以参考3GPP TS 23.502，图4.2.3.2-1，以及注册过程的细节，可以参考3GPP TS 23.502，图4.2.2.2.2-1。
图5是示出了通过3GPP接入网络为非3GPP PDU会话建立用户平面资源的另一示例性场景的示意图。假设通信设备(例如图5所示的UE)已经在3GPP接入网络上(或通过3GPP接入网络)建立了一个或多个3GPP PDU会话(或已经通过3GPP接入网络建立了一个或多个3GPP PDU会话)，并且还已经在非3GPP接入网络上(或通过非3GPP接入网络)建立了一个或多个非3GPP PDU会话(或已经通过非3GPP接入网络建立了一个或多个非3GPP PDU会话)。可以经由gNB建立3GPP PDU会话，并且可以经由AP建立非3GPP PDU会话。
与图3所示的情况不同，在图5所示的情况下，UE已经在3GPP和非3GPP接入网络中都注册，并且在非3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态，在3GPP接入网络中处于CM-CONNECTED(Connection Management-CONNECTED，连接管理-连接)状态。注意，处于CM-CONNECTED(连接管理-连接或已连接)状态的UE具有与AMF设备的NAS信令连接。
当AMF设备从SMF设备接收到具有非3GPP接入类型指示的消息以用于与UE(该UE处于3GPP接入的CM-CONNECTED状态)相对应的非3GPP PDU会话时，则AMF设备发送通知(notification)消息，该通知消息具有指示非3GPP接入通过3GPP接入到UE的接入类型。因此，与图3所示的示意图不同，在图5中，从AMF设备向UE发送的为通知(notification)而不是寻呼(paging)。
响应于该通知消息，UE可以经由3GPP控制平面上(或通过3GPP控制平面)的5G移动性管理(5G Mobility Management，5GMM)协议向3GPP网络设备发送服务请求消息，来为3GPP接入网络上(或通过3GPP接入网络)的非3GPP PDU会话重建用户平面资源。例如，UE可以在服务请求消息中包括“允许的PDU会话状态”IE，该IE携带要重建的非3GPP PDU会话的标识，以指示UE允许为其在3GPP接入网络上(或通过3GPP接入网络)重建用户平面资源的PDU会话。
如果不能通过3GPP接入来重建用户平面资源，则AMF设备将发送带有PDU会话重新启动(reactivation)结果IE的服务接受消息，该消息指示不能重建对应PDU会话的用户平面资源。
为了更好的理解，图6是示出在图5所示的示例场景中在3GPP接入网络中发送的消息的消息流程图。应当注意，关于服务请求过程的细节，可以参考3GPP TS 23.502，图4.2.3.2-1。
在图3至图6所示的场景中，无论用户设备在3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态还是处于CM-CONNECTED状态，当无法通过3GPP重新建立用户平面资源时，UE无法通过3GPP接入从非3GPP接入中接收下行数据，给用户带来不良的用户体验。
为了解决这个问题，在通过3GPP接入网络的非3GPP PDU会话的用户平面资源的重建失败之后，提出了用于恢复通信设备(例如，如上所述的UE)和数据网络(Data Network，DN)之间的连接的几种连接恢复方法。在本发明的一个实施例中，可以响应于具有PDU会话重新启动结果IE的消息的接收来触发连接恢复方法，该消息指示不能重新建立用于对应的PDU会话的用户平面资源。
图7是根据本发明的实施例的连接恢复方法的示例性流程图。连接恢复方法可以由通信设备(例如，如上所述的通信设备100或UE)的处理器(例如，处理器222)执行，并且可以包括：
步骤S71：在3GPP接入网络上建立3GPP互联网PDU会话，在非3GPP接入网络上建立非3GPP PDU会话(或通过3GPP接入网络建立3GPP互联网PDU会话，通过非3GPP接入网络建立非3GPP PDU会话)。如上所述，通信设备可以在3GPP接入网络上建立一个或多个3GPP PDU会话，包括3GPP互联网PDU会话，并且还可以在非3GPP接入网络上(或通过非3GPP接入网络)建立一个或多个非3GPP PDU会话。
步骤S72：在非3GPP接入网络中，以CM-IDLE状态从3GPP网络设备接收指示非3GPP接入的第一消息。如上所述，当AN信令连接已经释放时，通信设备在非3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态。另外，当通信设备在3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态时，第一消息是寻呼消息；当通信设备在3GPP接入网络中处于CM连接(CM-Connected)状态时，第一消息为通知消息。
步骤S73：响应于第一消息，在3GPP控制平面上(或通过3GPP控制平面)经由5GMM协议将第二消息发送到3GPP网络设备，以在3GPP接入网络上(或通过3GPP接入网络)为非3GPPPDU会话建立/重建用户平面资源。如上所述，当通信设备在3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态时，第二消息是注册请求消息或服务请求消息；当通信设备在3GPP接入网络中处于CM连接状态时，第二消息为服务请求消息。
步骤S74：从3GPP网络设备接收第三消息，该第三消息指示无法通过3GPP接入网络重建非3GPP PDU会话的用户平面资源。如上所述，当通信设备在3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态时，第三消息为注册接受消息或服务接受消息；当通信设备在3GPP接入网络中处于CM连接状态时，第三消息为服务接受消息。
步骤S75：根据本发明的第一实施例，响应于第三消息(将在下面的段落中进行更详细的讨论)，在3GPP用户平面的3GPP互联网PDU会话上经由5GMM协议向3GPP网络设备发送另一个服务请求消息(例如第二服务请求消息)，以在3GPP接入网络上(或通过3GPP接入网络)为非3GPP PDU会话重新建立用户平面资源，或者根据本发明的第二实施例，响应于第三消息(将在下面的段落中进行更详细的讨论)，在3GPP控制平面上，经由5G会话管理(5GSession Management，5GSM)协议来发送PDU会话建立请求消息，以将非3GPP PDU会话从非3GPP接入网络切换到3GPP接入网络。
应当理解，步骤S71-S73可以认为是所提出的用于解决上述问题的连接恢复方法的前提。因此，从本发明的另一方面来看，本实施例所提出的连接恢复方法可以从步骤S74开始，并且包括S74-S75两个步骤。
图8是示出根据本发明的第一实施例的，在3GPP接入网络中发送的用于恢复通信设备和DN之间的连接的消息流的示例性流程图。图9是示出根据本发明的第一实施例的用于发送服务请求消息Service_Request(服务请求或服务_请求)的路径的示意图。
在本发明的第一实施例中，响应于第三消息，通信设备可以在3GPP用户平面的3GPP互联网PDU会话上经由5GMM协议向3GPP网络设备发送服务请求消息Service_Request，以在3GPP接入网络上(或通过3GPP接入网络)为非3GPP PDU会话重新建立用户平面资源。
应当注意，图8是简化的消息流程图，其中为简洁起见，省略了发送服务请求消息(例如，步骤S75中的服务请求消息或图9中的服务请求消息Service_Request)之前的消息流。关于在发送该服务请求消息之前的消息流，其中UE在3GPP和非3GPP接入网络中均处于CM-IDLE状态时可以参考图4，对于UE在非3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态和UE在3GPP接入网络中处于CM-CONNECTED状态时可以参考图6。
根据本发明的第一实施例，UE可以经由3GPP互联网PDU会话连接到N3IWF(Non-3GPP InterWorking Function，非3GPP互通功能)设备以为非3GPP PDU会话重建用户平面资源。如图8和图9所示，服务请求消息Service_Request从通信设备(例如，UE)发送到gNB。根据标准，服务请求的目的是请求为没有用户平面资源而建立的PDU会话建立用户平面资源。gNB将服务请求消息Service_Request发送给UPF设备UPF1，然后，UPF设备UPF1通过互联网将服务请求消息Service_Request发送给N3IWF设备。可以经由IP安全性(IP security，IPsec)隧道来发送服务请求消息Service_Request。N3IWF设备最终将服务请求消息Service_Request发送到AMF设备。在接收到服务请求消息Service_Request时，如3GPP TS23.502(图4.2.3.2-1)中定义的，AMF设备可以执行相应的重建过程，以在3GPP接入网络上(或通过3GPP接入网络)为非3GPP PDU会话重建用户平面资源。在执行重建过程之后，AMF设备可以经由N3IWF设备通过3GPP互联网PDU会话(在3GPP互联网PDU会话上)向UE发送服务接受消息，并且可以成功地重建用于非3GPP PDU会话的用户平面资源。当成功重建用于非3GPP PDU会话的用户平面资源时，可以通过N3IWF设备和gNB在3GPP互联网PDU会话上，将下行链路数据传输到UE(例如，通过从DN到UPF设备UPF2，N3IWF设备，UPF设备UPF1和gNB的路径，然后达到UE)。
根据本发明的第一实施例，当在3GPP用户平面的3GPP互联网PDU会话上(或通过3GPP用户平面的3GPP互联网PDU会话)经由5GMM协议将服务请求消息Service_Request发送到3GPP网络设备时，服务请求消息Service_Request作为3GPP接入网络中的互联网协议(internet protocol，IP)封包，从而进行发送。
在本发明的实施例中，处理器222可以将IP封包的目的地IP地址设置为N3IWF设备的IP地址，并且可以创建绑定到3GPP互联网PDU会话的封包筛选器(packet filter)，其中IPv4远程地址设置为N3IWF设备的IPv4地址，而IPv6远程地址设置为N3IWF设备的IPv6地址。封包筛选器可以通过检查IP封包的目的地IP地址，将传出封包分类为互联网PDU会话。以此方式，可以基于目的地IP地址的检查结果，通过3GPP接入网络中的3GPP互联网PDU会话来传递非3GPP IP封包。
在本发明的另一个实施例中，处理器222可以将IP封包的源IP地址(source IPaddress)设置为与3GPP互联网PDU会话相关联的通信设备的IP地址，并且将IP封包的目的地IP地址设置为N3IWF设备的IP地址，并且可以创建绑定到3GPP互联网PDU会话的封包筛选器，其中IPv4远程地址设置为N3IWF设备的IPv4地址，而IPv6远程地址设置为N3IWF设备的IPv6地址。封包筛选器可以通过检查IP封包的源IP地址和目的地IP地址，将传出封包分类到互联网PDU会话。以这种方式，可以基于源IP地址的检查结果和目的IP比特址的检查结果，通过3GPP接入网络中的3GPP互联网PDU会话来传递非3GPP IP封包。
在本发明的又一个实施例中，处理器222可以将IP封包的目的地IP地址设置为N3IWF设备的IP地址，创建绑定到3GPP互联网PDU会话的封包筛选器，其中IPv4远程地址设置为N3IWF设备的IPv4地址，而IPv6远程地址设置为N3IWF设备的IPv6地址，并检查通信设备在非3GPP接入网络中处于哪个状态。当确定通信设备在非3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态时，可以基于目的地IP地址的检查结果和状态的检查结果，在3GPP接入网络中通过3GPP互联网PDU会话传递非3GPP IP封包。
图10是示出根据本发明的第二实施例的，在3GPP接入网络中发送的用于恢复通信设备和DN之间的连接的消息流的示例性流程图。图10示出了服务请求消息Service_Request的流程。图11是示出根据本发明的第二实施例的用于执行从非3GPP接入网络到3GPP接入网络的非3GPP PDU会话的切换的场景的示意图。
在本发明的第二实施例中，响应于第三消息，通信设备可以在3GPP控制平面上(或通过3GPP控制平面)经由5GSM协议发送PDU会话建立请求消息，以将非3GPP PDU会话从非3GPP接入网络切换到3GPP接入网络。
应当注意，图10是简化的消息流程图，其中为简洁起见，省略了发送会话建立请求消息(例如，步骤S75中的会话建立请求消息或图11中的“非3GPP会话到3GPP接入网络的切换”操作)之前的消息流。关于在发送该会话建立请求消息之前的消息流，对于UE在3GPP和非3GPP接入网络中均处于CM-IDLE状态的场景，可以参考图4，对于当对于UE在非3GPP接入网络中处于CM-IDLE(CM-闲置的或连接管理-闲置的)状态和UE在3GPP接入网络中处于CM-CONNECTED(CM-连接的或连接管理-连接的)状态时可以参考图6。
根据本发明的第二实施例，UE可以经由5GSM PDU会话建立过程来执行PDU会话从非3GPP接入到3GPP接入的切换。根据标准，UE请求的PDU会话建立过程的目的是与DN建立新的PDU会话，以执行3GPP接入与非3GPP接入之间的现有PDU会话的切换，以转移在演进封包系统(Evolved Packet System，EPS)中的现有的PDN(Packet Data Network，封包数据网络)连接到5GS，或将连接到演进的封包核心(Evolved Packet Core，EPC)的不受信任的非3GPP接入中的现有PDN连接转移到5G系统(5G system，5GS)。如果被网络接受，则PDU会话将启用UE与DN之间的PDU交换。更具体地说，在本发明的实施例中，处理器222可以将PDU会话建立请求消息的PDU会话标识字段(identity field)设置为要重新建立的非3GPP PDU会话的标识(identity)，并将PDU会话建立请求消息的请求类型字段(request type field)设置为与现有PDU会话相对应的值(或数值)。如图11所示，将PDU会话建立请求消息从通信设备(例如，UE)发送到gNB，然后发送到AMF设备。在接收到PDU会话建立请求消息后，AMF设备可以执行3GPP TS 23.502(图4.3.2.2.1-1)中定义的相应切换过程，并向UE发送PDU会话建立接受消息以完成切换过程。当完成从非3GPP接入网络到3GPP接入网络的非3GPP PDU会话的切换时，可以将下行链路数据从DN通过UPF设备UPF2和gNB发送到UE。如图11所示，图中步骤1即为非3GPP PDU会话到3GPP接入网络的切换。
除如上所述的第一和第二实施例之外，根据本发明的第三实施例，当进入/重新进入AP的覆盖区域时，UE可以通过非3GPP接入来重新建立非3GPP PDU会话。
图12是示出根据本发明的第三实施例的，用于恢复通信设备和DN之间的连接而发送的消息的流程的示例性流程图。图13是示出根据本发明的第三实施例的用于发送服务请求消息Service_Request的路径的示意图。
在本发明的第三实施例中，响应于第三消息，通信设备可以经由非3GPP网络设备(例如，AP和N3IWF设备)向3GPP网络设备发送服务请求消息Service_Request。例如AMF设备)在进入/重新进入AP的覆盖区域时通过非3GPP接入重新建立非3GPP PDU会话。根据该标准，服务请求的目的是请求为没有用户平面资源而建立的PDU会话建立用户平面资源。
应当注意，图12是简化的消息流程图，其中为简洁起见，省略了在发送服务请求消息(例如，图13中的服务请求消息Service_Request)之前的消息流。关于在发送该服务请求消息之前的消息流，可以参考图4，其中对于UE在3GPP和非3GPP接入网络中均处于CM-IDLE状态的场景，可以参考图4，对于当对于UE在非3GPP接入网络中处于CM-IDLE状态和UE在3GPP接入网络中处于CM-CONNECTED状态时可以参考图6。
根据本发明的第三实施例，如图12和图13所示，服务请求消息Service_Request从通信设备(例如，UE)发送到AP。AP将服务请求消息Service_Request发送到N3IWF设备，然后N3IWF设备将服务请求消息Service_Request发送到AMF设备。在接收到服务请求消息Service_Request时，AMF设备可以执行相应的重建过程，以通过3GPP TS 23.502(图4.2.3.2-1)中定义的非3GPP接入来重建非3GPP PDU会话。在执行重建过程之后，AMF设备可以经由N3IWF设备和AP向UE发送服务接受消息，并且可以成功地重建用于非3GPP PDU会话的用户平面资源。当非3GPP PDU会话的用户平面资源成功重建后，下行数据可以通过N3IWF设备和AP从UPF设备UPF2发送到UE。
当由于如图3-图6所示的场景中所示的困境无法通过3GPP接入来重建用户平面资源时，通过应用如上所述的实施例提出的连接恢复方法，通信设备之间的连接并且能够建立DN，并且UE能够成功地通过3GPP接入或非3GPP接入从非3GPP接入接收下行链路数据。
本领域的技术人员将容易地观察到，在保持本发明教导的同时，可以做出许多该装置和方法的修改和改变。因此，上述公开内容应被解释为仅由所附权利要求书的界限和范围所限制。

Claims (10)

1.一种连接恢复方法，用于在通过3GPP接入网络建立的非3GPP封包数据单元会话的用户平面资源建立失败后，恢复通信设备与数据网络之间的连接，其特征在于，所述连接恢复方法由所述通信设备的处理器执行，包括：
通过所述3GPP接入网络建立3GPP互联网封包数据单元会话，并且通过非3GPP接入网络建立所述非3GPP封包数据单元会话；
在所述非3GPP接入网络中，以连接管理-闲置的状态从3GPP网络设备接收指示非3GPP接入的第一消息；
响应于所述第一消息，通过3GPP控制平面上的5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送第二消息，以通过所述3GPP接入网络为所述非3GPP封包数据单元会话建立/重建所述用户平面资源；
从所述3GPP网络设备接收第三消息，所述第三消息指示无法通过所述3GPP接入网络重建用于所述非3GPP封包数据单元会话的所述用户平面资源；以及
响应于所述第三消息，在3GPP用户平面的3GPP互联网封包数据单元会话上经由5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送服务请求消息，以通过所述3GPP接入网络为非3GPP封包数据单元会话重新建立所述用户平面资源，或者，响应于所述第三消息，在3GPP控制平面上，经由5G会话管理协议来发送封包数据单元会话建立请求消息，以将非3GPP封包数据单元会话从所述非3GPP接入网络切换到所述3GPP接入网络。
2.如权利要求1所述的连接恢复方法，其特征在于，当所述通信设备在所述3GPP接入网络中处于连接管理-闲置的状态时，所述第一消息是寻呼消息，所述第二消息是注册请求消息或另一服务请求消息，以及所述第三消息是注册接受消息或服务接受消息。
3.如权利要求1所述的连接恢复方法，其特征在于，当所述通信设备在所述3GPP接入网络中处于连接管理-连接的状态时，所述第一消息是通知消息，所述第二消息是另一服务请求消息，并且所述第三消息是服务接受消息。
4.如权利要求1所述的连接恢复方法，其特征在于，当在3GPP用户平面的3GPP互联网封包数据单元会话上经由5G移动性管理协议将服务请求消息发送到所述3GPP网络设备时，所述服务请求消息作为在3GPP接入网络中的互联网协议封包发送。
5.如权利要求4所述的连接恢复方法，其特征在于，在3GPP用户平面的3GPP互联网封包数据单元会话上经由5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送服务请求消息，以通过所述3GPP接入网络为非3GPP封包数据单元会话重新建立所述用户平面资源的步骤还包括：
将所述互联网协议封包的目的地互联网协议地址设置为非3GPP互通功能设备的互联网协议地址；
检查所述互联网协议封包的目的地互联网协议地址；以及
根据所述目的地互联网协议地址的检查结果，通过所述3GPP接入网络中的所述3GPP互联网封包数据单元会话传递所述互联网协议封包。
6.如权利要求5所述的连接恢复方法，其特征在于，在3GPP用户平面的3GPP互联网封包数据单元会话上经由5G移动性管理协议将服务请求消息发送到所述3GPP网络设备的步骤还包括：
将所述互联网协议封包的源互联网协议地址设置为与所述3GPP互联网封包数据单元会话关联的所述通信设备的互联网协议地址；以及
检查互联网协议封包的源互联网协议地址，
其中，在所述3GPP接入网络中通过所述3GPP互联网封包数据单元会话传递所述互联网协议封包的步骤还基于所述源互联网协议地址的检查结果。
7.如权利要求5所述的连接恢复方法，其特征在于，在3GPP用户平面的3GPP互联网封包数据单元会话上经由5G移动性管理协议将服务请求消息发送到所述3GPP网络设备的步骤还包括：
检查所述通信设备在所述非3GPP接入网络中处于哪个状态，
其中，在所述3GPP接入网络中通过3GPP互联网封包数据单元会话传递互联网协议封包的步骤还基于所述通信设备在所述非3GPP接入网络中的状态的检查结果。
8.如权利要求1所述的连接恢复方法，其特征在于，在3GPP控制平面上，经由5G会话管理协议来发送封包数据单元会话建立请求消息的步骤还包括：
将所述封包数据单元会话建立请求消息的封包数据单元会话标识字段设置为所述非3GPP封包数据单元会话的标识；以及
将封包数据单元会话建立请求消息的请求类型字段设置为与现有封包数据单元会话对应的值。
9.一种通信设备，包括：处理器及存储器设备，所述存储器装置存储有计算器程序代码，其特征在于，所述处理器执行所述计算器程序代码实现如权利要求1至8任一所述方法的步骤。
10.一种通信设备，其特征在于，包括：
收发器，发送或接收无线信号以与3GPP网络设备进行通信；以及
处理器，耦合到所述收发器并配置为执行以下操作：
通过3GPP接入网络建立3GPP互联网封包数据单元会话，并且通过非3GPP接入网络建立非3GPP封包数据单元会话；
在所述非3GPP接入网络中，以连接管理-闲置的状态从3GPP网络设备接收指示非3GPP接入的第一消息；
响应于所述第一消息，通过3GPP控制平面上的5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送第二消息，以通过3GPP接入网络为所述非3GPP封包数据单元会话建立/重建用户平面资源；
从所述3GPP网络设备接收第三消息，所述第三消息指示无法通过所述3GPP接入网络重建用于所述非3GPP封包数据单元会话的所述用户平面资源；以及
响应于所述第三消息，在3GPP用户平面的3GPP互联网封包数据单元会话上经由5G移动性管理协议向所述3GPP网络设备发送服务请求消息，以通过所述3GPP接入网络为非3GPP封包数据单元会话重新建立用户平面资源，或者，响应于所述第三消息，在3GPP控制平面上，经由5G会话管理协议来发送封包数据单元会话建立请求消息，以将非3GPP封包数据单元会话从所述非3GPP接入网络切换到所述3GPP接入网络。
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