TWI735099B - 使用者設備及其無線通訊方法 - Google Patents

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Abstract

一種使用者設備的無線通訊方法，包括：經由一封包資料網路的一封包資料網路閘道器連接至一安全閘道器；以及將所述使用者設備和所述安全閘道器之間在一無線存取網路上發起的一安全隧道轉移到所述封包資料網路，其中所述封包資料網路使用一第一源網際網路協定位址。

Description

使用者設備及其無線通訊方法
本發明係相關於行動通訊系統，尤指在無線通訊系統中支援從無線保真（Wireless Fidelity，Wi-Fi）網路到蜂窩網路（cellular network）的優化型（optimize）換手（handover）的使用者設備（User Equipment，UE）。
本部分中的陳述僅提供與本發明有關的先前技術資訊，且不構成現有技術。
無線通訊系統可廣泛部署以提供各種電信服務，諸如電話、視訊、資料、訊息發送以及廣播。典型的無線通訊系統可以採用多重存取（multiple-access）技術，多重存取技術能夠通過共用可用的系統資源來支援與複數個使用者進行通訊。多重存取技術的示例包含分碼多重存取（Code Division Multiple Access，CDMA）系統、分時多重存取（Time Division Multiple Access，TDMA）系統、分頻多重存取（Frequency Division Multiple Access，FDMA）系統、正交分頻多重存取（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA）系統、單載波分頻多重存取（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access，SC-FDMA）系統以及分時同步分碼多重存取（Time Division Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）系統。
上述多重存取技術已經採用在各種電信標準中以提供公共協定，公共協定可使得不同的無線設備能夠在市級、國家級、區域級甚至全球級上進行通訊。電信標準的一個示例是第五代（5th Generation，5G）新無線電（New Radio，NR）。5G NR是由第三代合作夥伴計畫（Third Generation Partnership Project，3GPP）發佈的連續行動寬頻演進的一部分，用來滿足與時延（latency）、可靠性、安全性、可擴展性（scalability）（比如與物聯網（Internet of Things，IoT））相關聯的新需求以及其他需求。5G NR的一些方面可以基於第四代（4th Generation，4G）長期演進（Long Term Evolution，LTE）標準。5G NR技術需要進行進一步的改進，這些改進可能也可適用於其他多重存取技術和採用這些技術的電信標準。
一種使用者設備的無線通訊方法，包括：經由一封包資料網路的一封包資料網路閘道器連接至一安全閘道器；以及將所述使用者設備和所述安全閘道器之間在一無線存取網路上發起的一安全隧道轉移到所述封包資料網路，其中所述封包資料網路使用一第一源網際網路協定位址。
一種用於無線通訊的使用者設備，包括一處理器，以及耦接至所述處理器的一記憶體，所述處理器被配置為：經由一封包資料網路的一封包資料網路閘道器連接至一安全閘道器；以及將所述使用者設備和所述安全閘道器之間在一無線存取網路上發起的一安全隧道轉移到所述封包資料網路，其中所述封包資料網路使用一第一源網際網路協定位址。
以下結合附圖闡述的具體實施方式旨在作為各種配置的描述，而不旨在代表可以實踐本發明所描述的概念的唯一配置。本具體實施方式部分包含具體細節，目的是提供對各種概念的透徹理解。然而，對所屬領域具有通常知識者而言，沒有這些具體細節也可以實踐這些概念。在一些情況下，為了避免模糊這些概念，公知的結構和組件以框圖形式示出。
現在將參考各種裝置和方法呈現電信系統的若干方面。上述裝置和方法將在具體實施方式中進行描述，並且通過各種方塊、組件、電路、處理和演算法等（統稱為「元件」）在附圖中示出。上述元件可以使用電子硬體、電腦軟體或其任意組合來實施。這些元件以硬體還是以軟體實施取決於對整個系統施加的特定應用和設計限制。
舉例來講，元件、元件的任意部分或元件的任意組合可以作為「處理系統」實施，其中處理系統可包含一個或複數個處理器。處理器的示例包含微處理器、微控制器、圖形處理單元（Graphics Processing Unit，GPU）、中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）、應用處理器、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、精簡指令集計算（Reduced Instruction Set Computing，RISC)處理器、系統單晶片（Systems On A Chip，SoC）、基頻處理器、現場可程式化邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）、狀態機（state machine）、門控邏輯、離散硬體電路以及其他被配置以執行本發明所描述的各種功能的合適的硬體。處理系統中的一個或複數個處理器可以執行軟體。軟體應當被廣泛地解釋為指令、指令集、代碼、程式碼片段、程式碼、程式、副程式、軟體組件、應用、軟體應用、軟體封包、常式（routine）、子常式、物件、可執行檔、執行的執行緒、進程和功能等，而無論其被稱為軟體、韌體、中介軟體、微代碼、硬體描述語言還是其他。
因此，在一個或複數個示範性實施例中，上述功能可以在硬體、軟體或其任意組合中實施。如果在軟體中實施，則功能可以存儲在電腦可讀介質上，或者被編碼為電腦可讀介質上的一個或複數個指令或代碼。電腦可讀介質包含電腦存儲介質。存儲介質可以是可由電腦存取的任意可用介質。上述電腦可讀介質可以包括隨機存取記憶體（Random-Access Memory，RAM）、唯讀記憶體（Read-Only Memory，ROM）、電可擦除可程式設計唯讀記憶體（Electrically Erasable Programmable ROM，EEPROM）、光碟記憶體、磁碟記憶體、其他磁存放裝置、上述種類的電腦可讀介質的組合或者任何其他可用來以電腦可以存取的指令或資料結構的形式存儲電腦可執行代碼的介質，這僅用作示例，並非用於限制本發明。
第1圖是例示示範性無線通訊系統和存取網路100的示意圖。無線通訊系統（也可稱為無線廣域網路（Wireless Wide Area Network，WWAN））包含BS 102、UE 104以及演進型封包核心（Evolved Packet Core，EPC）160。BS 102可以包含宏小區（macro cell）（高功率蜂窩基地台）和/或小小區（small cell）（低功率蜂窩基地台）。宏小區包含BS，小小區包含毫微微小區（femtocell）、微微小區（picocell）以及微小區（microcell）。
BS 102（統稱為演進型通用行動通訊系統陸地無線電存取網路（Evolved Universal Mobile Telecommunications System Terrestrial Radio Access Network，E-UTRAN））通過回程鏈路（backhaul link）132（比如S1介面（interface））與EPC 160介面連接。除了其他功能之外，BS 102可以執行以下功能中的一種或多種：使用者資料的轉移（transfer）、無線電通道加密（cipher）和解密、完整性保護（integrity protection）、報頭壓縮（header compression）、行動控制功能（比如，換手、雙連接）、小區間干擾協調、連接建立（setup）和釋放（release）、負載平衡（load balancing）、非存取層（Non-Access Stratum，NAS）訊息的分配、NAS節點選擇、同步（synchronization）、無線電存取網路（Radio Access Network，RAN）共用、多媒體廣播多播服務（Multimedia Broadcast Multicast Service，MBMS）、使用者和設備追蹤（subscriber and equipment trace）、RAN資訊管理（RAN Information Management，RIM）、尋呼（paging）、定位以及警告訊息的遞送（delivery）。BS 102可以通過回程鏈路134（比如X2介面）與彼此直接或間接（比如借助EPC 160）通訊。回程鏈路134可以是有線的或無線的。
BS 102可以與UE 104無線通訊。每個BS 102可以為各地理覆蓋區域110提供通訊覆蓋。可能存在重疊的地理覆蓋區域110，例如小小區102’可以具有與一個或複數個巨集基地台102的覆蓋區域110重疊的覆蓋區域110’。同時包含小小區和巨集小區的網路可以叫做異構網路（heterogeneous network）。異構網路也可以包含家庭演進型節點B（Evolved Node B，eNB）（Home eNB，HeNB），其中HeNB可以向叫做閉合使用者組（Closed Subscriber Group，CSG）的受限小組提供服務。BS 102與UE 104之間的通訊鏈路120可以包含從UE 104到BS 102的上行鏈路（Uplink，UL）（也可稱為反向鏈路（reverse link））傳送和/或從BS 102到UE 104的下行鏈路（Downlink，DL）（也可稱為前向鏈路（forward link））傳送。通訊鏈路120可以使用多輸入多輸出（Multiple-Input And Multiple-Output，MIMO）天線技術，包含空間複用、波束成形（beamform）和/或傳送分集（transmit diversity）。通訊鏈路可以通過（through）一個或複數個載波。BS 102/UE 104可以使用高達每個載波Y MHz（比如5、10、15、20、100 MHz）頻寬的頻譜，其中載波分配（allocate）於在用於各個方向上進行傳送的載波聚合（carrier aggregation）中，其中載波聚合總共高達Yx MHz（x個分量載波（component carrier））。上述載波可以彼此相鄰，也可以不相鄰。載波的分配可以關於DL和UL不對稱（比如可以對DL分配比UL更多或更少的載波）。分量載波可以包含主分量載波和一個或複數個輔分量載波。主分量載波可以稱為主小區（Primary Cell，PCell），輔分量載波可以稱為輔小區（Secondary Cell，SCell）。
無線通訊系統還可以包含Wi-Fi存取點（Access Point，AP）150，其中Wi-Fi AP 150經由5 GHz未授權（unlicensed）頻譜中的通訊鏈路154與Wi-Fi站（Station，STA）152進行通訊。在未授權頻譜中通訊時，STA 152/AP 150可以在進行通訊之前執行空閒通道評估（Clear Channel Assessment，CCA），以便確定通道是否可用。
小小區102’可以在授權的和/或未授權頻譜中操作。當在未授權頻譜中操作時，小小區102’可以採用NR以及使用與Wi-Fi AP 150使用的5 GHz未授權頻譜相同的5 GHz未授權頻譜。在未授權頻譜中採用NR的小小區102’可以增加存取網路的覆蓋和/或提高存取網路的容量。
gNode B（gNB）180在與UE 104通訊時可以在毫米波（Millimeter Wave，mmW）頻率和/或近mmW頻率中操作。當gNB 180在mmW或近mmW頻率中操作時，gNB 180可以被稱為mmW BS。極高頻（Extremely High Frequency，EHF）是電磁頻譜中的射頻（Radio Frequency，RF）的一部分。EHF具有30 GHz到300 GHz的範圍和1 mm到10 mm的波長。該頻帶中的無線電波可以稱為mmW。近mmW可以向下擴展到具有100 mm波長的3 GHz的頻率。超高頻（Super High Frequency，SHF）帶在3 GHz到30 GHz之間擴展，也稱為釐米波。使用mmW/近mmW無線電頻帶的通訊具有極高的路徑損耗和極短的範圍。mmW BS 180可以與UE 104利用波束成形184來補償極高的路徑損耗和極短的範圍。
EPC 160可以包含行動管理實體（Mobility Management Entity，MME）162、其他MME 164、服務閘道器（serving gateway）166、MBMS閘道器168、廣播多播服務中心（Broadcast Multicast Service Center，BM-SC）170以及封包資料網路（Packet Data Network，PDN）閘道器172。MME 162可以與家庭使用者服務器（Home Subscriber Server，HSS）174通訊。MME 162是處理UE 104與EPC 160之間的信令的控制節點。通常，MME 162提供承載（bearer）和連接管理。所有使用者IP封包通過服務閘道器166進行轉移，其中服務閘道器166本身連接到PDN閘道器172。PDN閘道器172提供UE IP位址分配以及其他功能。PDN閘道器172和BM-SC 170連接到PDN 176。PDN 176可以包含網際網路、內聯網（intranet）、IP多媒體子系統（IP Multimedia Subsystem，IMS）、封包交換的流服務（Packet-Switched Streaming Service，PSS）和/或其他IP服務。BM-SC 170可以提供用於MBMS使用者服務的供應（provision）和遞送的功能。BM-SC 170可以用作內容提供者MBMS傳送的入口點，可以用來授權並發起公用陸地行動網路（Public Land Mobile Network，PLMN）內的MBMS承載服務，並且可以用來排程MBMS傳送。MBMS閘道器168可以用來向BS 102分配MBMS業務（traffic），並且可以負責會話管理（開始/結束）和收集演進型MBMS（evolved MBMS，eMBMS）相關的付費資訊（charging information），其中BS 102屬於廣播特定服務的多播廣播單頻網路（Multicast Broadcast Single Frequency Network，MBSFN）區域。
BS也可以稱為gNB、節點B（Node B，NB）、eNB、AP、基礎收發站、無線電基地台、無線電收發器、收發器功能、基礎服務集（Basic Service Set，BSS）、擴展的服務集（Extended Service Set，ESS）或一些其他合適的術語。BS 102為UE 104提供到EPC 160的AP。UE 104的示例包含蜂窩電話（cellular phone）、智慧手機、會話發起協定（Session Initiation Protocol，SIP）電話、筆記型電腦、個人數位助理（Personal Digital Assistant，PDA）、衛星無線電、全球定位系統、多媒體設備、視訊設備、數位音訊播放機（比如MP3播放機）、照相機、遊戲控制台（game console）、平板電腦、智慧設備、可穿戴設備、車輛、電錶、煤氣泵、烤箱或任何其他類似功能的設備。UE 104中的一些可以稱為IoT設備（比如停車計時器、煤氣泵、烤箱、車輛等）。UE 104也可以稱為站、行動站、使用者站、行動單元、使用者單元、無線單元、遠端單元、行動設備、無線設備、無線通訊設備、遠端設備、行動使用者站、存取終端、行動終端、無線終端、遠端終端機、手機、使用者代理、行動使用者端、使用者端或一些其他合適的術語。
在一些方面中，UE 104的策略執行組件（policy enforcement component）192可被預配置（pre-configure）為對需要安全性的隧道模式封包（tunnel mode packet）執行封包加密（encryption）和解密（decryption）以及報頭（header）生成。策略執行組件192還可傳遞（pass）或者丟棄（drop）封包，並且可以被配置為執行附加的功能，諸如靜態網路位址轉譯（Network Address Translation，NAT）或者分段（fragment）。
在一些方面中，UE 104的IMS服務控制器194可被預配置為執行IMS服務註冊（service registration）。另外，如果UE 104為多使用者識別卡（Subscriber Identification Module，SIM）的設備，則IMS服務控制器194可被預配置為單獨管理各SIM的IMS服務註冊。在各種方面中，根據檢測（detect）到的無線電通道狀況（radio channel condition），各SIM可以能夠利用不同的無線電存取技術（Radio Access Technology，RAT）或者相同的RAT進行通訊。
在一些方面中，UE 104的連線管理器組件196可被預配置為利用蜂窩無線電存取網路（比如第2代（2nd Generation，2G）、第3代（3rd Generation，3G）、4G和第5代（5th Generation，5G）等）來啟用（enable）通訊功能。例如，連線管理器組件196可以被配置為支援多歸屬協定（multi-homing protocol）。在一些配置中，上述多歸屬協定可為基於網際網路協定安全（Internet Protocol Security，IPSec）金鑰交換（IPSec Key Exchange，IKE）的行動性和多歸屬（Mobility and Multihoming Protocol Based on IKEv2，MOBIKE）協定。
第2圖是BS 310與UE 350在存取網路中通訊的框圖。在DL中，來自EPC 160的IP封包可以提供給控制器/處理器375。控制器/處理器375實施層3（layer 3）和層2（layer 2）功能。層3包含無線電資源控制（Radio Resource Control，RRC）層，層2包含封包資料彙聚協定（Packet Data Convergence Protocol，PDCP）層、無線電鏈路控制（Radio Link Control，RLC）層以及媒體存取控制（Medium Access Control，MAC）層。控制器/處理器375提供：RRC層功能，其中RRC層功能與系統資訊（比如主系統資訊區塊（Master Information Block，MIB）、系統資訊區塊（System Information Block，SIB））的廣播、RRC連接控制（比如RRC連接尋呼、RRC連接建立、RRC連接修改以及RRC連接釋放）、RAT間行動性以及用於UE測量報告的測量配置相關聯；PDCP層功能，其中PDCP層功能與報頭壓縮/解壓縮、安全（加密、解密、完整性保護、完整性驗證）以及換手支援（handover support）功能相關聯；RLC層功能，其中RLC層功能與更高層封包資料單元（Packet Data Unit，PDU）的轉移、通過自動重傳請求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）進行的錯誤糾正、RLC服務資料單元（Service Data Unit，SDU）的級聯（concatenation）、分段（segmentation）以及重組（reassembly），RLC資料PDU的重新分段以及RLC資料PDU的重新排序相關聯；以及MAC層功能，其中MAC層功能與邏輯通道和傳輸通道之間的映射、MAC SDU到傳輸塊（Transport Block，TB）上的複用、MAC SDU從TB的解複用、排程資訊報告、通過混合式自動重送請求（Hybrid Automatic Repeat reQuest，HARQ）進行的錯誤糾正、優先權處理以及邏輯通道優先化相關聯。
傳送（Transmit，TX）處理器316和接收（Receive，RX）處理器370實施與各種訊號處理功能相關聯的層1（layer 1）功能。層1（包含PHY層），可以包含傳輸通道上的錯誤檢測、傳輸通道的前向錯誤糾正（Forward Error Correction，FEC）編碼/解碼、交織（interleave）、速率匹配、到物理通道上的映射、物理通道的調變/解調變以及MIMO天線處理。TX處理器316基於各種調變方案（比如二進位相移鍵控（Binary Phase-Shift Keying，BPSK）、正交相移鍵控（Quadrature Phase-Shift Keying，QPSK）、M相移鍵控（M-Phase-Shift Keying，M-PSK）、M正交振幅調變（M-Quadrature Amplitude Modulation，M-QAM））處理到訊號星座（signal constellation）的映射。已編碼和已調變的符號然後可以分成並行流，然後每個流可以映射到正交分頻複用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）子載波上，在時域和/或頻域中與參考訊號（Reference Signal，RS）（比如導頻（pilot））複用，然後使用快速傅裡葉逆變換（Inverse Fast Fourier Transform，IFFT）組合在一起，以產生攜帶時域OFDM符號流的物理通道。在空間上對OFDM流進行預編碼，來產生複數個空間流。來自通道估計器374的通道估計可以用來確定編解碼和調變方案，以及用於空間處理。通道估計可以從UE 350傳送的RS和/或通道狀態回饋中匯出（derive）。然後可以經由分離的傳送器318TX向不同的天線320提供每個空間流。每個傳送器318TX可以利用各空間流來調變射頻（Radio Frequency，RF）載波以用於傳送。
在UE 350處，每個接收器354RX可通過各天線352接收訊號。每個接收器354RX對調變到RF載波上的資訊進行恢復並向RX處理器356提供該資訊。TX處理器368和RX處理器356實施與各種訊號處理功能相關聯的層1功能。RX處理器356可以對資訊執行空間處理，以恢復去往UE 350的任意空間流。如果有複數個空間流去往UE 350，則複數個空間流可以由RX處理器356組合成單個OFDM符號流。然後RX處理器356使用快速傅裡葉變換（Fast Fourier Transform，FFT）將OFDM符號流從時域轉換到頻域。頻域訊號包括用於OFDM訊號的各子載波的分離OFDM符號流。通過確定BS 310傳送的最可能的訊號星座點來對各子載波上的符號和RS進行恢復和解調變。這些軟判決（soft decision）可以基於通道估計器358計算的通道估計。然後這些軟判決可進行解碼和解交織，以恢復BS 310最初在物理通道上傳送的資料和控制訊號。然後上述資料和控制訊號可提供給控制器/處理器359，其中控制器/處理器359實施層3和層2功能。
控制器/處理器359可以與存儲程式碼和資料的記憶體360相關聯。記憶體360可以稱為電腦可讀介質。在UL中，控制器/處理器359提供傳輸與邏輯通道之間的解複用、封包重組、解密、報頭解壓縮以及控制訊號處理，以恢復來自EPC 160的IP封包。控制器/處理器359也負責使用應答（Acknowledgment，ACK）和/或否定應答（Negative-Acknowledgment，NACK）協定進行錯誤檢測以支援HARQ操作。
與結合BS 310的DL傳送所描述的功能類似，控制器/處理器359提供：RRC層功能，其中RRC層功能與系統資訊（比如MIB、SIB）的獲取、RRC連接以及測量報告相關聯；PDCP層功能，其中PDCP層功能與報頭壓縮/解壓縮以及安全（加密、解密、完整性保護、完整性驗證）相關聯；RLC層功能，其中RLC層功能與更高層PDU的轉移、通過ARQ進行的錯誤糾正、RLC SDU的級聯、分段以及重組，RLC資料PDU的重新分段以及RLC資料PDU的重新排序相關聯；以及MAC層功能，其中MAC層功能與邏輯通道與傳輸通道之間的映射、MAC SDU到TB上的複用、MAC SDU從TB的解複用、排程資訊報告、通過HARQ進行的錯誤糾正、優先權處理以及邏輯通道優先化相關聯。
由通道估計器358從BS 310傳送的RS或回饋中匯出的通道估計可以由TX處理器368用來選擇適當的編解碼和調變方案，以及促進空間處理。由TX處理器368生成的空間流可以經由分離的傳送器354TX提供給不同的天線352。每個傳送器354TX可以利用各空間流來調變RF載波以用於傳送。與結合UE 350處的接收器功能所進行的描述類似，在BS 310處以類似的方式處理UL傳送。每個接收器318RX通過各天線320接收訊號。每個接收器318RX對調變到RF載波上的資訊進行恢復並向RX處理器370提供該資訊。
控制器/處理器375可以與存儲程式碼和資料的記憶體376相關聯。記憶體376可以稱為電腦可讀介質。在UL中，控制器/處理器375提供傳輸與邏輯通道之間的解複用、封包重組、解密、報頭解壓縮、控制訊號處理，以恢復來自UE 350的IP封包。來自控制器/處理器375的IP封包可以提供給EPC 160。控制器/處理器375也負責使用ACK和/或NACK協定進行錯誤檢測以支援HARQ操作。
NR可以指被配置為根據新空中介面（比如除了基於OFDMA的空中介面以外）或固定傳輸層（比如除了IP以外）進行操作的無線電。NR可以在UL和DL上利用具有迴圈首碼（Cyclic Prefix，CP）的OFDM，並且可以包含對使用分時雙工（Time Division Duplexing，TDD）進行的半雙工操作的支援。NR可以包含目標為寬頻寬（比如80 MHz以上）的增強型行動寬頻（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）服務、目標為高載波頻率（比如60 GHz）的毫米波（millimeter wave，mmW）、目標為非與舊版相容（non-backward compatible）的機器類型通訊（Machine Type Communication，MTC）技術的大量機器型態通訊（Massive MTC，mMTC）和/或目標為超可靠低延遲通訊（Ultra-Reliable Low Latency Communication，URLLC）服務的關鍵任務。
可以支援100 MHz的單個分量載波頻寬。在一示例中，NR資源塊（Resource Block，RB）可以跨越（span）12個子載波，其中12個子載波在0.1 ms持續時間上具有75 KHz的子載波頻寬或者在1 ms持續時間上具有15 KHz的頻寬。每個無線電訊框可以包括長度為10 ms的10個或50個子訊框。每個子訊框可以具有0.2 ms的長度。每個子訊框可以指示用於資料傳送的鏈路方向（即DL或UL）以及用於可以動態轉換（switch）每個子訊框的鏈路方向。每個子訊框可以包含DL/UL資料以及DL/UL控制資料。
可以支援波束成形，並且可以動態地配置波束方向。也可以支援具有預編碼的MIMO傳送。DL中的MIMO配置可以支援多達8個傳送天線，其具有多達8個流和每個UE多達2個流的多層DL傳送。可以支援具有每個UE多達2個流的多層傳送。可以支援多達8個服務小區的多小區聚合（aggregation）。另外，除了基於OFDM的介面之外，NR可以支援不同的空中介面。
NR RAN可以包含中央單元（Central Unit，CU）和分散式單元（Distributed Unit，DU）。NR BS（比如gNB、5G NB、NB、傳送接收點（Transmission Reception Point，TRP）、AP）可以對應於一個或複數個BS。NR小區可以被配置為存取小區（Access Cell，ACell）或純資料小區（Data Only Cell，DCell）。例如，RAN（比如CU或DU）可以配置上述小區。DCell可以是用於載波聚合（carrier aggregation）或雙連接（dual connectivity）的小區，並且可以不用於初始存取、小區選擇/重選或換手。在一些情況下，DCell可以不傳送同步訊號（Synchronization Signal，SS），在一些情況下，DCell可以傳送SS。NR BS可以向UE傳送DL訊號以指示小區類型。基於小區類型指示，UE可以與NR BS通訊。例如，UE可以基於所指示的小區類型確定NR BS來考慮小區選擇、存取、換手和/或測量。
近來傳播有使用長期演進語音承載（Voice over Long Term Evolution，VOLTE）標準的呼叫。與蜂窩網路電信業務的持續增長相結合，激勵了一些服務提供者通過符合各種IEEE 802.11標準的Wi-Fi連接來提供呼叫。所謂的Wi-Fi分流可使得能夠將來自UE的電信呼叫和資料從蜂窩網路分流至網際網路，以從UE傳輸至終端目的地（termination destination point）；反之亦然。上述Wi-Fi網路可以是總體安全的、由運營商控制的網路，稱為可信網路（trusted network）；上述Wi-Fi網路也可以是總體不安全的、通過公共熱點（public hotspot）等可由公眾存取的Wi-Fi網路，稱為不可信網路（untrusted network）。
舉例來講，下述實施例在可信/不可信無線存取網路（比如Wi-Fi網路）和蜂窩網路（諸如LTE網路）之間提供呼叫連續性（call continuity）。更具體地，所公開的系統可在進行IMS呼叫時控制（govern）UE在Wi-Fi和蜂窩網路之間的行動。
IMS可為融合網際網路與蜂窩世界的技術。IMS使幾乎任何位置均可以使用網際網路技術，例如網頁（web）、電子郵件、即時訊息傳遞、使用者狀態（user presence）、視訊會議等。IMS是3G（及更高版本）結構中的關鍵元素，這使得IMS對網際網路提供的所有服務提供無處不在的存取成為可能。例如，無論在何處，通過簡單地使用行動設備並存取所需的服務，IMS使人們能夠訪問其最愛的網頁、閱讀其電子郵件、觀看電影或者參加視訊會議。
通常，IMS組合封包交換技術和電路交換技術的最新趨勢來使行動網際網路可用。IMS還創造了開發各種多媒體服務的公共平臺，由於對行動封包交換式網路的額外使用，為服務提供者創造了擴大利潤的機制。在IMS中使用了各種協定，其中包括會話控制（session control）協定、SIP以及所屬領域具有通常知識者所知的用於提供多媒體服務的其他協定。IMS架構是由標準化的介面所連結的功能的集合。大多數供應商密切關注IMS架構並在單個節點中實施各個功能，儘管也可以使用其他的節點。
在Wi-Fi網路提供的許多其他服務中，有多媒體訊息服務（Multimedia Message Service，MMS）。MMS訊息可指多媒體訊息，其中包括文本、音訊、視訊以及通過行動設備網路中的行動設備發送的各種其他多媒體內容。MMS可以是一種存儲轉發（store-and-forward）方法，使用無線應用協定（Wireless Application Protocol，WAP）通過無線網路傳送圖形、視訊短片（video clip）、音效檔和短文本訊息。運營商可部署稱為MMS中心（MMS Center，MMSC）的特殊服務器以在其系統上實現產品。MMS還可支援電子郵件定址（e-mail addressing providing）以便設備可以將電子郵件直接發送到電子郵寄位址。MMS可以用於掃描器（Scanner）和掃描行動設備（諸如交易點（Point Of Transaction，POT）掃描器、行動設備、警用數位集群（Police Digital Trunking，PDT）、PDA等）之間的通訊。
下述實施例可通過採用安全閘道器來提供無線存取網路（諸如Wi-Fi網路）和蜂窩網路之間的通訊業務連續性，其中安全閘道器諸如演進型封包資料閘道器（evolved Packet Data Gateway，ePDG）或者非3GPP互通功能（Non-3GPP Inter-Working Function，N3IWF）。上述安全閘道器可作為安全節點以用於不可靠的非3GPP網路（比如Wi-Fi熱點）。換句話說，安全閘道器可位於3GPP核心網路（Core Network，CN）中，其中3GPP核心網路可向無線區域網（Wireless Local Area Network，WLAN）UE提供基於3GPP封包交換的服務。在各種配置中，UE可以在不可信的WLAN存取上與安全閘道器建立安全隧道以獲得運營商的服務，諸如IMS或者MMS。無線蜂窩網路服務提供者可增加（add）WLAN的連線性來通過WLAN網路為蜂窩服務使用者提供對蜂窩服務的存取以補充（supplement）經由蜂窩網路的存取。在一些配置中，當尋求（seek）將現有的IMS通訊會話從不可信的非蜂窩無線存取網路轉移到蜂窩無線網路時，UE可在向安全閘道器發送的一個或複數個訊息中提供服務換手的指示。有利的是，根據無線蜂窩網路服務提供者的策略，即使是處於漫遊網路（roaming network）中，UE也可以經由所建立的安全隧道獲取IMS服務。
在一些情形中，基於UE是通過蜂窩無線網路的存取網路部分進行連接、還是通過可信的非蜂窩無線存取網路進行連接、還是通過不可信的非蜂窩無線存取網路進行連接，由使用UE的使用者存取特定的「蜂窩」服務可以不同。各WLAN可以提供與蜂窩無線網路不同等級（level）或者不同類型的安全性。另外，由於監管（regulatory）或商業原因，無線服務提供者可以基於一種或者多種因素，尋求允許或者拒絕存取一個或複數個特定的蜂窩服務，上述因素可包括UE的位置、實現連接的無線網路的類型或者能夠建立的連接的類型。
本發明中使用的術語「手機」、「行動設備」、「UE」和「使用者設備」是可互換的，並且可指由使用者使用以用於無線通訊的行動通訊設備，比如智慧手機。本發明使用的術語「ePDG」可表示演進型封包資料閘道器以用於從使用者設備通過不可信的非3GPP存取網路進行網際網路協定安全（Internet Protocol Security，IPSec）隧道，其中不可信的非3GPP存取網路可諸如Wi-Fi網路或者使用未授權頻譜（unlicensed spectrum）的任何無線存取網路。本發明使用的術語「Wi-Fi呼叫」可表示通過IPSec隧道攜帶的語音服務（voice service）。本發明使用的術語「視訊呼叫（video calling）」可表示在組成流（constituent stream）之間具有緊密同步的基於IMS的全雙工語音（full duplex voice）和單工/全雙工（simplex/full-duplex）視訊媒體。
第3圖是示出Wi-Fi網路上的示範性IMS掉話的示意圖。第3圖例示來自UE 802（比如智慧手機）的電話呼叫和/或資料從服務蜂窩網路（比如4G網路）804分流至Wi-Fi網路以從UE 802傳輸至終端目的地的情況，反之亦然。特別地，當發送訊息以請求IMS註冊時，位於服務蜂窩網路804中的UE 802可以確定IMS服務特徵可能不可用於UE 802。IMS可使用SIP來建立和控制使用者終端之間（或使用者終端和應用服務器之間）的呼叫或者會話。由SIP信令攜帶的工作階段描述通訊協定（Session Description Protocol，SDP）可用來描述和協商（negotiate）上述會話的媒體組件（media component）。當SIP作為使用者到使用者（user-to-user）的協定而創建時，IMS可允許運營商和服務提供者來控制使用者對服務的存取，並且相應地向使用者收費（charge）。其他的協定可以用於媒體傳送和控制，諸如即時傳輸協定（Real-time Transport Protocol，RTP）和即時傳輸控制協定（Real-time Transport Control Protocol，RTCP）。雖然服務蜂窩網路804可以支援IMS使用者端（client）和UE註冊進程，但是由於蜂窩網路804內的一些問題，有時UE 802可能無法獲得IMS服務。在一些情況下，UE 802可以使用雙網路模式的操作，其中雙網路模式的操作可包括經由服務蜂窩網路804（比如4G LTE/LTE-A網路）的資料連接，以及經由傳統的3G或2G網路的語音連接。在其他的情況下，性能度量（performance metric）可以指示IMS語音連接可能不穩定，諸如當參考訊號接收功率（Reference Signal Received Power，RSRP）降低到閾值等級以下但仍在重選/換手閾值等級以上時。然而在其他的情況下，UE 802可能無法簡單地建立所請求的IMS語音連接，因為服務蜂窩網路804在該特定的區域中不支援IMS語音特徵。
當前，IMS網路經常部署為並行的獨立網路，並且不同蜂窩網路運營商之間經常可能沒有IMS漫遊協定（roaming agreement）。因此，至少在一些情況下，即使UE設備802啟用漫遊服務，以及即使蜂窩網路運營商的漫遊收入是由基於語音呼叫的收入貢獻的而較少的收入貢獻是由於資料服務，則UE設備802在漫遊時仍然可能無法使用IMS語音服務。
第3圖還例示一個示例，其中當UE設備802位於由於上述原因中的一個原因而不能支援IMS服務的區域中時，由於無線存取網路覆蓋的丟失（loss），由UE設備802在無線存取網路（比如Wi-Fi網路）上建立的已分流的媒體會話801（諸如IMS封包交換語音（Voice over Packet Switched，VoPS）會話）掉話808。在一些示例中，所建立的媒體會話801可不限於語音，但是可以包括一個或複數個其他形式的媒體（比如視訊）。換句話說，假設Wi-Fi連接806可用，則當品質降低時，媒體會話801可以轉移到Wi-Fi連接806。然而，一旦Wi-Fi連接不再可用時，如果由於服務蜂窩網路連接的IMS特徵不可用而無法反向轉回到服務蜂窩網路804（例如4G網路或者漫遊的2G/3G網路），則媒體會話801可能掉話。類似地，舉例來講，如果媒體會話801為4G IMS呼叫並且當4G連接不再可用時，如果IMS呼叫被轉移到CDMA網路，則該IMS呼叫可能掉話。
第4A圖和4B分別例示IMS呼叫從無線存取網路到蜂窩網路的示範性換手和從4G網路到另一類型的蜂窩網路的IMS掉話的示範性換手。如上所述，行動網路上增長的業務增加了行動資料分流的需求，其中行動設備可以通過其他的無線存取網路（諸如Wi-Fi、一種WLAN）來存取運營商提供的最初針對蜂窩網路的服務。一種行動資料分流可使用互通WLAN（Interworking Wireless LAN，I-WLAN）或者基於通用封包無線電服務隧道協定（General packet radio service Tunnelling Protocol，GTP）的S2b行動性（S2b Mobility based on GTP，SMOG）架構來通過Wi-Fi向行動設備提供運營商提供的服務。上述運營商提供的服務可以包括可視語音信箱（Visual Voice Mail，VVM）、MMS、短訊息服務（Short Messaging Service，SMS）和IMS。
與第3圖相似，第4A圖例示UE設備802（也可以稱為行動設備），其中UE設備802可以在不同的時間使用不同的RAT（比如不同的蜂窩RAT和/或WLAN）進行通訊。在各種情形中，UE 802和/或網路可以基於各種標準（criteria）發起不同無線技術之間的換手。舉例來講，考慮UE 802在住宅外部使用服務蜂窩網路804的4G網路連接（比如LTE連接）進行媒體會話（比如VoLTE IMS電話呼叫）並且使用者進入住宅內部的情形。在這一點上，LTE連接的訊號強度可能會降低（比如由於住宅的房頂），並且Wi-Fi連接806的訊號強度可能會增強（比如由於使用者距離Wi-Fi存取點更近）。作為回應，UE 802可以發起從服務蜂窩網路804的LTE連接到Wi-Fi連接806的換手。然而，如第3圖所示，如果Wi-Fi連接806的訊號強度變弱或者如果訊號完全消失，則可能會導致媒體會話801掉話。有利的是，本發明的實施例考慮一種執行從Wi-Fi網路連接806到另一蜂窩服務蜂窩網路804的換手的方法以使用另一服務蜂窩網路804繼續IMS呼叫902，即使另一服務蜂窩網路804不支援IMS語音呼叫。
現在參考第4B圖，舉例來講，UE設備802可使用IMS架構通過IP封包交換的服務蜂窩網路804執行語音呼叫或者視訊呼叫901。在一些配置中，UE設備802可以使用SIM IMS進行呼叫。UE設備802可為多模式設備（multimode device），並且可以與基於演進型高速封包資料（evolved High Rate Packet Data，eHRPD）的系統904進行預註冊（pre-register）來支援服務蜂窩網路804和eHRPD系統904之間的優化型換手。正如本發明中使用的，優化型換手可以指從一種技術換手到目標RAT，其中在換手到目標RAT之前，已在目標RAT上創建好無線電和IP會話上下文。此外，正如本發明使用的，eHRPD直接模式操作（direct mode operation）可指一種操作模式，在該操作模式中，UE 802可直接在eHRPD無線電介面906上進行操作（比如通過HRPD基地台進行操作）。
第5圖是例示當無線存取網路服務不再可用時，IMS呼叫從無線存取網路到蜂窩網路的示範性便利換手的時序圖1000。蜂窩網路（諸如LTE網路）和無線存取網路（諸如Wi-Fi網路）之間的互通性是3GPP重要工作的中心。經常需要為使用者提供選擇以將Wi-Fi網路用作資料連接以作為蜂窩連接的替代。而且，如上所述，在蜂窩網路中，以及在特別的LTE網路中，IP語音（Voice over Internet Protocol，VoIP）（比如VOLTE）正變為使用手機建立語音通訊的優選方式。IMS服務器1008可以在蜂窩網路的核心網路中用作IP層連接點以路由（route）語音資料。有多種方式可建立從雙模式部署的UE 1002到IMS服務器1008的連接，其中一種為使用與公共或專用（private）AP 1004相關聯的WLAN無線電來建立與IMS服務器1008的通訊，比如到安全閘道器1006的安全隧道1010，其中安全閘道器1006諸如ePDG/N3IWF節點。這是有可能的，因為IMS服務器1008位於基於IP的網路中，該基於IP的網路可以由任何連接網際網路的設備存取。可由運營商處理認證（authentication），並且可以在UE設備1002和IMS服務器1008之間建立安全連接。這可為UE設備1002創建另外的路徑以到達IMS服務器1008並接收服務（比如用於VOLTE）。
如第5圖所示，UE設備1002可以與AP 1004進行通訊，其中AP 1004在該實施例中可以是WLAN存取點，諸如Wi-Fi存取點1004。Wi-Fi存取點1004可以通過網路（諸如網際網路）耦接（couple）至安全閘道器1006。安全閘道器1006可應用於4G行動核心網路（可稱為上述的EPC）的網路功能以及未來的行動網路（諸如5G網路）的網路功能中。安全閘道器1006可以作為EPC和可以使用安全存取的非3GPP網路之間的介面，其中非3GPP網路諸如Wi-Fi和毫微微小區（femtocell）存取網路。在一實施例中，UE設備1002可使用MOBIKE協定來執行與安全閘道器1006的認證。IPSec可定義一組規範以用於密碼加密（cryptographic encryption）和認證。IPSec還可支援若干演算法（algorithm）以用於金鑰交換，包括用於建立金鑰的IKE演算法以用於在應用之間建立安全會話。
正如與示範性實施例有關的，語音呼叫或者視訊呼叫可以通過與IMS服務器1008進行註冊1012而在Wi-Fi網路上進行。當連接至Wi-Fi網路時，UE 1002可以具體地被配置為執行基於Wi-Fi註冊的IMS 1014。當被註冊用於基於Wi-Fi的IMS時，UE設備1002可以發起IMS呼叫1016以獲得IMS語音或者視訊服務。在通過Wi-Fi網路建立與IMS服務器1008的連接之後，當Wi-Fi網路可用時，UE 1002可通過Wi-Fi網路執行IMS呼叫1018。通過不同版本的發展（即802.11a/b/g/n），Wi-Fi可提供高達數百米的覆蓋，理論輸送量可高達至少約50 Mbps。
然而，當UE設備1002離開該Wi-Fi AP 1004的覆蓋時，發生中斷（interruption），導致Wi-Fi網路連接的丟失1020。因此，提出了換手技術以用於維持（maintain）行動過程中的無縫連接，以便在行動時，UE設備1002的使用者在其正在進行的IMS通訊中可不經歷實質性的中斷。
本發明的一個目標旨在提出一種方法和演算法來檢測（detect）UE設備1002和Wi-Fi設施之間的Wi-Fi連接的丟失，以使得將現有的網路流（network stream）行動到另一網路的所有必要的動作可獲得更好的連線性。
典型的3GPP行動網路可包括通用封包無線電服務（General Packet Radio Service，GPRS）核心電路交換和封包交換的網路。用於行動網路的核心封包交換的網路可提供與一個或複數個PDN的存取，舉例來講，PDN可以包括網際網路、企業內聯網和服務提供者的私人網路。不同的PDN可向行動設備提供各種基於封包的服務，諸如批量資料遞送（bulk data delivery）、VoIP、網際網路協定電視（Internet Protocol Television，IPTV）和SMS。
在一些配置中，本發明的方法可包括以下步驟：檢測Wi-Fi連線性丟失和為UE提供到資料網路的路徑。下面的示例可例示將該技術應用於LTE網路中的PDN閘道器和PDN。不過，本發明所描述的技術還可以類似地應用於5G NR網路中的PDU會話錨點（anchor）和資料網路。在一種配置中，回應於檢測到Wi-Fi覆蓋的丟失1020，UE可使用網際網路PDN閘道器1022執行從Wi-Fi網路到蜂窩網路的換手。更具體地，UE 1002可發送MOBIKE資訊請求（informational request）1024給網際網路PDN閘道器1022以更新與安全閘道器1006的IPSec安全關聯（Security Association，SA）。因為使用MOBIKE，所以不必須完全創建新的IKE和IPSec安全關聯。網際網路PDN閘道器1022將該MOBIKE資訊請求轉發（forward）1026給安全閘道器1006。在更新相應的SA之後，安全閘道器1006可發送回應1028，通知（inform）網際網路PDN閘道器1022該SA更新已成功。網際網路PDN閘道器1022轉而可通過發送MOBIKE資訊回應(informational response)1030來通知UE 1002該SA更新已成功。在一些配置中，回應於接收到MOBIKE資訊回應1030，UE設備1002可以將IPSec隧道1010轉移到網際網路PDN 1022，該IPSec隧道1010可變為連接UE設備1002和安全閘道器1006的PDN IPSec隧道1032。UE設備1002可以將所有的IMS業務和所建立的PDN IPSec隧道1032相關聯。在一些配置中，UE 1002可以被配置為通過IMS PDN IPSec隧道1032提供從Wi-Fi網路到蜂窩3GPP存取網路(諸如LTE)的無縫的呼叫轉變1034，其中呼叫可比如語音呼叫或者視訊呼叫。
第6A圖例示當無線存取網路服務可用時，在用於執行IMS呼叫的無線存取網路上與安全閘道器建立隧道的示意圖1100。在一實施例中，UE 1102可以被配置為基於當前的網路狀態通過可用的無線電運營商動態地轉換其IMS服務。此外，如第6A圖所示，UE設備1102可以被配置為經由複數個存取點名稱(Access Point Name，APN)1110、1118來接收網路服務。
APN可指示將要提供給UE設備的網路服務的類型。從概念上講，APN可以視為服務名稱。舉例來講，不同的APN可以與不同的本地網路(home network)相關聯，其中不同的本地網路可向UE設備提供不同的服務。運行在UE設備上的不同應用可以使用不同的本地網路(即APN)來接收服務。不同的APN 1110、1118可以使用不同的IP位址到達相同的UE設備1102，因為不同的APN 1110、1118可以使用不同的IP PDN來向UE設備1102遞送服務。
在WLAN中，UE設備可以僅從單個APN接收服務，因為行動設備的WLAN介面僅可以分配(assign)一個IP位址。用來向UE設備在WLAN網路上分配IP位址的動態主機設定通訊協定(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)缺乏用於向UE設備的WLAN介面分配複數個IP位址的語義(semantics)。
第6A圖例示連接至兩個不同APN的兩個不同的PDN。連接至第一APN 1110的第一PDN可包括BS 1104、服務閘道器1106和第一PDN閘道器1108。UE 1102和BS 1104可以是E-UTRAN的組件，E-UTRAN可為LTE/LTE-A系統的空中介面。服務閘道器1106和第一PDN閘道器1108可以是EPC的組件，其中EPC可為LTE/LTE-A系統的核心網路架構。第一APN 1110可以是與第一PDN閘道器1108通訊地耦接的PDN上的可定址節點。
連接至第二APN 1118的第二PDN可包括ePDG優化的（也稱為ePDG連接相容的）Wi-Fi存取點1112、ePDG 1114和第二PDN閘道器1116。UE 1102和Wi-Fi存取點1112可以是WLAN的組件。ePDG 1114和第二PDN閘道器1116可以是EPC的組件。第二APN 1118可以是可定址的IMS核心節點（諸如第5圖所示的IMS服務器1008），該可定址的IMS核心節點可向UE 1102提供IMS通訊服務，並且可與第二PDN閘道器1116通訊地耦接。
在所例示的場景（scenario）中，當4G訊號較弱且Wi-Fi訊號較強時，如上述結合第5圖所述，UE設備1102可以通過建立ePDG隧道1128採用第二PDN連接來執行IMS呼叫。
建立隧道是一個處理（process），在該處理中，在遠端主機（remote host）之間傳送的封包可以被壓縮（encapsulate）為另一封包內的有效載荷（payload）來在兩個可信的閘道器或者隧道的其他端點（endpoint）之間傳送。原始的封包可從始發主機（originating host）發送給可信的設備，其中該原始的封包可封裝（enclose）成為新的IP封包的有效載荷，並且可在其前面添加（prepend）新的IP報頭，該報頭的目的欄位（destination field）包含位於隧道末端的設備的IP位址。當到達隧道末端時，可剝離（strip）新的「外部（outer）」報頭，然後可以將原始封包轉發給LAN或酌情進行進一步處理。通過使用隧道，當已壓縮的封包在隧道中時，有可能在傳送過程中使已壓縮的封包繞過（circumvent）傳統的路由機制。
第6A圖還例示通過各PDN連接傳送的IP封包。以第二PDN連接作為開始，封包1126可例示可以用於IMS呼叫傳送的封包。原始的封包可包括封包報頭1122a和有效載荷1122b。封包報頭1122a可包括UE設備1102的源欄位（source field）（源IP位址，比如UE位址2（Addr_UE2））以及目的欄位（destination field）（比如IMS呼叫目標的IP位址）。然而，因為UE設備1102通過Wi-Fi網路建立隧道1128，所以原始的封包1122可封裝成為新封包的有效載荷，新封包即為所謂的隧道模式封包1126。隧道模式封包1126可通過在原始的封包1122前面添加新的IP報頭1124a來創建，該新的IP報頭1124a的目的欄位包含ePDG 1114的IP位址，該新的IP報頭1124a的源欄位包含UE設備1102的本地（local）WLAN IP位址。當隧道模式封包1126到達ePDG 1114時，ePDG 1114可剝離「外部」報頭1124a，並將原始的封包1122轉發給第二PDN閘道器1116，第二PDN閘道器1116轉而可將原始的封包1122轉發給第二APN 1118。
現在參考第一PDN連接，通過第一PDN連接傳送的封包1120也可包括封包報頭1120a和有效載荷1120b。該封包可從BS 1104傳送到第一APN 1110。值得注意的是，與封包報頭1122a相比，報頭1120a的源欄位可使用UE設備1102的不同IP位址。同樣，不同的APN 1110、1118可以使用不同的IP位址來到達同一UE設備1102。
第6B圖是例示當無線存取網路服務不再可用時，將在Wi-Fi存取點1112提供的無線存取網路上發起的安全隧道轉移到蜂窩服務網路的示意圖1150。更具體地，當需要從無線存取網路向蜂窩網路換手時（比如Wi-Fi訊號過弱而4G訊號較強），UE 1102可執行從Wi-Fi AP 1112到蜂窩網路（例如3GPP網路）的換手。更具體地，UE 1102可將隧道1128轉移到蜂窩網路，該隧道1128成為經由第一APN 1110與ePDG 1114連接的隧道1130。在這種情況下，原始的封包1122仍可封裝成為封包1126的有效載荷。然而，在這種情況下，可在原始的封包1122前面添加不同的報頭1132來形成隧道模式封包。而隧道模式封包的報頭1132的目的欄位仍可包括ePDG 1114的IP位址，源欄位可包含與第一APN 1110相關聯的UE設備1102的IP位址。換句話說，在該例示性的實施例中，在原始的封包1122和所添加的報頭1132中，與同一UE設備1102相關聯的IP位址可不同。與第6A圖相似，在隧道模式封包到達隧道1130末端的ePDG 1114之後，ePDG 1114可移除（remove）所添加的報頭1132，並將原始的封包1122轉發給第二APN 1118。換句話說，在將隧道1128轉移到蜂窩網路並且變成隧道1130之後，UE 1102可將IMS呼叫從Wi-Fi網路轉移到蜂窩網路。
第7圖是用於將UE和安全閘道器之間在無線存取網路上發起的安全隧道轉移到蜂窩網路的方法（處理）的流程圖。在操作1202，UE（比如第5圖所示的UE 1002）可通過無線存取網路執行IP IMS呼叫。如第5圖所示，當連接到無線存取網路時，UE 1002可以具體地被配置為執行基於Wi-Fi註冊的IMS 1012。當註冊後，部署的UE設備1002可以發起1016 IMS呼叫來獲得IMS語音、視訊或者其他的IMS服務。在通過無線存取網路建立與IMS服務器1008的連接之後，當無線存取網路可用時，UE 1002可通過無線存取網路執行1018該IMS呼叫。也可以說，在一些實施例中，可在無線存取網路上通過使用第二源IP位址的安全隧道與IMS服務器進行註冊來執行IMS呼叫。
在操作1204，UE 1002可週期性地確定與無線存取網路的通訊是否丟失。舉例來講，如果UE 1002不在無線存取網路範圍內，則與無線存取網路的通訊可能丟失。當與無線存取網路的無線連接由於UE 1002的運動而丟失時，即使另一網路（比如PDN）可用，若沒有適當的網路配置來鎖定（latch）到該可用網路，則該可用網路對於UE 1002來說仍然可能是無法存取的。
在操作1206，回應於確定與無線存取網路的通訊丟失（操作1204的「是」分支），UE 1002可經由PDN的PDN閘道器1022連接至安全閘道器1006（比如ePDG/N3IWF）。更具體地，如第8圖所示，UE 1002可向網際網路PDN閘道器1022發送請求來更新與安全閘道器1006的安全關聯。此外，連接操作1206可包含安全閘道器1006發送回應1028來通知網際網路PDN閘道器1022該安全關聯已成功更新。
然後，在操作1208，UE 1002可將UE 1002和安全閘道器1006之間在無線存取網路上發起的安全隧道轉移到網際網路PDN 1022。在一些配置中，安全隧道可以包括連接UE設備1002與安全閘道器1006的IMS PDN IPSec隧道1032（如第5圖所示）。此外，在操作1208，UE 1002可以將所有的IMS業務與安全隧道1032相關聯。在一些實施例中，PDN可使用第一源IP位址。
在操作1210，UE 1002可通過已轉移的安全隧道來提供從無線存取網路向PDN的呼叫轉變（轉移）1034。在各種配置中，轉移的呼叫可以是語音呼叫或者視訊呼叫。在一些配置中，該呼叫可以從Wi-Fi網路轉移到3GPP存取網路（諸如LTE）。
第8圖是用於將UE連接到安全閘道器的方法（處理）的流程圖。
在操作1302，UE 1002通過發送相應的請求來嘗試連接到安全閘道器。更具體地，UE 1002可發送該請求1024給網際網路PDN閘道器1022來更新與安全閘道器1006的安全關聯。網際網路PDN閘道器1022可轉發1026該請求給安全閘道器1006。在一些配置中，可使用多歸屬協定（例如但不限於MOBIKE協定）來發送該請求。
回應於接收到該請求，在操作1304，安全閘道器1006可更新UE 1002和安全閘道器1006之間的安全關聯。在一些配置中，更新安全配置（安全關聯）可包含：當呼叫換手發生時（諸如第6B圖例示的呼叫換手），更改UE 1002的源IP位址。在一些實施例中，可將UE的源IP位址從第二源IP位址更改為第一源IP位址。然後，安全閘道器1006可發送回應1028來通知網際網路PDN閘道器1022安全關聯已成功更新。網際網路PDN閘道器1022轉而可通過發送回應1030來通知UE 1002安全關聯已成功更新。在一些配置中，也可使用多歸屬協定（例如但不限於MOBIKE協定）來發送回應1030。
在操作1306，回應於接收到指示安全關聯已成功更新的回應，如上結合第7圖中的操作1208所述，UE 1002可建立UE 1002和安全閘道器1006之間的安全隧道。
第9圖是例示示範性裝置1402中不同組件/手段之間資料流動的概念性資料流示意圖1400。裝置1402可以是UE。裝置1402可包括接收組件1404、策略執行組件1406、連線管理器1412、IMS服務控制器1408和傳送組件1410。接收組件1404可以接收來自BS 1450的訊號1462，傳送組件1410可以向BS 1450發送訊號1464。
在一些配置中，策略執行組件1406可被預配置為對需要安全性的隧道模式封包執行封包加密和解密以及報頭生成。策略執行組件1406還可傳遞或者丟棄封包，並且可以被配置為執行附加的功能，諸如靜態網路位址轉譯（Network Address Translation，NAT）或者分段。
策略執行組件1406可以被配置有安全性策略（security policy）和安全關聯。策略執行組件1406還可以包含金鑰以分別用於加密和解密DL資料封包1416和UL資料封包1418。
在一些配置中，當呼叫有必要從無線存取網路換手到PDN時，策略執行組件1406可以被配置為建立與PDN閘道器1414的安全隧道，並且可以被配置為經由所建立的安全隧道來傳送已加密的UL封包1418，諸如IPSec隧道模式封包。
與標準的IP封包或者其他類型的IPSec封包（比如所謂的傳送模式封包（transit mode packet））不同，經過壓縮和加密的IPSec隧道模式封包（諸如第6A圖和第6B圖所示的封包1126）可具有其完整的原始IP封包報頭1122a以及有效載荷1122b。這允許該封包的源位址和目的位址不同於所封裝（encompass）的封包的源位址和目的位址，進而可允許安全隧道的形成，通過該安全隧道可路由隧道模式封包。當隧道模式封包到達其目的地時，其可經歷認證檢查（authentication check），包括特殊IPSec隧道模式報頭的驗證以及封包的認證，例如通過執行諸如資訊摘要演算法5（Message-Digest algorithm 5，MD5）或安全雜湊演算法（Secure Hash Algorithm-1，SHA-1）之類的密碼散列（cryptographic hash）來進行。不匹配（mismatch）的雜湊值（hash value）然後可用來將封包識別為在傳送中損壞或者不具有合適的關鍵字值（key number）。在驗證IPSec報頭之後，可將其剝離，並以明文形式恢復原始的IP封包，包括其具有原始的源位址和目的位址的原始報頭。
在一些配置中，連線管理器組件1412可被預配置為利用蜂窩無線電存取網路（比如2G、3G、4G和5G等）來啟用通訊功能。例如，連線管理器組件1412可以被配置為支援多歸屬協定。在一些配置中，上述多歸屬協定可為MOBIKE協定。換句話說，連線管理器組件1412可被預配置為執行信令進程來通過向PDN閘道器1414傳送/從PDN閘道器1414接收（例如MOBIKE請求1422/回應1420訊息）來獲取/更新安全關聯，其中PDN閘道器1414還可進一步地可操作地連接至安全閘道器。
如上所述，在一些配置中，連線管理器組件1412也可以被預配置為利用無線存取網路來啟用通訊功能。舉例來講，連線管理器組件可被預配置為建立與Wi-Fi存取點1112的連接。
連線管理器組件1412還可被預配置為基於各種標準來控制不同無線技術之間的換手。舉例來講，如果與無線存取網路連接的訊號強度變弱或者如果該訊號完全丟失，則可能會導致媒體會話801掉話，如第3圖所示。有利的是，連線管理器組件1412可被配置為執行從無線存取網路（諸如Wi-Fi網路）到另一蜂窩RAT的換手以繼續該IMS呼叫。
基於IMS的服務可使用控制平面（control plane）的信令或者資料進行發起和釋放。控制平面的信令可以用來發送資料和/或用來建立使用者平面（user plane）的信令或資料。在一些配置中，裝置1402可以是配置有一個以上SIM並且能夠獨立地處理與複數個無線存取網路的通訊的UE。術語「SIM」和「SIM卡」在本發明中可互換使用，用來指可存儲國際行動使用者識別碼（International Mobile Subscriber Identity，IMSI）、相關金鑰和/或用來在特定的網路上識別和/或認證UE的其他資訊的記憶體，其中該記憶體可以是積體電路或者嵌入在可移除卡中。
在一些配置中，IMS服務控制器1408可被預配置為執行IMS服務註冊。另外，如果裝置1402為多SIM的設備，則IMS服務控制器1402可被預配置為單獨管理各SIM的IMS服務註冊。在各種配置中，根據檢測到的無線電通道狀況，各SIM可以能夠利用不同的RAT或者相同的RAT進行通訊。
第10圖是例示採用處理系統1514的裝置1402’的示範性硬體實施方式的示意圖1500。裝置1402’可以是UE。處理系統1514可以實施有匯流排（bus）結構，匯流排結構一般由匯流排1524表示。根據處理系統1514的特定應用和總體設計限制，匯流排1524可以包含任意數量的相互連接的匯流排和橋。匯流排1524將各種電路連結在一起，其中各種電路包含一個或複數個處理器和/或硬體組件，由一個或複數個處理器1504、接收組件1404、策略執行組件1406、連線管理器1412、IMS服務控制器1408、傳送組件1410和電腦可讀介質/記憶體1506所代表。匯流排1524還可以連結各種其他的電路，諸如定時源（timing source）、週邊設備（peripheral）、穩壓器（voltage regulator）和電源管理電路等。
處理系統1514可以耦接至收發器1510，其中收發器1510可以是一個或複數個收發器354。收發器1510耦接至一個或複數個天線1520，其中天線1520可以是通訊天線352。
收發器1510通過傳送介質提供與各種其他裝置通訊的手段。收發器1510從一個或複數個天線1520接收訊號，從所接收的訊號提取（extract）資訊，並向處理系統1514（特別是接收組件1404）提供所提取的資訊。另外，收發器1510從處理系統1514（特別是傳送組件1410）接收資訊，並基於所接收的資訊產生將要應用至一個或複數個天線1520的訊號。
處理系統1514包含耦接至電腦可讀介質/記憶體1506的一個或複數個處理器1504。一個或複數個處理器1504負責總體處理，包含執行存儲在電腦可讀介質/記憶體1506上的軟體，該軟體在由一個或複數個處理器1504執行時，使得處理系統1514執行上述任意特定裝置的各種功能。電腦可讀介質/記憶體1506還可以用於存儲資料，其中資料由一個或複數個處理器1504在執行軟體時操作。處理系統1514還包含接收組件1404、策略執行組件1406、連線管理器1412、IMS服務控制器1408和傳送組件1410中的至少一個。上述組件可以是在一個或複數個處理器1504中運行、常存（resident）/存儲在電腦可讀介質/記憶體1506中的軟體組件，耦接至一個或複數個處理器1504的一個或複數個硬體組件，或軟體組件和硬體組件的一些組合。在一種配置中，處理系統1514可以是UE 350的組件，並且可以包含記憶體360和/或TX處理器368、RX處理器356和控制器/處理器359中的至少一個。
在一種配置中，用於無線通訊的裝置1402/裝置1402’包含用於執行第7圖-第8圖的各操作的手段。上述手段可以是裝置1402和/或裝置1402’的處理系統1514的上述組件中的一個或複數個，其中上述組件被配置為執行上述手段所陳述的功能。
如上所述，處理系統1514可以包含TX處理器368、RX處理器356和控制器/處理器359。因此，在一種配置中，上述手段可以是被配置為執行上述手段所陳述的功能的TX處理器368、RX處理器356和控制器/處理器359。可以理解的是，本發明的處理/流程圖中方塊的特定順序或層次是示範性方法的示例。因此應該理解的是，可以基於設計偏好對上述處理/流程圖中方塊的特定順序或層次進行重新排列，還可以進一步組合或省略一些方塊。所附的方法以範例性的順序要求保護各種方塊所呈現的元素，但這並不意味著本發明只限於所呈現的特定順序或層次。
先前描述被提供用來使任何所屬領域具有通常知識者均能夠實現本發明所描述的各個方面。所屬領域具有通常知識者可輕易對這些方面進行各種修改，並可將本發明中定義的一般原理應用於其它方面。因此，申請專利範圍並不旨在限於本發明所示的方面，而是應被賦予與申請專利範圍語言描述一致的全部範圍。其中，除非特別說明，提及呈單數的元件時並不旨在意味著「一個且僅一個」，而是意味著「一個或複數個」。詞語「示範性」在本發明中用來指「用作示例、例子或例示」。本發明描述為「示範性」的任何方面不一定被理解為比其他方面優選或有利。除非另有特別說明，術語「一些」指一個或複數個。諸如「A、B或C中的至少一個」、「A、B或C中的一個或複數個」、「A、B和C中的至少一個」、「A、B和C中的一個或複數個」以及「A、B、C或其任何組合」的組合包含A、B和/或C的任何組合，並且可以包含複數個A、複數個B、或複數個C。具體來說，諸如「A、B或C中的至少一個」、「A、B或C中的一個或複數個」、「A、B和C中的至少一個」、「A、B和C中的一個或複數個」以及「A、B、C或其任何組合」的組合可為僅包括A、僅包括B、僅包括C、包括A和B、包括A和C、包括B和C、或包括A和B和C，其中任何這些組合可以包含A、B或C中的一個或複數個。所屬領域具有通常知識者已知或將要知曉的本發明中描述的各種方面的元素的所有結構和功能等效物，可以引用方式明確包含在本發明中，並旨在由申請專利範圍所涵蓋。此外，無論是否在申請專利範圍中明確陳述這種公開，本發明所公開的內容不旨在捐獻給公眾。詞語「模組」、「機制」、「元件」、「設備」等可以不是詞語「手段」的替代詞。因此，除非使用短語「用於…的手段」來明確地陳述申請專利範圍中的元素，否則該元素不應被理解為功能限定。
100、804:網路 102、310、1104、1450:BS 102’:小區 104、350、802、1002、1102:UE 110、110’:區域 120、132、134、154:鏈路 150、1004、1112:AP 152:STA 160:EPC 162、164:MME 166、168、172、1006、1022、1106、1108、1114、1116、1414:閘道器 170:BM-SC 174:HSS 176:PDN 180:gNB 184:波束成形 192、196、1404、1406、1410、1412:組件 194、1408:控制器 316、368:TX處理器 356、370:RX處理器 318:TX 320、352:天線 354:RX 358、374:通道估計器 359、375:控制器/處理器 360、376:記憶體 801:會話 806:連接 808:掉話 901、902、1016、1018:呼叫 904:系統 906:介面 1000:時序圖 1008:服務器 1010、1032、1128、1130:隧道 1012:註冊 1014:IMS 1020:丟失 1024:資訊請求 1026:轉發 1028、1030、1420:回應 1034:呼叫轉變 1100、1150、1400、1500:示意圖 1110、1118:APN 1120、1126、1122、1416、1418:封包 1120a、1124a、1122a、1132:報頭 1120b、1122b:有效載荷 1202-1210、1302-1306:操作 1402、1402’:裝置 1422:請求 1462、1464:訊號 1504:處理器 1506:電腦可讀介質/記憶體 1510:收發器 1514:處理系統 1520:天線 1524:匯流排
第1圖是例示示範性無線通訊系統和存取網路的示意圖。 第2圖是例示基地台（Base Station，BS）與UE在存取網路中通訊的示意圖。 第3圖是示出無線存取網路上的示範性網際網路協定（Internet Protocol，IP）多媒體子系統（Multimedia Subsystem，IMS）掉話（call drop）的示意圖。 第4A圖和第4B圖分別例示IMS呼叫（call）從無線存取網路到蜂窩網路的示範性換手和從第4代（4th Generation，4G）網路到另一類型的蜂窩網路的IMS掉話的示範性換手。 第5圖是例示當無線存取網路服務不再可用時，IMS呼叫從無線存取網路到蜂窩網路的示範性便利換手的時序圖。 第6A圖是例示當無線存取網路服務可用時，在用於執行IMS呼叫的無線存取網路上與安全閘道器（security gateway）建立（establish）隧道（tunnel）的示意圖。 第6B圖是例示將在無線存取網路上與安全閘道器發起（initiate）的隧道轉移（transfer）到蜂窩服務網路的示意圖。 第7圖是用於將UE和安全閘道器之間在無線存取網路上發起的安全隧道（secure tunnel）轉移到蜂窩網路的方法（處理）的流程圖。 第8圖是用於將UE連接（connect）到安全閘道器的方法（處理）的流程圖。 第9圖是例示採用處理系統的裝置的示範性硬體實施方式的示意圖。 第10圖是例示採用處理系統的裝置的示範性硬體實施方式的示意圖。
1202-1210:操作

Claims (8)

  1. 一種使用者設備的無線通訊方法，包括：在一無線存取網路上通過使用一第二源網際網路協定位址的一安全隧道與一網際網路協定多媒體子系統服務器進行註冊來執行一網際網路協定多媒體子系統呼叫，其中所述安全隧道是在所述使用者設備和一安全閘道器之間在所述無線存取網路上發起的；經由一封包資料網路的一封包資料網路閘道器連接至所述安全閘道器；以及將所述使用者設備和所述安全閘道器之間在所述無線存取網路上發起的所述安全隧道轉移到所述封包資料網路，其中所述封包資料網路使用一第一源網際網路協定位址。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之使用者設備的無線通訊方法，其中，還包括：確定與所述無線存取網路的通訊是否丟失，以及回應於確定與所述無線存取網路的所述通訊丟失，使用所述使用者設備和所述安全閘道器之間的已轉移的安全隧道來將所述網際網路協定多媒體子系統呼叫從所述無線存取網路轉移到所述封包資料網路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之使用者設備的無線通訊方法，其中，經由所述封包資料網路閘道器連接至所述安全閘道器還包括：使用一多歸屬協定向所述安全閘道器發送一請求。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之使用者設備的無線通訊方法，其中，所述多歸屬協定包括基於網際網路協定安全金鑰交換的行動性和多歸屬MOBIKE協定。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之使用者設備的無線通訊方法，其中，還包括：回應於接收到來自所述封包資料網路閘道器的所述請求，由所述安全 閘道器更新所述使用者設備和所述安全閘道器之間的一安全關聯。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之使用者設備的無線通訊方法，其中，更新所述安全關聯還包括：將所述使用者設備的源網際網路協定位址從所述第二源網際網路協定位址更改為所述第一源網際網路協定位址。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之使用者設備的無線通訊方法，其中，經由所述封包資料網路閘道器連接至所述安全閘道器還包括：由所述使用者設備從所述安全閘道器接收一回應，所述回應指示所述安全關聯已成功更新。
  8. 一種用於無線通訊的使用者設備，包括：一處理器，以及耦接至所述處理器的一記憶體，所述處理器被配置為：在一無線存取網路上通過使用一第二源網際網路協定位址的一安全隧道與一網際網路協定多媒體子系統服務器進行註冊來執行一網際網路協定多媒體子系統呼叫，其中所述安全隧道是在所述使用者設備和一安全閘道器之間在所述無線存取網路上發起的；經由一封包資料網路的一封包資料網路閘道器連接至所述安全閘道器；以及將所述使用者設備和所述安全閘道器之間在所述無線存取網路上發起的所述安全隧道轉移到所述封包資料網路，其中所述封包資料網路使用一第一源網際網路協定位址。
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