TWI363571B - Handover method with link failure recovery, wireless device and base station for implementing such method - Google Patents
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Description
1363571 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於蜂巢式通信網路中無線 理’具體而言,係關於控制一無線裝置從 “cell”向另—細胞之遞交。為說明之用’ 本文以LTE ( “長期演進”)類型之蜂巢式 發明進行描述,但熟習該通信技術者應認 之發明亦可應用於各種其他類型之蜂巢式 【先前技術】 全球行動通訊系統(UMTS)係一種第 行動通信系統,工作於基於歐洲系統之寬 (WCDMA)、全球行動通信系統(GSM)及通 務(GPRS)中。第三代行動通信夥伴合作計 UMTS進行標準化)正在討論UMTS之長 該3GPP LTE係用於達成高速封包通 為該LTE目的提出了許多方案,包括那些 及供應商成本、提高服務品質及擴充和改 統容量的方案。該3G LTE需要降低每位 服務可用性、靈活使用頻帶、簡單結構、 終端機·之足夠功率消耗作為更高層階之需 第1圖係一說明演進全球行動通訊 路結構之方塊圖。該E-UMTS亦可被稱為 通信網路被廣泛部署用以提供諸如語音及 不同通信服務。 裝置之行動性管 該網路之一細胞 且因恰好適合, 網路之内容對本 識到本文所揭示 網路。 三代(3G)非同步 頻劃碼多向存取 用封包無線電服 晝(3GPP)(其對 期演進(LTE)。 信之技術。已經 旨在降低使用者 進覆蓋區域及系 元之成本、提高 開放式介面及一 求。 系統(E-UMTS)網 一 LTE系統。該 封包資料等各種 5 1363571 如第1圖所示,該E_UMTS網路包括一演進UMTS地 面無線電存取網路(E-UTRAN)及一演進封包核心(EPC)及 一或多個使用者設備。該E-UTRAN可包括一或多個演進 NodeB (eNodeB或eNB) 20’且複數個使用者設備(UE) 10 可位於一細胞中。一或多個E_UTRAN行動性管理實體 (MME)/系統架構演進(SAE)閘道30可被置於該網路之端 部,且被連接至一外部網路。
本文所使用之“下行鏈結”是指從eNodeB 20向使用者 設備1 〇之通信,“上行鏈結,’係指從該使用者設備向一 eNodeB之通信。使用者設備1 0係指由一使用者攜帶之通 信設備,也可稱為行動台(MS)、使用者終端機(UT)、用戶 台(SS)或一無線裝置。 eNodeB 20向使用者設備提供一使用者平面及一控 制平面之端點。MME/SAE閘道30為使用者設備1〇提供一 會話之端點及行動性管理功能。eNodeB及MME/SAE閘道 可被經由一 S1接口連接。
eNodeB 20通常係一與使用者設備1〇進行通信之固定 台,也可稱為一基地台(BS)或一存取點。每一單元可部署 -eNodeB 20。在eNodeB 20之間可使用一用於傳送使用 者通信流量或控制通信流量之介面。 該MME提供各種功能,包括向eNodeB 20分發呼叫 訊息、安全控制、閒置狀態行動性控制、S AE載體控制及 非存取層(NAS)發訊之加密及完整性保護。該SAE閘道主 機提供各種適當功能,包括出於呼·叫原因終止 U平面封 6 1363571 包,及交換u平面以支援使用者設備行動性。為清晰起見, MME/SAE閘道3〇在本文將被簡稱為“閘道”,但應理解此 實體包括MME及SAE兩種閘道。 經由S1介面’可以將複數個節點連接於eNodeB 20 及閘道30之間。eNodeB 20可經由X2介面相互連接,且 相鄰eNodeB可擁有一網狀網路結構’該結構具有χ2介面》 第2(a)圖係描述一典型E-UTRAN及一典型EPC之架
構之方塊圖。如圖中所示,eNodeB 20可執行各種功能: 選擇閘道30、在無線電資源控制(RRC)啟動期間路由至該 閑道、呼叫訊息之排程及傳送、廣播通道(BCCH)資訊之排 程及傳送、在上行及下行兩種鏈結中向使用者設備10中動 態指派資源、提供eNodeB量測、無線電載體控制、無線 電許可控制(RAC),以及在LTE_ACTIVE狀態中之連接行 動座控制。在E P C中,如上所述,閘道3 0可執行以下功 能 · _
•發起呼叫、LTE-IDLE狀態管理、使用者平面之加密、 、研•架構演進(SAE)載體控制’及非存取層(NAS)發訊之加 密和完整性保護。 第2(b)圖及第2(c)圖係描述E-UMTS之使用者平面協 定及控制平面協定堆疊之方塊圖。如圖中所示,基於通信 系統技術領域内習知之開放系統互連(0 SI)標準模型之下 ~~層’可將該等協定層劃分為第一層(L1)、第二層(L2)及 第三層(L3)。 該實體層,即該第一層(L1),藉由使用一實體通道向 —上層提供一資訊傳送服務。透過一傳送通道將該實體層 I S1 7 1363571 與位於一較高層階之媒體存取控制(M AC)層連接,且該媒 體存取控制層及該實體層之間的資料經由該傳送通道傳 送。在不同實體層之間,即在一傳送端與一接收端之實體 層之間,經由該實體通道傳送資料》
第二層(L2)之MAC層經由一邏輯通道向一無線電鏈 結控制(RLC)層(其係一更高層)提供服務。第二層(L2) 之RLC層支援具有可靠性之資料傳輸。應注意,描述第 2(b)圖及第2(c)圖中之RLC層係因為,如果RLC功能實施 於該MAC層中且由其執行,則不再需要該RLC層本身。 第二層(L2)之PDCP層執行一標頭壓縮功能,以減少不必 要之控制資訊,使得採用網際網路協定(IP)封包(例如IPv4 或IPv6 )傳送之資料可以有效地經由一具有較小頻寬之無 線電(無線)介面傳送。
位於第三層(L3)之最低部分的無線電資源控制(rrC) 層僅定義於該控制平面中并與該等無線電載體(RB)之組 態、重新組態及版本相關地控制邏輯通道、傳送通道及實 體通道。此處’無線電載體表示一由第二層(L2)提供之服 務,用於在終端機與E-UTRAN之間進行資料傳送。 如第2(b)圖中所示’RLC及MAC層(終止於網路端 之eNodeB 20中)可執行諸如排程、自動重複請求(Arq) 及混合式自動重複請求(HARQ)等功能。該PDCP層(結束 於該網路端之eNodeB 20 )可執行使用者平面功能,例如 標頭壓縮、完整性保護及加密》 如第2(c)圖中所示,RLC及MAC (結束於網路端之 8 1363571
eNodeB 20)執行控制平面之相同功能。如圖所示,該RRC 層(結束於該網路端之eNodeB 20 )可執行如下功能:廣 播、呼叫、RRC連接管理、無線電載體(RB)控制、行動性 功能’及使用者設備量測報告與控制。該NA S控制協定(結 束於網路端上閘道30之ΜΜΕ中)可執行諸如以下功能: SAE載體管理、驗證、LTE — IDLE行動性處理、LTE_IDLE 中之呼叫起始’以及閘道與使用者設備1〇之間發訊的安全 控制。 NAS控制協定可使用三種不同狀態;第一,如果不存 在RRC實體,則為LTE_DETACHED狀態;第二’如果不 存在RRC連接’且同時儲存最少使用者設備設備,則為 LTE_IDLE狀態;以及第三,如果建立rrc連接,則為 LTE_ACTIVE狀態。此外,該rrc狀態可被分為兩種不同 狀態,即 RRC_IDLE 和 RRC_CONNECTED。
在RRC_IDLE狀態中,當使用者設備10指定由NAS
組態之『斷續接收(DRX)』,而且該使用者設備已經被指派 一識別碼(ID)以在一跟蹤區域内唯一地識別該使用者設備 時’使用者設備1〇可以接收所廣播的系統資訊與呼叫資 訊。此外,在RRC-IDLE狀態中,未在該eNodeB中储存 RRC上下文。 在RRC-CONNECTED狀態中,使用者設備10擁有— E-UTRAN RRC連接及該E-UTRAN尹之一上下文,從而使 向該網路(eNodeB)傳送資料及/或自其接收資料成為可 能。此外,使用者設備1 0可以向該eNodeB報告通道品質 1363571 資訊及回饋資訊。 在RRC_CONNECTED狀態中,該E-UTRAN知道使用 者設備10所屬之細胞。因此,該網路可向使用者設備 傳送資料及/或從其接收資料,該網路可控制該使用者設備 之行動性(遞交),且該網路可為一鄰近細胞控制細胞量 測。
在RRC_IDLE模式中,使用者設備10指定呼叫DRX (斷續接收)周期。具逋而言,使用者設備1〇在每一使用 者設備之特定呼叫 DRX周期之特定呼叫時機監測一呼叫 訊號。 第3圖說明一 LTE系統中之典型遞交程序。該遞交程 序被用於將一未決通信從由源eNodeB 20S提供服務之來 源細胞傳送或交給由一目標eNodeB 20T提供服務之目標 細胞。在此考量來源細胞與目標細胞非由相同eNodeB提 供服務之情景。
源eNodeB 2 0S根據由每一 eNodeB提供之區域限制資 訊,組態該等使用者設備量測程序,該等使用者設備量測 程序構成第2 (a)圖所示RRC協定之一部分》可藉由以下方 式完成此步驟:在RRC — CONNECTED狀態中向使用者設備 10傳送一或多個MEASUREMENT CONTROL訊息,如第3 圖之步驟S1所示。由源eNodeB 20S所請求之量測可輔助 進行控制該使用者設備連接行動性之功能。使用者設備10 於是根據例如由系統資訊所設定之規則被觸發,以發送 MEASUREMENT REPORT訊息(步驟S2 ),該系統資訊係 ί S3 10 1363571 由源eNodeB廣播及/或規定於MEASUREMENT CONTROL 訊息中其他下行鏈结發訊中。
對於RRC_CONNECTED狀態中之每一使用者設備,源 eNodeB 20S運行一或多個遞交控制演算法,其輸入包括由 使用者設備1 〇所報告之量測,以及可能包括由源eNodeB 20S所進行之其他量測。根據該等量測,源eNodeB 20S可 以決定將使用者設備1〇交付給目標eNodeB 2 0T (第3圖 步驟S3 )。當發生此情況時,源eNodeB 20S向目標eNodeB 20T發出HANDOVER REQUEST訊息(步驟S4),以傳送 必要的資訊,進而在目標端準確遞交。此等資訊包括源 eNodeB處之使用者設備X2發訊上下文參照資訊、使用者 設備S 1 EPC發訊上下文參照資訊、目標細胞識別碼、RRC 上下文及SAE載體上下文。使用者設備X2及使用者設備 S1發訊上下文參照資訊使該目標eNodeB能夠定址該源 eNodeB及EPC。該SAE栽體上下文包括必要的無線電網 路層(RNL)及傳送網路層(TNL)定址資訊。
如果在目標eNodeB處有必要的資源可供使用,則可 以根據所接收的SAE載體服務品質(q〇s)資訊,由目標 eNodeB 20T執行一許可控制功能,以提高成功遞交之可能 性(第3圖中之步驟S5)。如果該遞交獲得許可,則目標 eNodeB 20T根據所接收之SAE載體QoS資訊組態該等資 源,且保留一新的細胞無線電網路臨時識別符(C_RNTI),
用於識別該目標細胞中之使用者設備1 〇。目標eNodeB 20T 在層卜層2準備遞交,且向棵eNodeB 20S發送HANDOVER
11 1363571 REQUEST ACKNOWLEDGE 訊息(步驟 S6 )。該 HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE訊息包括將被傳送地使用者設 備10之透明容器。該容器可包括由該目標eNodeB所指派 之新C-RNTI,以及可能包括其他參數,例如,近接參數、 系統資訊區塊(SIB),等等。在必要時,該 HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE訊息還可包括用於轉遞通道之 RNL/TNL 資訊。
作為回應,源 eNodeB 2.0S 產生 RRC 協定之 HANDOVERCOMMAND訊息,且向使用者設備10傳送該 訊息(步驟S7)。同時(步驟S8),源eNodeB20S向目標 eNodeB 20T傳送彼等被緩衝以供傳送至使用者設備且目 前正在向該使用者設備傳送之封包之一部分或全部,以及 與該使用者設備之封包確認狀態相關聯之資訊。
該 HANDOVER COMMAND 訊息包括已經自目標 eNodeB 20T接收之該透明容器。該源eNodeB向該訊息應 用完整性保護及加密等必要功能。該使用者設備接收具有 必要參數之HANDOVER COMMAND訊息(新的C-RNTI、 可能的起始時間、目標 eNodeB SIB等),且從而受該源 eNodeB 20S指示,以執行該遞交。使用者設備10遵守遞 交命令而自該來源細胞分離,進行同步并近接該目標細胞 (步驟S9)。 該使用者設備1 〇已經成功地近接該目標細胞後,其使 用新指派之C-RNTI向目標eNodeB 20T發送HANDOVER CONFIRM訊息(第3圖中之步驟S 1 0 ),以指示已經在使 ΙΏ 12 1363571
用者設備端完成遞交程序。目標 eNodeB 20T驗證在 HANDOVER CONFIRM訊息中發送之C-RNTI»如果驗證為 肯定結果,則由來自該目標 eNodeB 20T之HANDOVER COMPLETE訊息通知該EPC(步驟S11):該使用者設備已 經改變細胞。在步驟S12中,該EPC將該下行鏈結資料路 徑切換到該目標端,且其將任意U平面/TNL資源釋放至 該源 eNodeB 20S。該 EPC在步驟 S13中藉由返回一 HANDOVER COMPLETE ACK 訊息進行確認。 該目標 eNodeB 20T於是藉由發送一 RELEASE RE SOURCE訊息(步驟S14),向該源eNodeB 20S通知該 遞交已經成功,由此觸發源eNodeB在步驟S15中釋放資 源,即與該使用者設備上下文相關之無線電及C平面相關 資源。
碰巧一處於RRC_CONNECTED狀態之使用者設傷1〇 (其與一既定eNodeB 20進行通信)遇到一無線電鏈結失 敗》該使用者設備1 〇於是可執行一 RRC連接重新建立程 序,以回復與同一 eNodeB或不同eNodeB之載體操作,或 者切換至RRC_IDLE狀態且在可能時請求一新rrc連接。 一無線電鏈結失敗可能,具體而言,發生於第3圖所示遞 交程序中之步驟S6與S7之間(在發生失敗之前無線電鏈 結之降格可能是做出遞交決定之原因)。在此種情況下,使 用者設備1 0通常最終將選擇正確的目標細胞,特別是當源 eNo.deB 20S已經根據通道條件選擇該目標細胞時。儘管該 目標eNodeB 20T已經從源eNodeB 20S獲得了有關該使用 ί S3 13 1363571 者設備1 〇之全部必要資訊,使用者設備10可能仍然必須 經歷RRC_IDLE狀態,由於其需要利用涉及EPC的較複雜 程序,所以通常不希望如此。 【發明内容】 技術問題
已經有人提出(“遞交失敗回復’’ ’ R2_071717 ’ 3GPP TSG-RAN WG2 Meeting #58,Kobe,日本,2007 年 5 月 7-11日)藉由以下方式處理此情景:令源eNodeB 20S在 HANDOVER REQUEST訊息中向目標eNodeB 20T發送使 用者設備識別碼,如果無線電鏈結失敗時’ RRC連接請求 中將使用此識別碼,即在該細胞選擇過程之後近接一新細 胞時,該使用者設備將使用此識別碼。如果在使用者設備 10有機會接收該HANDOVER COMMAND訊息之前’在該 遞交之準備階段發生無線電鏈結失敗,且如果該使用者設 備最終選擇由該遞交程序之目标細胞,則該目標 eNodeB 20T於是能夠識別該使用者設備且向該使用者設備指示重 新利用其已有RRC連接之可能性,而不需要建立一全新連 接及連絡該EPC。換言之,該系統之行為方式將如同該遞 交已經成功一樣。 因此,經歷無線電鏈結失敗之使用者設備10不是向目 標 eNodeB 20T 傳送 HANDOVER CONFIRM 訊息,而是發 送一 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST 訊息,該訊息指示已使用者設備識別瑪,該該使用者設備 識別碼將由目標eNodeB 20T用以識別該使用者設備并藉 ΐ S] 14 1363571 此能夠將此使用者設備鍵結至自該源eNodeB 20S接收之 使用者設備上下文。如果該驗證為肯定結果’則該目標 eNodeB 20T 藉由返回一 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT訊息,向該使用者設備1〇指示其連 接可以被回復(其不需要切換至RRC_IDLE狀態)。
由該使用者設備指示且由該目標eNodeB用以解決衝 突之使用者設備識別碼可以由予以訊息完整性與驗證碼 (MAC-I)相關聯之C-RNTI組成。請參閱“無線電鏈結失敗 回復 ”,R2-07 23 82,3GPP TSG-RAN WG2 Meeting #58,美 國,奥蘭多,2007年6月25-29曰。MAC ·Ι之應用可以提 供某種抵禦侵入者之防護,該等侵入者可能嘗試使用一合 法使用者之現有連接。但是,此種防護並不完善’具體而 言,侵入者可能重放由該合法使用者設備所傳送之使用者 設備識別碼,以嘗試欺騙性地使用該RRC連接。 本發明之一目的係在執行一遞交程序過程中發生無線 電鏈結失敗時增強安全性。
技術解決方案 因此提出一種用於無線通信系統之遞交方法。該系統 具有複數個為各別細胞服務之基地台,用於與無線裝置進 行通信。該遞交方法包括: -對於至少一目標細胞’將來自一來源基地台之第一 訊息傳送至為該目標細胞服務之目標基地台,該第一訊息 包括一無線裝置之識別碼,該無線裝置擁有與該來源基地 台之通信鏈結;還包括用於獲得該無線裝置之驗證資料之 15 1363571 資訊,其中該驗證資料取決於一可用於該無線裝置及該來 源基地台之密鑰,且取決於該目標細胞之識別碼; -當該通信鏈結失敗時,在該無線裝置處選擇一細 胞,且從該無線裝置向為該被選擇細胞服務之基地台之一 傳送一重新建立請求訊息,該重新建立請求訊息包括該無 線裝置之識別碼及驗證資料,該驗證資料取決於該密鑰及 該被選細胞之識別碼;
•如果該被選細胞係由接收一第一訊息之目標基地台 提供服務之目標細胞,則驗證該重新建立請求訊息中所包 含驗證資料與自該第一訊息获得之驗證資料之一致性;以 及 -如果驗證具有一致性,則向該被選細胞轉移該通信 鏈結。 該HANDOVER REQUEST類型之第一訊息之傳輸通常 由一遞交決定進行觸發,該決定係依據該無線裝置向該來 源基地台報告之量測作出。但是,其他遞交方案亦係可能。
由於在執行遞交程序期間可能發生鏈結失敗,使網路 準備不止一個平行之目標基地台可能是一個好主意,因為 這會降低如下可能性:使該無線裝置切換到空閒狀態且為 了回復與網路之連接而參與更複雜之發訊。如果該等不同 目標基地台使用相同驗證資料,則可能存在安全缺口。即, 一侵入者可能接收到該重新建立請求訊息,其中包括無線 裝置識別碼及該無線裝置例如向一目標基地台“A”發送之 驗證資料,該侵入者可以向已經預先準備之不同目標基地 16 1363571
台“B”傳送相同訊息。特別是當該訊息未被基地台“A” 到時,此可能使該侵入者能夠盜用該使用者之連接。 驗證資料(例如MAC-I)取決於每一個別目標細胞之 及識別碼,可以避免此種安全缺口。 如果在驗證資料之計算過程中,在無線裝置與每 標基地台之間使用一公共時間基準,可以進一步增強 資料之多樣性。在從無線裝置接收到重新建立請求 時,在為該被選細胞提供服務之基地台中計算該驗 料。如果在該無線裝置中用於產生驗證資料之時間基 目前時間之間存在某一時間差,則連接重建嘗試將 絕。此會降低一侵入者在自合法無線裝置竊聽到一訊 重放相同重新建立請求訊息之安全風險。 本發明之另一態樣涉及一種與一網路進行通信之 裝置,該網路具有複數個爲各別細胞提供服務之基地 該無線裝置被用於實施上述遞交方法。此種無線裝置ί -一偵測器,用於偵測在該無線裝置與一來源基 之間提供的通信鏈結是否失敗; -一選擇器,用於在偵測到該通信鏈結失敗時, 一細胞,以進一步與該網路進行通信; -一請求產生器,用於產生一重新建立請求訊息 包括該無線裝置之識別碼及驗證資料,該驗證資料取 可供該無線裝置及來源基地台使用之密鑰,且取決於 選細胞之識別碼; -一傳送器,其被用於將該重新建立請求訊息傳 接收 使該 密鑰 一目 驗證 訊息 證資 準與 被拒 息時 無線 台, L括: 地台 選擇 ,其 決於 該被 送至 17 1363571
為該被選細胞提供服務之基地台之一。 本發明之再一態樣係關於一種基地台,其用於為 線通信系統中之至少一細胞提供服務,且被用於實施 遞交方法。此種基地台包括: -一網路介面,其被用於從該無線通信系統之一 基地台接收一第一訊息,該第一訊息包括一無線裝置 別碼,該無線裝置擁有與該來源基地台之通信鏈結; 括用於獲得該無線裝置之驗證資料之資訊,其中該驗 料取決於一可用於無線裝置及該來源基地台之密鑰, 決於由該基地台提供服務之目標細胞之識別碼; -一無線介面,其被用於從位於該目標細胞中之 裝置接收一重新建立請求訊息,該重新建立請求訊息 該無線裝置之識別碼及驗證資料;以及 -一遞交控制器,如果該重新建立請求訊息中所 的無線裝置識別碼及驗證資料與該第一訊息中所包含 線裝置識別碼及自該第一訊息中所獲得之驗證資料匹 該遞交控制器向該目標細胞轉移該通信鏈結。 有利效果 本發明可提供有效遞交之方法。本發明也可提供 鏈結失敗回復功能之有效遞交方法。 【實施方式】 在第4圖中描述在LTE系統之特定非限制性上下 發生無線電鏈結失敗時之遞交過程。 從該程序開始至步驟S6,非常類似於上文參考第 一無 上述 來源 之識 還包 證資 且取 無線 包括 包含 之無 配, 具有 文中 3圖 18 1363571
所述之程序,此處不再描述。但是,步驟S4(在該步驟中, 將HANDOVER REQUEST訊息從源eNodeB 20S傳送至目 標eNodeB 2 0T )被修改(步驟S4·),以便在該HANDOVER REQUEST訊息(或者在與該HANDOVER REQUEST訊息 一起傳送之獨立訊息)中除了包含為其起始遞交程序之使 用者設備10的識別碼之外,還包含其他資訊,從而有可能 以驗證向量之形式獲得驗證資料。每一目標 eNodeB 2 0T 可藉由其網路X2介面接收HANDOVER REQUEST訊息。 應當注意,HANDOVER REQUEST訊息可以被發送到 在步驟S3中所選擇之若干目標eNodeB,以便應對在.發生 無線電鏈路失敗時無法預測該使用者設備將選擇哪個 eNodeB之事實0
在一既定情況中考慮多少目標細胞,是該源eNodeB 2 0 S所執行遞交決定演算法之組態問題。如果該使用者設 備所報告之無線電量測表明有若干eNodeB可以作為用於 處理該通信之較佳候選者,則此等eNodeB可以(取決於 該遞交決定演算法之設置)被準備用於進行遞交,此乃因 在無線電鏈結失敗時,此等eNodeB被該使用者設備選擇 之可能性不可忽視。在其他情況中,僅有一個eNodeB將 作為較佳候選者用於遞交,且在此情況下,該HANDOVER REQUEST訊息將僅被發送至一個目標eN〇deB 20T。但即 使在後一情況中,該HANDOVER REQUEST亦應較佳適合 包含用於獲得如上所述驗證資料之資訊。 在某些情況中’可以不需要考量該使用者設備所報告 19 1363571
之任何量測,而籍由向一或多個目標eNodeB傳送一或多 個HANDOVER REQUEST訊息而執行遞交起始。例如,在 一位於一隧道内且由一 eNodeB藉由損耗纜線天線提供服 務之細胞内,網路工程師通常會預期該使用者設備接收到 HANDOVER COMMAND訊息之前發生無線電鏈結失敗之 可能性相當高,此乃因裝載於移動車輛上之使用者設備時 常不能儘早從一位於該隧道之外的目標細胞進行網路量 測,這樣就不能在該使用者設備移出該損耗纜線天線之範 圍之前完成遞交程序。在此種情況下,網路工程師還知曉 最有可能之目標細胞,其係位於該隧道出口處之目標細 胞。因此,有可能藉由向此等最可能目標細胞之每一服務 eNodeB傳送各別 HANDOVER REQUEST訊息(對此等 eNodeB,並行執行步驟S 4 '),預測及系統地起始面向此等 最可能目標細胞之遞交程序,由該網路之設計可以知曉此 等最可能目標細胞。
還應注意,最好在所有遞交情景中皆進行對該 HANDOVER REQUEST訊息之修改,以便包含用於計算一 驗證向量之資訊,此乃因源eNodeB 20S無法確保該無線 電鏈結在完成遞交之前不會失敗。如果該遞交成功,則不 使用該驗證向量即可。所以,即使在第3圖之情況中(沒 有無線電鏈結失敗),步驟S4亦可被改變為步驟S4’。 在第4圖之情景中,由於在步驟S7'中偵測到無線電 鏈結失敗,該HANDOVER COMMAND訊息無法由該使用 者設備1 0接收到。例如藉由該使用者平面之RLC/MAC程 20 1363571
序偵測該無線電鏈結失敗,如第2(b)圖所示。該使用者 備及eNodeB RLC/MAC實體預期在已知時間接收訊息, 當該等訊號未到達時,便可斷定無線電鏈結失敗。 在源 eNodeB 20S 處,可以在經由無線介面傳 HANDOVER COMMAND訊息之前或之後偵測無線電鍵 失敗。如果一 HANDOVER COMMAND訊息被傳送,則 源 eNodeB 20S可以向在步驟 S3中所選擇之每一目 eNodeB 20T傳送彼等被緩衝用以傳送至該使用者設備 目前被向該使用者設備傳送之封包之一部分或全部,以 有關該使用者設備之封包確認狀態之資訊(步驟S8與 考第3圖所述之步驟相同)。如果源eNodeB 20S在傳送 HANDOVER COMMAND訊息之前偵測到該無線電鏈結 敗,則可執行相同之步驟S8,以準備每一被選擇目標 胞,如第4圖所示。
當該使用者設備1 〇偵測到無線電鏈結失敗時,其保 於RRC_CONNECTED狀態中一段時間(只要一定時器未 時),藉由該PHY層之普通隨機近接程序嘗試重新選擇 細胞且近接之。如果在定時器逾期之前沒有細胞可被近 及重新選擇,則該使用者設備切換至RRC_IDLE狀態。 果同一(源)eNodeB被選擇,則該起始鏈結被回復,且 遞交程可被回復,如第3圖所示。如果一不同細胞被選赛 則該使用者設備向為該該細胞服務之 eNodeB發送一 息,以請求保持該RRC連接(步驟S9’)。此訊息可係 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST 設 且 送 結 該 標 且 及 參 失 細 持 逾 接 如 該 :> 訊 訊 21 1363571 息,其係由C平面之使用者設備的RRC實體(第2(c)圖) 產生,且使用較低之RLC、MAC及PHY協定層經由無線 介面傳送。其至少包括: -該使用者之一識別碼;以及 -一驗證向量,其取決於與該源eNodeB 20S共用的一 密鑰,且取決於該被選細胞之一識別碼。
此等項目可構成包含於該 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST訊息中之使用者識別資訊 元素(IE)之一部分。該使用者設備識別IE包括例如於該來 源細胞中用作使用者設備識別碼之 C-RNTI,以及如第5 圖或第6圖所示作為驗證向量加以計算之一訊息完整性驗 證碼(MAC-I)。
在第5圖及第6圖中,該MAC-I係由一完整性演算法 1 〇〇計算,該演算法係該等使用者設備及eNodeB中可供使 用之加密演算法之一,其輸入參數包括在該使用者設備10 及該源 eNodeB 20S之間共用之密鑰。該密鑰例如可係 KRRCint密鑰,由完整性演算法1 00用於保護RRC通信流 量。該KRRCint密鑰係由一較高層階密鑰KeNB推導得出之 密鑰之一,該較高層階之密鑰KeNB可供該源eNodeB 20S 及該使用者設備10兩者使用》 Μ AC-Ι係經由該完整性演算法1 〇〇之其他輸入參數計 算得出,該等參數包括至少一被選擇細胞ID。此等細胞ID 可係該被選擇細胞之一實例層識別碼。在第5圖之特定實 例中,該完整性演算法100之輸入參數另外包括: 22 1363571
-在來源細胞内被指派給該使用者設備之C-RNTI,用 於與該(失敗)無線電鏈結上之源eNodeB 20S進行通信; -來源細胞ID,例如該來源細胞之實體層識別碼》 在此種具體實施例中,鑒於計算一驗證向量而在步驟 S4’之 HANDOVER REQUEST 訊息中由源 eNodeB 20S 傳送 至每一目標eNodeB 2 0T之資訊包括在該源eNodeB 2 0S及 使用者設備10之間共用之密鑰(在本實例中為KRRCint密 鑰)。如果該使用者設備之源C-RNTI及/或該來源細胞ID 未在HANDOVER REQUEST訊息之其他位置提供,則其也 可以構成用於獲得該驗證向量之資訊之一部分。 可以看到,可根據第 5圖預先計算源 eNodeB 中之 MAC-I,以目標細胞中之實體層識別瑪作為“被選細胞ID” 輸入參數。在此情況中,與HANDOVER REQUEST訊息一 起發送的用於獲得驗證向量(MAC-I)之資訊被精簡為 Μ AC-Ι本身,當然,當遞交決策步驟S3中保留有複數個 目標eNodeB 20Τ時,這一資訊因不同目標eNodeB而異。
在第6圊之替代具體實施例中,完整性演算法1〇〇之 輸入參數另外包括該使用者設備1〇及該等eNodeB 20 (或 者至少是作為遞交之候選者之eNodeB 20 )之間的公共時 間基準。此時間基準值係一本機時鐘之時間值,為此’當 演算法1〇〇運行時,在該使用者設備與該網路之間存在某 種同步,存在一截斷時間,用於考量該Μ AC-Ι之特定有效 期間。
由使用者設備丨〇在步驟 S9·中所傳送之 RRC
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CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST 訊息可以由 一未準備進行遞交之eNodeB接收,即該eNodeB未由該源 eNodeB 2 0 S連絡,或者在步驟S5中被拒絕許可。在此情 況下,向該使用者設備 10發出拒絕該重新建立請求之信 號,該使用者設備10可選擇另一細胞且重新向其傳送另一 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST 訊 息,從而進行另一次嘗試。如果該使用者設備10在一特定 時 間内沒有接收到 對 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST訊息之任何回應,其可以 切換至RRC_IDLE狀態。
第4圖說明如下情景:由使用者設備10在步驟SW中 傳送的 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST訊息由一目標eNodeB 20T (其已準備進行此使 用者設備之遞交)藉由其無線介面及其C平面協定層 RRC/RLC/MAC/PHY接收,如第2(c)圖所示。此目標eNodeB 20T於是在步驟S101中驗證包含於該RRC CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST訊息中之驗證向量是否與 在步驟S4·中從HANDOVER REQUEST訊息中所獲得的驗 證向量匹配。 如果沒有從X2介面上的源eNodeB 20S中直接接收該 驗證向量,貝|J目標 eNodeB 20T使用在 HANDOVER REQUEST訊息中接收的資訊以及該使用者設備所近接細 胞的ID計算該向量,如第5圖或第6圖所示。 如果該等輸入參數包含如第 6圖所示之公共時間基 ί S3 24 1363571
準,則由該目標 eNodeB 20T 在接收到該 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST 訊息時在本 機進行該計算,以便該時間基準通常與使用者設備端之時 間基準相同。因此,如果該目標eNodeB 20T接收之rrc CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST 訊息係由一 侵入者盜用重放之訊息,則該合法使用者設備中最初產生 之MAC-I與目標eNodeB 20T中之計算之間的公共時間基 準更新將導致一失配,從而使該重新建立請求被拒絕》 另外, 如果該 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT REQUEST訊息被首先傳送到由該合 法使用者設備所選擇之不同細胞,則MAC-I對被選細胞id 之依賴性將防止成功地盜用重放目標eNodeB 20T,而且不 存在任何時間限制。 當在步驟 S10'中驗證該等驗證向量具有一致性時,該 目標eNodeB 20T之遞交控制功能藉由以下方式將該使用 者設備之通信鏈結轉移轉移至該被選擇目標細胞:
-以第4圖所示之步驟S11至S15觸發遞交程序之繼 續進行,其與第3圖中具有相同引用符號之步驟相同;以 及
-在從 EPC 接收到該 HANDOVER COMPLETE ACK 訊息之後(步驟S13),藉由在步驟SI 6'中向使用者設備 10 返回一 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT 訊息, 完成該RRC連接重新建立程序。使用者設備10在步驟si 7· 中返回一 RRC CONNECTION REESTABLISHMENT 25 1363571 COMPLETE訊息,以作為回應β
在第 4圖所示之具體實施例中,一旦源eNodeB 20S 接收到步驟 S6 中之 HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE訊息,經由X2介面從源eNodeB 20S向 目標eNodeB 20T遞送被缓衝之傳輸封包之過程便告結束 (步驟S 8 )。或者,當在步驟S 71偵測到一無線電鏈結失敗 時,該源eNodeB 20S可以等待某一指示,該指示表明該 使用者設備10已經成功地近接一目標eNodeB 2 0T且驗證 自身。在此種替代方式中,在步驟S1(V中驗證該驗證向量 一致性之目標 eNodeB 20T可以在從該 EPC接收該 HANDOVER COMPLETE ACK訊息之前或之後連絡該源 eNodeB 20S,以回復該被缓衝之傳輸封包。
上文已經在3GPP LTE系統之說明性實例中揭示了本 發明之具體實施例。熟習無線通信技術者應當理解,在不 背離本發明及隨附申請專利範圍之情況下,可以對此等具 體實施例進行各種修改。熟習無線通信技術者亦將瞭解, 本發明可適用於3GPP LTE系統之外的通信系統。 工業適用性 從上述說明可以明瞭,本發明可以被應用於一行動通 信系統、一寬頻帶通彳&系統及一多載波系統。 儘管已經出於說明目的揭示了本發明之較佳具體實施 例,但熟習此項技術者應瞭解’在不背離如隨附申請專利 範圍中所揭示之本發明範圍及精神的情況下,可進行各種 修改、補充及替代。 ί S3 26 1363571 【圖式簡單說明】 藉由參考隨附圖式閱讀以下對非限制性例示性具體實 施例之說明,本發明之其他態樣、功能及優點將變得一目 了殃 〇 第1圖係說明一 E-UMTS (或LTE )系統之網路結構 之方塊圖。
第2(a)、2(b)及2(c)圖係描述LTE系統之典型網路實 體邏輯架構(第2(a)圖)、一使用者平面(U平面)協定堆 疊(第2(b)圖)及一控制平面(C平面)協定堆疊(第2(c) 圖)之方塊圖。 第3圖說明一 LTE系統中之典型遞交程序。 第4圖說明一 LTE系統中之遞交程序,在該程序中發 生無線電鏈路失敗。 第5圖及第6圖說明在本發明之具體實施例中產生驗 證向量之不同可能方式。 【主要元件符號說明】
10 無線裝置 20 基地台 2 0 S 來源基地台 20T 目標基地台 30 閘道 100 完整性演算法 27
Claims (1)
1363571 / 年日修正替換頁第Ή t g 1號專利案{〇阵 >月修正 十、申請專利範圍: 1. 一種用於一無線通信系統之遞交方法,該無線通 信系統具有複數基地台,該複數基地台為各別細胞(cell) 服務,以與無線裝置通信,該方法包括下列步驟: 對於至少一目標細胞,將一來自一來源基地台之第一 訊息傳送至一為該目標細胞服務之目標基地台,該第一訊 息包括一無線裝置之一識別碼以及用於獲得該無線裝置之 驗證資料之資訊,該無線裝置擁有一與該來源基地台之通 信鏈結,其申該驗證資料取決於一可用於.該無線裝置及該 來源基地台之密鑰,且取決於該目標細胞之識別碼,而該 驗證資料被產生作為一訊息完整性驗證碼(MAC-I); 當該通信鏈結失敗時,在該無線裝置處選擇一細胞, 且從該無線裝置向為該被選擇細胞服務之該等基地台之一 者傳送一重新建立請求訊息,該重新建立請求訊息包括該 無線裝置之該識別碼及該驗證資料,其取決於該密鑰及該 被選細胞之一識別碼; 如果該被選細胞係由一接收到一第一訊息之目標基地 台提供服務之目標細胞,則驗證該重新建立請求訊息中所 包含之該驗證資料與自該第一訊息獲得之該驗證資料是否 一致;以及 如果驗證為一致,則向該被選細胞轉移該通信鏈結。 2. 如申請專利範圍第1項所述之遞交方法,其中根 據包括該密鑰及一目標細胞識別碼之輸入參數,使用一加 28 1363571 ~年>月/粕修正替換頁 密演算法計算該驗證資料。 3. 如申請專利範圍第2項所述之遞交方法,其中該 等輸入參數更包括以下至少一者:一來源細聦之識別碼, 該來源細胞係由該來源基地台服務;及一臨時識別符,其 被指派給該無線裝置以用於在該通信鏈結上與該來源基地 台進行通信。 4. 如申請專利範圍第2項所述之遞交方法,其中該 等輸入參數更包括該無線裝置與每一目標基地台之間的一 公共時間基準,且其中在從該無線裝置接收到該重新建立 請求訊息時,在為該被選細胞提供服務之該基地台中計算 該驗證貢料。 5. 如申請專利範圍第1項所述之遞交方法,其中在 該目標基地台中根據自該來源基地台接收之該第一訊息之 至少一部分内容而計算該驗證資料,且將該驗證資料與包 含於該重新建立請求訊息中之該驗證資料進行比對。 6. 如申請專利範圍第1項所述之遞交方法,其中該 驗證資料係在該來源基地台中計算,且被傳遞至該目標基 地台,用於與包含在該重新建立請求訊息中之該驗證資料 進行比對。 7. 一種與一網路進行通信之無線裝置,該網路具有 複數為各別細胞服務之基地台,該無線裝置包括: 一偵測器,其用於偵測在該無線裝置與一來源基地台 之間提供的一通信鏈結是否失敗; 一選擇器,其用於在偵測到該通信鏈結失敗時,選擇 29 1363571 么/年>月吻修正替抶K 一細胞以進一步與該網路進行通信; 一請求產生器,其用於產生一重新建立請求訊息, 重新建立請求訊息包括該無線裝置之一識別碼及驗證 料,其取決於可供該無線裝置及該來源基地台使用之 鑰,且取決於該被選細胞之一識別碼,其中該驗證資料 一訊息完整性驗證碼(MAC-I); 一傳送器,其被用於將該重新建立請求訊息傳送至 該被選細胞服務之該等基地台之一者。 8. 如申請專利範圍第7項所述之無線裝置,其中 據輸入參數,使用一加密演算法計算該驗證資料,該等 入參數包括該密鑰、該被選擇細胞之識別碼及該無線裝 與該等基地台中之至少一者之間的一公共時間基準。 9. 一種用於為一無線通信系統中之至少一細胞 務之基地台,以與無線裝置進行通信,該基地台包括: 一網路介面,其被用於從該無線通信系統之一來源 地台接收一第一訊息,該第一訊息包括一無線裝置之― 別符以及用於為該無線裝置獲得驗證資料之資訊,該無 裝置擁有一與該來源基地台之通信鏈結,其中該驗證資 取決於一可用於該無線裝置及該來源基地台之密鑰,且 決於一由該基地台提供服務之目標細胞之一識別碼,其 該驗證資料係一訊息完整性驗證碼(MAC-1); 一無線介面,其被用於從一位於該目標細胞中之無 裝置接收一重新建立請求訊息,該重新建立請求訊息包 該 資 密 係 為 根 輸 置 服 基 識 線 料 取 中 線 括 30 1363571 今年 >月仰修正替換頁 該無線裝置之一識別符及驗證資料;以及 一遞交控制器,如果該重新建立請求訊息中所包含的 該無線裝置識別碼及驗證資料與該第一訊息中所包含之該 無線裝置識別符及自該第一訊息中所獲得之該驗證資料匹 配,則該遞交控制器向該目標細胞轉移該通信鏈結。 10. 如申請專利範圍第9項所述之基地台,其中該驗 證資料係根據輸入參數使用一加密演算法在本地計算;及 用以與包含於該重新建立請求訊息中之該驗證資料進行比 對,其中該等輸入參數包括在該第一訊息中接收之該密鑰 及該目標細胞識別碼。 11. 如申請專利範圍第10項所述之基地台,其中該等 輸入參數更包括以下至少一者:一來源細胞之一識別碼, 該來源細胞係由該來源基地台服務;及一臨時識別符,其 被指派給該無線裝置,以用於在該通信鏈結上與該來源基 地台進行通信,其中該臨時識別符係在該第一訊息中接收。 12. 如申請專利範圍第10項或第11項所述之基地 台,其中該等輸入參數更包括一時間基準,其對應於從該 無線裝置接收到該重新建立請求訊息。 31
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