用于提供可靠无线通信的技术制造技术

公开了一种用于在无线装置（702）和蜂窝网络（704）之间提供可靠无线通信的技术。无线装置（702）包括共享单个订户身份模块（713）的第一移动设备（710）和第二移动设备（712）。该技术的方法实现由无线装置（702）执行，并且包括使用第一移动设备（710）经由第一基站（718）向蜂窝网络（704）发送第一附连请求作为第一附连过程的一部分，以建立与蜂窝网络（704）的第一通信信道，使用第二移动设备（712）经由第二基站（722）向蜂窝网络（704）发送第二附连请求作为第二附连过程的一部分，以建立与蜂窝网络（704）的第二通信信道，其中第一附连过程和第二附连过程使用由单个订户身份模块（713）提供的相同订户身份来执行，并且其中，在完成第一附连过程和第二附连过程时，在无线装置（702）与蜂窝网络（704）之间传递的数据在第一通信信道和第二通信信道上被冗余地传输。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供可靠无线通信的技术
本公开一般涉及无线通信的领域。特定地，提出了一种用于在无线装置和蜂窝网络之间提供可靠无线通信的技术。该技术可以体现在方法、计算机程序、设备和系统中。
技术介绍
在工业制造领域中，通常期望支持高可靠性、可用性以及低且确定性的时延的通信能力。对于传统的工业制造应用或服务，这些要求通常通过提供工业以太网（IE）解决方案来满足，所述IE解决方案能够在例如硬实时机器人控制的情况下支持小于10ms的宽限时间（即，在采取紧急动作之前从故障恢复的时间）。随着移动通信网络和分布式装置的快速发展，现在可以想象，用于工业应用的以太网被无线网络所取代，无线网络诸如例如4G或5G网络。然而，在传统3GPP网络的上下文中，无论何时发生节点故障或通信链路故障，包括非接入层（NAS）安全设置和认证过程的无线电资源控制（RRC）过程通常重新开始。这些过程可能要求多个往返，从而导致时延，并且由于用户设备（UE）重新附连到网络而因此可能导致运行在无线电连接之上的应用或服务的可用性的损失。在这些过程中涉及的信令可以在图1中看到，其示出了传统的3GPP网络附连过程。将理解，所示的附连过程被简化并且仅集中于与本公开的上下文相关的那些方面。如图1中可以看到的，网络附连通常开始于UE向eNodeB（eNB）发送包含UE的身份（例如，国际移动订户身份（IMSI））以及UE网络能力的附连请求。在这点上，注意，如本文所理解的，UE对应于移动设备（ME）和通用订户身份模块（USIM）的组合。图1因此将ME和USIM指示为单独的实体，它们一起表示UE。eNB将从UE接收的信息转发到移动性管理实体（MME），所述MME基于IMSI从归属订户服务器（HSS）请求认证向量（AV）。HSS进而向MME提供AV的集合，各自包含认证相关数据，所述认证相关数据包括用于认证网络的认证令牌（AUTN）、表示对UE的质询（challenge）的随机数（RAND）、表示对质询的预期响应的预期响应（XRES）、以及表示MME将用于特定AV的根密钥的接入安全管理实体密钥（KASME）。然后，MME经由eNB向UE发送包含AUTN和RAND的认证请求。USIM验证AUTN，生成加密密钥（CK）和完整性密钥（IK），并计算对质询的响应（RES）。ME从USIM获得这些密钥，并将RES发送到MME。ME还根据所获得的密钥计算KASME。MME随后验证所接收的结果RES是否与预期结果XRES相匹配，并且如果存在匹配，则认为UE被认为是经认证的。如图1所示，该过程对应于标准认证和密钥一致（Agreement）（AKA）过程。随后，MME向UE发送指示哪些算法将被用于NAS信令的NAS安全模式命令。基于此，ME生成NAS密钥，并且然后将NAS安全模式完成消息发送回MME。此时，NAS安全被配置并且NAS信令结束。MME然后生成eNB密钥（keNB）并且在附连接受消息中将其连同UE网络能力一起发送到eNB。eNB使用所接收的信息以便生成接入层（AS）密钥，并且然后向UE发送AS安全模式命令。UE进而生成对应的密钥，并以AS安全模式完成消息进行响应。此时，AS安全被配置，并且AS安全信令结束。同时，MME已经在网络的分组网关（PGW）处为UE配置了通用分组无线服务（GPRS）隧道协议（GTP）隧道。再次，一旦UE连接由于本地错误或eNB故障而失败，则这样的附连过程重新开始，并且导致由运行在顶部的服务或应用注意到的延迟，这可能最终导致可用性的损失。这种情况通常可以通过具有带有两个独立的订户身份模块（SIM）卡的两个冗余UE来解决，其中每个UE运行相同的应用或服务。然而，在这种情况下，HSS需要为两个UE维护多个条目，并且与UE通信的服务器接收从两个不同的流复制的所有业务，从而潜在地产生关于服务器的内部状态的问题。而且，两个UE通常将连接到相同的eNB，使得当eNB发生故障时，可用性可能仍然损失。另一种解决方案可以是双连接性，这是利用长期演进（LTE）网络所引入的特征，根据该双连接性，UE同时连接到两个eNB，即，主eNB（MeNB）和辅eNB（SeNB），它们在不同的载波频率上操作并且通过传统的回程链路接口互连。在双连接性中，RRC连接经由MeNB维持，而数据业务可以从服务网关（SGW）去往MeNB和SeNB两者，或者其可以去往MeNB并且可以进一步从MeNB分裂到SeNB，如图2所示。然而，在双连接性中，仅存在代表单点故障的单个UE，并且因此，双连接性也不能提供无线通信中的最终可靠性。
技术实现思路
因此，需要有一种改进无线通信系统中的无线通信的可靠性的技术。根据第一方面，提供了一种用于在无线装置和蜂窝网络之间提供可靠无线通信的方法。该无线装置包括共享单个订户身份模块的第一移动设备和第二移动设备。该方法由无线装置执行，并且包括使用第一移动设备经由第一基站向蜂窝网络发送第一附连请求作为第一附连过程的一部分，以建立与蜂窝网络的第一通信信道，使用第二移动设备经由第二基站向蜂窝网络发送第二附连请求作为第二附连过程的一部分，以建立与蜂窝网络的第二通信信道，其中使用由单个订户身份模块提供的相同订户身份来执行第一附连过程和第二附连过程，并且其中，在完成第一附连过程和第二附连过程时，在无线装置和蜂窝网络之间传递的数据在第一通信信道和第二通信信道上被冗余地传输。无线装置可以充当基础应用的无线通信网关，其中从无线装置冗余地传输到蜂窝网络的数据可以源自基础应用。在第一通信信道和第二通信信道上被传输到蜂窝网络之前，源自基础应用的数据可以由冗余组件复制。在将所传输的数据转发到基础应用之前，冗余组件可以丢弃在第一通信信道和第二通信信道上从蜂窝网络传输到无线装置的复制数据。基础应用可以由网络侧应用经由蜂窝网络来控制。第二附连请求可以在完成第一附连过程时被发送。在第一附连过程和第二附连过程中的至少一个中，可以从无线装置向蜂窝网络发送指示无线装置意图在第一通信信道和第二通信信道上冗余地传输数据的双模式指示。此外，在第一附连过程中使用的认证相关数据可以在第二附连过程中被重新使用，其中在第二附连过程中重新使用的认证相关数据可以包括由蜂窝网络在第一附连过程中存储的认证向量的集合。根据认证向量的集合，已经在第一附连过程中使用的认证向量可以被重新用于第二附连过程，或者与在第一附连过程中使用的认证向量不同的认证向量可以被用于第二附连过程。从蜂窝网络发送到第二移动设备的认证请求然后可以包括维护指示，该维护指示向无线装置指示维护在第一附连过程中已经针对第一移动设备建立的上下文。备选地或附加地，在第二附连过程中重新使用的认证相关数据可以包括由无线装置在第一附连过程中存储的认证相关数据。认证相关数据或从其导出的数据的至少一部分然后可被包括在第二附连请求中。此外，作为第二附连过程的一部分，可以从蜂窝网络向第一移动设备发送用于认证第二移动设备的认证请求，其中第一移动设备可以触发认证请求是否属于第二附连过程的验证。然后，可以由第一移动设备和第二移动设备中的至少一个向蜂窝网络发送对认证请求的认证响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在无线装置（300；702）与蜂窝网络（704）之间提供可靠无线通信的方法，所述无线装置（300；702）包括共享单个订户身份模块（309；713）的第一移动设备（306；710）和第二移动设备（308；712），所述方法由所述无线装置（300；702）执行并且包括：/n使用所述第一移动设备（306；710）经由第一基站（718）向所述蜂窝网络（704）发送（S402）第一附连请求作为第一附连过程的一部分，以建立与所述蜂窝网络（704）的第一通信信道；/n使用所述第二移动设备（308；712）经由第二基站（722）向所述蜂窝网络（704）发送（S404）第二附连请求作为第二附连过程的一部分，以建立与所述蜂窝网络（704）的第二通信信道，/n其中，所述第一附连过程和所述第二附连过程使用由所述单个订户身份模块（309；713）提供的相同订户身份来执行，并且其中，在完成所述第一附连过程和所述第二附连过程时，在所述无线装置（300；702）与所述蜂窝网络（704）之间传递的数据在所述第一通信信道和所述第二通信信道上被冗余地传输。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在无线装置（300；702）与蜂窝网络（704）之间提供可靠无线通信的方法，所述无线装置（300；702）包括共享单个订户身份模块（309；713）的第一移动设备（306；710）和第二移动设备（308；712），所述方法由所述无线装置（300；702）执行并且包括：
使用所述第一移动设备（306；710）经由第一基站（718）向所述蜂窝网络（704）发送（S402）第一附连请求作为第一附连过程的一部分，以建立与所述蜂窝网络（704）的第一通信信道；
使用所述第二移动设备（308；712）经由第二基站（722）向所述蜂窝网络（704）发送（S404）第二附连请求作为第二附连过程的一部分，以建立与所述蜂窝网络（704）的第二通信信道，
其中，所述第一附连过程和所述第二附连过程使用由所述单个订户身份模块（309；713）提供的相同订户身份来执行，并且其中，在完成所述第一附连过程和所述第二附连过程时，在所述无线装置（300；702）与所述蜂窝网络（704）之间传递的数据在所述第一通信信道和所述第二通信信道上被冗余地传输。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线装置（300；702）充当基础应用（706）的无线通信网关，其中从所述无线装置（300；702）冗余地传输到所述蜂窝网络（704）的数据源自所述基础应用（706）。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，源自所述基础应用（706）的数据在所述第一通信信道和所述第二通信信道上被传输到所述蜂窝网络（704）之前由冗余组件（726）复制。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在将所传输的数据转发到所述基础应用（706）之前，冗余组件（726）丢弃在所述第一通信信道和所述第二通信信道上从所述蜂窝网络（704）传输到所述无线装置（300；702）的复制数据。


5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中，所述基础应用（706）由网络侧应用（708）经由所述蜂窝网络（704）来控制。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述第二附连请求在完成所述第一附连过程时被发送。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，在所述第一附连过程和所述第二附连过程中的至少一个中，从所述无线装置（300；702）向所述蜂窝网络（704）发送指示所述无线装置（300；702）意图在所述第一通信信道和所述第二通信信道上冗余地传输数据的双模式指示。


8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，在所述第一附连过程中使用的认证相关数据在所述第二附连过程中被重新使用。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述第二附连过程中重新使用的所述认证相关数据包括由所述蜂窝网络（704）在所述第一附连过程中存储的认证向量集合。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，根据所述认证向量集合，将已经在所述第一附连过程中使用的认证向量重新用于所述第二附连过程。


11.根据权利要求9所述的方法，其中，根据所述认证向量集合，将与所述第一附连过程中使用的认证向量不同的认证向量用于所述第二附连过程。


12.根据权利要求11所述的方法，其中，从所述蜂窝网络（704）发送到所述第二移动设备（308；712）的认证请求包括维护指示，所述维护指示向所述无线装置（300；702）指示维护在所述第一附连过程中已经针对所述第一移动设备（306；710）建立的上下文。


13.根据权利要求8至12中的任一项所述的方法，其中，在所述第二附连过程中重新使用的所述认证相关数据包括由所述无线装置（300；702）在所述第一附连过程中存储的认证相关数据。


14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述认证相关数据或从其导出的数据的至少一部分被包括在所述第二附连请求中。


15.根据权利要求8至14中的任一项所述的方法，其中，作为所述第二附连过程的一部分，从所述蜂窝网络（704）向所述第一移动设备（306；710）发送用于认证所述第二移动设备（308；712）的认证请求，其中所述第一移动设备（306；710）触发对所述认证请求是否属于所述第二附连过程的验证。


16.根据权利要求15所述的方法，其中，由所述第一移动设备（306；710）和所述第二移动设备（308；712）中的至少一个向所述蜂窝网络（704）发送对所述认证请求的认证响应。


17.一种用于在无线装置（300；702）与蜂窝网络（704）之间提供可靠无线通信的方法，所述方法由所述蜂窝网络（704）的节点（310；714）执行并且包括：
经由第一基站（718）从所述无线装置（300；702）的第一移动设备（306；710）接收（S502）第一附连请求作为第一附连过程的一部分，以在所述蜂窝网络（704）与所述无线装置（300；702）之间建立第一通信信道；
经由第二基站（722）从所述无线装置（300；702）的第二移动设备（308；712）接收（S504）第二附连请求作为第二附连过程的一部分，以在所述蜂窝网络（704）与所述无线装置（300；702）之间建立第二通信信道，
其中，在所述第一附连过程和所述第二附连过程中，使用相同订户身份，并且其中，在完成所述第一附连过程和所述第二附连过程时，在所述无线装置（300；702）和所述蜂窝网络（704）之间传递的数据在所述第一通信信道和所述第二通信信道上被冗余地传输。


18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二附连请求是在完成所述第一附连过程时接收的。


19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，在所述第一附连过程和所述第二附连过程中的至少一个中，由所述节点（310；714）从所述无线装置（300；702）接收指示所述无线装置（300；702）意图在所述第一通信信道和所述第二通信信道上冗余地传输数据的双模式指示。


20....

【专利技术属性】
技术研发人员：D·帕特尔，P·萨尔梅拉，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE