漫游控制方法以及公共陆地移动网络与流程

技术领域

本发明涉及一种用于控制用户设备UE的漫游的方法。

背景技术：

UE设备通常具有归属网络，通常称为归属公共陆地移动网络PLMN，并且可以漫游到由第二网络——通常称为受访PLMN——覆盖的地理区域。除了到这些网络的连接之外，UE设备可以在使用例如热点等的情况下形成到不可信网络——如WLAN——的连接。

目前，标准机构关注的是定义所谓的第五代或5G蜂窝通信网络。5G核心网络(CN)架构尚未在标准化过程中固定，但是可以预期在最终架构中存在各种功能和功能之间的互连。图1示出当前在3GPP中讨论的5G的CN架构。它与称为增强型分组系统(EPS)或增强型分组核心(EPC)的4G系统的核心网络架构非常相似。

蜂窝移动网络一般由接入网络和核心网络组成，如图1所示。接入网络((R)AN)主要提供例如经由GSM、UMTS或LTE对移动设备的蜂窝无线电接入。附加的接入网络可以以作为无线局域网(WLAN)的示例性方式提供对图1中所示的移动设备或固定设备的经由短程无线电接入——例如WLAN——的接入，或固定接入或卫星接入。接入网络通常提供用于设置、控制和维护与设备的无线电连接的完整功能。

核心网络提供非接入特定的机制，例如，设备的和/或用户的认证、授权和计费(AAA)，接入网络之间的移动性以及接入网络和外部数据网络之间的路由。

UE通常通过可以是无线电接入网络(R)AN的接入网络来接入3GPP CN。如果无线电接入网络由3GPP定义，例如，新定义的5G无线电接入网络，则网络节点由移动网络运营商操作，并且它们被认为是可信的。然后，接入网络提供与接入和移动功能(AMF)的直接连接。该连接名为NG2。对于图1中示出的所有元件，AMF可以在单个CN中多次出现。通常在网络中注册UE时为UE选择AMF，并且一次仅仅一个AMF负责单个UE。如同CN的所有元件，AMF可以通过各自的接口与其他CN元件通信。AMF例如连接到用户数据管理(UDM)以接收关于订户和订阅服务的信息并且连接到认证服务器功能(AUSF)以在注册时认证UE并且获得用于与UE通信的安全凭证。

UE也可以通过可能不由任何可信运营商设置和维护的接入网络来接入网络，它们也可以驻留在运营商的域之外。这些接入技术统称为非3GPP接入(N3GPP)，并且如果核心网络和接入网络之间不存在信任关系，则这些接入技术可以是所谓的不可信N3GPP接入。

图1中示出包括(R)AN和N3GPP接入技术的示例性网络架构。该图示出通过3GPP接入技术((R)AN)以及通过非3GPP接入(所示例子为无线局域网(WLAN))提供对CN的接入的网络元件。WLAN是提供对互联网的接入的不可信节点例子，因此WLAN本身不能直接提供对核心网络内的节点的接入。WLAN可以通过公共互联网向UE提供与非3GPP互通功能(N3IWF)的连接。指定此CN元件以允许从不可信的N3GPP节点接入CN。它可以累积多个不可信的非3GPP接入网络(图1中仅仅示出一个)。N3IWF是可以由运营商维护的设备并且因此可以是可信的。

通过3GPP接入(例如(R)AN)请求初始接入网络的UE将建立到(R)AN的基站的无线电连接并且传送在网络中注册UE的请求。UE可以在请求中提供初始UE ID(永久ID或临时ID)。基站将选择核心网络的适当功能，其可以是接入和移动功能(AMF)。AMF将联系认证服务器功能(AUSF)和用户数据管理(UDM)以接收订户信息并且认证UE。

通过非3GPP接入——例如不可信的非3GPP接入如WLAN和公共互联网请求初始接入网络的UE将首先联系N3IWK以接入核心网络。N3IWK将选择AMF并且向AMF提供注册请求。UE与AUSF的随后认证包括在UE和N3IWF之间建立安全关联和IPsec隧道。

在注册过程结束时，接入网络——要么(R)AN要么WLAN和N3IWF——已经建立了与服务AMF的UE特定连接。该连接被命名为N2并且与通过接入网络到UE的连接一起，它是UE和AMF之间的逻辑连接的基础，所谓的N1接口，如图1所示。

在此没有描述涉及数据传输的网络元件，例如，会话管理功能(SMF)、用户平面功能(UPF)和数据网络(DN)，因为本发明集中于关于包括上述实体的控制平面的解决方案。

图2示出漫游情况下——即在UE接入不是其归属PLMN的CN的情况下——的CN架构。如上所述，UE在受访网络中的AMF处注册，但是AMF联系归属网络以进行认证。归属网络中的UDM和AUSF认证UE并且创建安全上下文，该安全上下文被传送到受访网络中的AMF。

在任何情况下，UE由提供(R)AN的相同网络的核心网络节点(AMF)控制。因此，在漫游情况下，不具有在归属网络中保持核心网络控制的架构选项。

同样，在此没有描述数据传输中涉及的网络元件。

WO2016/180865A1描述了处理UE请求经由不可信的非3GPP网络接入服务，尤其是检测UE是否处于漫游场景中。该信息由网络使用来限制或允许经由不可信的N3GPP接入的服务。该说明假定在某些情况下应禁止经由N3GPP接入的归属连接，例如，如果UE在受访网络的覆盖范围内。

在SA WG2会议#118-bis中提出的3GPP文档S2-170318中，提出了具有服务于UE的两个AMF，一个用于3GPP接入，一个用于不可信的非3GPP接入。

在现有技术中，位于其归属网络覆盖范围之外的UE可以接入公共互联网，例如，通过WLAN，并且接入其归属N3IWK。因此，具有到受访网络的覆盖范围的UE可以在其归属网络处经由非3GPP接入进行注册。得到的架构在图3中示出。在没有到受访网络中的(R)AN和AMF的链路(虚线仅仅指示不存在的潜在链路)的情况下示出UE。相反，UE具有经由WLAN到归属N3IWK并且从那里到归属网络中的AMF的链路，它在此AMF处注册。

在这种情况下，归属网络可能知道UE在受访网络的覆盖范围中的位置，或者它可能不知道。要注意，归属网络可以从UE接收位置信息，或者N3IWK基于对UE使用的WLAN接入的地址的分析来提供这样的信息。

在该场景中的UE还可以经由受访(R)AN请求在受访网络中的注册。根据现有技术，归属网络没有可行的方式来影响对受访网络的接入。移动设备的当前标准行为是搜索合适的网络，并且一旦找到，就请求注册。

为了防止UE接入受访网络，归属网络可以在禁止的PLMN(公共陆地移动网络)列表中向UE提供受访网络的身份。结果，UE决不会接入受访网络，直到该列表被改变。如果UE移出WLAN覆盖范围，则不会进行对受访网络的接入尝试并且UE丢失，因此基于UE位置禁止受访PLMN不是用于控制受访接入的可行选项，并且不存在其他手段。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是向归属网络和UE提供更复杂的控制机制以决定接入受访网络。

如果UE通过(R)AN向受访网络请求注册，则UE将其临时标识提供给受访网络中的(R)AN。当通过N3GPP接入进行注册时，从归属网络接收临时ID。(R)AN将在受访网络中选择AMF并且转发注册请求。受访网络中的AMF将联系归属网络中的AMF——其由提供的临时UE标识识别——请求提供UE上下文和切换UE控制。

根据现有技术，受访网络中的AMF将从归属网络中的AMF接管UE的控制。用于此的传统使用情况是，UE跨越从归属网络到受访网络的边界的移动性以及所导致的切换。

目前看的使用情况是不同的并且需要不同的解决方案。防止归属网络的控制切换的唯一方法是借助适当的推理拒绝由归属网络中的AMF进行的上下文传送。对受访网络中的AMF的拒绝将导致向UE拒绝注册请求，同样由于所包括的原因，使得UE将根据所提供的拒绝原因来操作。

在已知的布置中，UE可以将该网络标记为被禁止并且不再请求接入直到移除UICC或UE断电为止。这当例如原因是“非法UE”时是这种情况。替代地，UE可以将网络接入视为对于确定的时间间隔被禁止。在定时器到期之后，下一接入请求可以由UE提出，例如，当原因是“临时网络拥塞”时。其他原因指示当前小区或跟踪区域不适合接入网络，这可以允许UE根据UE移动性从不同小区或跟踪区域进行接入。

归属网络不能够以基于对归属网络的N3GPP接入的接入条件来配置UE，即，只要对归属网络的N3GPP接入存在或满足确定的条件就禁止接入受访网络。

因此，本发明的另一个目的是提供一种装置，其用于归属网络基于对归属网络的N3GPP接入来拒绝将UE的控制切换到受访网络，同时向UE提供仅仅当N3GPP接入被丢弃或被释放时才再次接入受访网络的配置。

本发明提供一种由归属公共陆地移动网络PLMN执行的方法，其用于当UE设备具有对不可信网络的接入并且因此经由互通功能实体与归属PLMN连接时控制用户设备(UE设备)对非归属PLMN的接入，该方法包括：在UE设备请求附着到非归属PLMN的情况下，在归属PLMN中作出关于是否应该将UE设备的控制切换到非归属PLMN的决定；并且将决定传送给非归属PLMN。

在另一方面，本发明提供一种用户设备(UE设备)，其适于经由不可信网络与归属公共陆地移动网络PLMN建立连接，其中，UE设备还适于在经由不可信网络连接到归属PLMN时请求与非归属PLMN的连接，并且响应于从非归属PLMN接收的拒绝消息。

本发明还提供一种公共陆地移动网络PLMN，其充当用户设备(UE设备)的归属PLMN并且被布置成当UE设备具有对不可信网络的接入并且因此经由互通功能实体与归属PLMN连接时控制UE设备对非归属PLMN的接入，所述归属PLMN被配置成在UE设备请求附着到非归属PLMN时决定是否应该将UE设备的控制切换到非归属PLMN；并且将该决定传送给非归属PLMN。

在一个方面，本发明提供一种用户设备(UE设备)，其可以通过非3GPP接入连接到归属网络，向归属网络提供标识UE在归属网络的无线电接入网络的覆盖区域之外并且在第二网络的无线电接入网络的覆盖区域中存在的位置信息，只要建立到归属网络的连接，UE就从归属网络接收配置信息，该配置信息针对至少一个服务禁止对第二网络的接入，作为对检测到与归属网络的连接丢失的回复，UE请求通过第二网络的无线接入网络连接到第二网络。

本发明还提供一种UE，其可以通过非3GPP接入连接到归属网络；UE请求通过受访网络的无线电接入网络附着到受访网络；只要建立到归属网络的连接，UE就接收对附着到受访网络的请求的拒绝并且接收至少针对一个服务禁止附着到受访网络的另外请求的信息，作为对检测到与归属网络的连接丢失的回复，UE请求通过第二网络的无线接入网络附着到第二网络。

本发明在公共陆地移动网络PLMN，尤其归属PLMN中提供UE的归属网络中的节点，其具有UE上下文信息和通过非3GPP接入到UE的活动连接，该节点接收提供UE上下文信息并且将UE的控制切换到受访网络的请求，该节点可能参考现有的活动连接来拒绝该请求，并且向UE或受访网络提供只要建立到归属网络的连接就至少针对一个服务禁止附着到受访网络的另外请求的信息。

节点可以接收另外的请求以提供UE上下文信息并且将UE的控制切换到受访网络；节点确定该请求包括关于UE与节点之间的连接丢失的信息；以及节点提供UE上下文信息并且将UE的控制切换到受访网络。

附图说明

现在将参考附图仅仅通过示例的方式来描述优选的实施例，其中：

图1是连接到非3GPP网络和PLMN的UE的示意图；

图2示出连接到与归属PLMN通信的受访PLMN的UE；

图3示出经由非3GPP网络连接到其归属PLMN的UE以及到受访PLMN的可能连接；以及

图4是示出连接到非3GPP网络的UE请求接入受访PLMN的消息流程图。

具体实施方式

参考图3，示出两个蜂窝移动网络(归属PLMN H-PLMN和受访PLMN V-PLMN)的简化的漫游架构的控制功能。UE驻留在通常由V-PLMN蜂窝移动网络覆盖的区域中，该V-PLMN蜂窝移动网络不是UE的归属网络。UE没有连接到该网络；虚线表示根据当前情况不存在的理论链接。

UE连接到非3GPP接入系统，在该示例中示为WLAN。WLAN可以提供对公共互联网的接入，从而UE可以连接到其归属网络的N3IWF。假设UE经由N3IWF附着到归属网络并且因此具有到归属网络的AMF的N1连接。AMF连接到用于认证UE的认证服务器功能(AUSF)和用于接收和存储订户数据的用户数据管理(UDM)。与策略控制服务器PCF的连接提供UE的规则以及关于可以为UE提供的服务的质量和类型的网络相关决定。

图3还示出UE当前未附着的受访网络V-PLMN。受访网络提供无线电接入网络(R)AN，其是可信的3GPP接入网络和AMF。AMF能够连接到归属网络以便请求在UE和归属网络中的AMF之间的连接的切换以及以便以AUSF认证UE和从UDM请求订户信息。

图4示出本发明的一个示例性的实施例。作为先决条件，UE连接到不可信的非3GPP接入网络，如图3中的WLAN。此外，UE经由非3GPP接入和N3IWF附着到其归属网络。UE具有到归属网络中的AMF的连接，UE由AUSF认证。前提条件在图4中示为步骤0。

当UE通过N3GPP接入来接入其归属网络时，UE在步骤1中检测到受访网络并且蜂窝调制解调器根据3GPP标准开始附着到该网络。UE在步骤2中传送附着请求，提供其在注册期间从归属网络接收的临时ID。可以在UE与(R)AN的基站之间的较低层协议如无线电资源控制协议的消息内传送附着请求。图4仅仅示出与本发明相关的消息。

(R)AN将在同一网络中选择适当的AMF并且在步骤3中将附着请求消息转发到该AMF。依据UE标识的性质是临时UE标识来通知AMF：UE当前附着到另一网络。网络名称或地址以及网络内的AMF的名称或地址被编码在临时UE标识中，从而受访网络中的AMF可以请求从归属网络中的相应AMF切换UE控制。这是通过步骤4中的信息请求消息完成的。

在传统系统中，归属网络中的AMF将在信息响应中传送完整的UE上下文并且受访网络中的AMF将开始接管控制。在受访网络中的AMF确认切换之后，归属网络中的AMF可以删除UE上下文。

根据本发明，归属网络中的AMF决定是将UE的控制切换到受访网络还是至少只要非3GPP接入可用就保持控制。该决定可以基于各种参数，例如：

i)是否可以在受访网络的控制下维持非3GPP接入，即受访网络中的AMF是否能够维持N3GPP连接。这可以基于从受访网络中的AMF接收的能力信息，例如，在信息请求消息中；

ii)当前非3GPP连接的质量和类型。该类型可以区分所使用的技术，例如固定接入，来自WLAN 802.11系列的子标准，所使用的频带，特别优选较低频率，因为它们提供更宽和更稳定的覆盖，使用MIMO等；和

iii)来自网络的与当前归属网络负载相关的策略，UE设备特定策略，基于N3GPP接入标识的策略等。在步骤5a/b中，AMF可以从相应的策略控制服务器(PCF)请求这些策略。

假设AMF决定拒绝控制的切换，本发明的一个重要方面是拒绝该请求，同时提供原因，所述原因向UE指示通常在受访网络中允许UE，但是参考通过非3GPP接入的现有连接而拒绝当前请求。图4中的步骤6、7和8示出拒绝消息从归属网络中的AMF传递到受访网络中的AMF并且从那里经由(R)AN传递到UE。显示相应的消息包含拒绝原因“维持归属注册”。

根据该实施例，只要维持对归属网络的N3GPP接入，UE就再次避免接入网络。这是新拒绝原因的结果，该原因表示基于现有N3GPP接入来有条件地禁止接入受访网络。

然而，UE可以驻留在受访网络的小区上以便使用网络进行紧急呼叫。在紧急呼叫的情况下，UE将请求紧急附着，该紧急附着可以在受访网络中被不同地处理并且将不被拒绝。也可能存在在附着拒绝中包含的信息，其配置UE是否应该首先尝试通过非3GPP接入进行紧急呼叫并且仅仅在出现故障的情况下才使用受访网络或者是否将直接使用受访网络用于紧急呼叫。

除了紧急呼叫，UE将仅仅通过非3GPP接入进行通信。

在一个替代的实施例中，归属网络向UE提供关于要由UE建立的哪些服务可以触发到受访网络的附着以及哪些可能不会的更详细信息。然后，由归属网络可以配置各种服务(不仅是紧急服务)可以触发对受访网络的控制的切换，但是其他服务应不会。

现在假设在一段时间之后(图4中的水平虚线指示了一些时间流逝)，通过非3GPP接入的与归属网络的连接中断。这可能是由于UE在WLAN接入点的覆盖范围之外的移动或者由于WLAN和N31WF之间的网络过载。

UE检测到中断并且立即开始附着到受访网络的新尝试。根据本发明，该尝试可以包括以下信息：先前的非3GPP接入丢失。将该请求和该丢失信息传递到受访网络中的AMF，并且请求归属网络中的AMF切换UE的控制。

如果归属网络中的AMF已经检测到与UE的连接中断，则归属网络现在将决定切换控制并且执行如步骤11和13中描述那样的传统步骤。

也可以是归属网络中的AMF没有检测到连接中断，尤其当中断的原因是WLAN连接丢失时。在这种情况下，UE将比归属网络快得多地检测到丢失。对于该情况，由UE在附着请求中提供的关于丢失的在前连接的信息在步骤11中被传输到归属网络中的AMF，从而AMF可以使其决定基于其与UE的连接的最新状态。

以上是本发明的一个实施例。总之，归属网络拒绝将UE的控制切换到受访网络的请求并且通知UE在释放当前连接时再次尝试(或在释放当前连接之前不尝试)。

本发明的一个替代的实施例从归属网络配置UE在通过非3GPP接入连接时仅仅针对紧急服务或者当到归属网络的连接丢失时才接入受访网络。在该情况下，UE将不会尝试接入网络(省略了图4的步骤1到8)。然后，UE可以执行通常的小区选择以驻留在合适的小区上作为紧急呼叫的准备。它还可以将蜂窝无线电设备或调制解调器置于更长的睡眠循环或断电模式，假设只要非3GPP连接持续UE就没有移动太多并且最后找到的小区仍然允许快速的连接建立。

当网络获知UE处于受访网络的覆盖范围内时，可以在UE附着期间或之后从归属网络中的AMF接收UE的这种配置。该信息可以由UE或者明确地作为位置发送，例如，GPS位置，或者作为关于检测到的网络的信息发送，例如，来自检测到的最强小区的国家和网络代码。回复的网络可以将UE配置成不接入网络以便保持由归属网络控制。如上所述，替代地，归属网络配置允许在受访网络处附着的服务和不允许在受访网络处附着的服务。