[发明专利]用于在设备到设备通信网络中在远程UE与中继UE之间建立安全通信的方法和系统

说明书

本公开涉及用于将用于支持超过第四代(4G)系统的更高数据速率的第五代(5G)通信系统与用于物联网(IoT)的技术汇聚的通信方法和系统。本发明可以应用于基于5G通信技术和IoT相关技术的智能服务，诸如智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车、联网汽车、医疗保健、数字教育、智能零售、财产安全和人身安全服务。提供了一种用于由服务器在用户设备(UE)和中继UE之间建立安全通信的方法。该方法包括：通过使用UE的ProSe组密钥(PGK)、ProSe流量密钥(PTK)标识(ID)和中继UE的ID中的至少一个的密钥导出函数(KDF)来导出中继UE的PTK，并且向中继UE发送至少包括中继UE的PTK、PTK ID和PGK ID的安全密钥响应消息。至少中继UE的PTK、PTK ID和PGK ID被用来导出用于UE与中继UE之间的D2D组通信的安全密钥。

技术领域

本公开涉及设备到设备(D2D)通信(接近服务)。更具体地，本公开涉及用于在D2D通信网络中在远程用户设备(UE)与中继UE之间建立安全通信的方法和系统。

背景技术

为了满足自部署4G通信系统以来已增加的无线数据流量(traffic)的需求，已经做出努力来开发改进的5G或5G前(pre-5G)通信系统。因此，5G或5G前通信系统也称为“超4G网络(Beyond 4G Network)”或“后LTE系统(Post LTE System)”。5G通信系统被认为是实现在较高频率(毫米波)带(例如，60GHz频带)中，以便达到较高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加传输距离，在5G通信系统中讨论了波束形成、大规模多输入多输出(MIMO)、全维度MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束形成、大规模天线技术。另外，在5G通信系统中，基于先进的小小区、云无线接入网(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协同通信、协调多点(CoMP)、接收端干扰消除等，针对系统网络改进的开发正在进行中。在5G系统中，已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)、以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址接入(NOMA)和稀疏码多址接入(SCMA)。

互联网，其作为人类生成并消耗信息的以人为中心的连接性网络，现在正演进为物联网(IoT)，在物联网中分布式实体(诸如事物)交换和处理信息而无需人类干预。已经出现了作为通过与云服务器连接的IoT技术和大数据处理技术的组合的万物互联(IoE)。由于技术元素(诸如“感测技术”、“有线/无线通信和网络基础设施”、“服务接口技术”和“安全技术”)已被要求用于IoT实施，所以近来已研究了传感器网络、机器对机器(M2M)通信、机器类型通信(MTC)等。这样的IoT环境可以提供智能互联网技术服务，其通过收集和分析连接的事物之间生成的数据来为人类生活创造新的价值。通过现有信息技术(IT)与各种工业应用之间的汇聚和组合，可将IoT应用于多个领域，包括智能家居、智能建筑、智能城市、智能汽车或联网汽车、智能电网、医疗保健、智能电器和先进医疗服务。

据此，已经进行了各种尝试以将5G通信系统应用于IoT网络。例如，诸如传感器网络、机器类型通信(MTC)和机器对机器(M2M)通信的技术可以通过波束成形、MIMO和阵列天线来实现。作为上述大数据处理技术的云无线接入网络(RAN)的应用也可以被认为是5G技术与IoT技术之间的汇聚的示例。

在通信标准组中正在研究设备到设备(D2D)通信，以使得能够实现多个用户设备(UE)之间的数据通信服务。在D2D通信期间，发送D2D UE可以向一组D2D UE发送数据分组或向所有D2D UE广播数据分组。发送器和(多个)接收器之间的D2D通信本质上是无连接的(即，在发送器开始发送数据分组之前，在发送器和接收器之间没有建立连接)。在发送期间，发送器将源标识(ID)和目的地ID包括在数据分组中。源ID被设置为发送器的UE ID。目的地ID是所发送的分组的预期接收者的广播ID或组ID或UE ID。

D2D通信的要求之一是：在网络覆盖之外的UE应能够经由在网络覆盖中并且与远程UE接近的另一UE(即，UE到网络中继器)来与网络进行通信。这在图1中示出。