[发明专利]用于提供可靠无线通信的技术

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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（K_ASME）。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K_ASME。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。