CN101779391B - 具有链路失效恢复的切换方法、用于实现该方法的无线设备及基站 - Google Patents

具有链路失效恢复的切换方法、用于实现该方法的无线设备及基站 Download PDF

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Abstract

针对由切换决定处理所确定的各个目标小区，从源基站(20S)向服务于目标小区的目标基站(20T)发送第一消息。该第一消息包括具有与该源基站之间的通信链路的无线设备(10)的标识符、以及用于获得针对该无线设备的认证数据的信息。该认证数据取决于针对该无线设备及该源基站可用的密钥并取决于该目标小区的标识。当该通信链路失效时，在该无线设备处选择小区，该无线设备向该小区发送重建请求消息，该重建请求消息包括该无线设备的标识符和认证数据，该认证数据取决于该密钥及所选择的小区的标识。如果所选择的小区是由接收到第一消息的目标基站所服务的目标小区，则对包括在该重建请求消息中的所述认证数据与根据该第一消息所获得的所述认证数据之间的一致性进行验证，以准许将通信链路转换至所选择的小区。

Description

具有链路失效恢复的切换方法、用于实现该方法的无线设备及基站
技术领域
本发明涉及针对蜂窝通信网中的无线设备的移动性管理，更具体地说，涉及对无线设备从该网络的一个小区到另一小区的切换进行控制。虽然出于示例的目的，以下在LTE(“long term evolution：长期演进”)类型的蜂窝网的环境下对本发明进行说明，这是因为本发明适于这种环境，但是通信领域技术人员应当了解，此处公开的发明还能够应用于各种其它类型的蜂窝网。 
背景技术
通用移动通信***(UMTS)是工作在基于欧洲***(全球移动通信***(GSM)和通用分组无线业务(GPRS))的宽带码分多址(WCDMA)中的第三代(3G)异步移动通信***。对UMTS进行标准化的第三代合作伙伴项目(3GPP)正在讨论UMTS的长期演进(LTE)。 
3GPP LTE是使得能够进行高速分组通信的技术。已经针对LTE提出了许多方案，其目标包括致力于减小用户和供应商的成本、提高服务质量、以及扩展并提高覆盖范围和***容量。作为更高层次的要求，3GLTE要求更低的每比特成本、更高的服务可用性、灵活的频段使用、简单的结构、开放的接口、以及适当的终端功耗。 
图1是例示了演进通用移动通信***(E-UMTS)的网络结构的框图。E-UMTS也可以称作LTE***。可以广泛地布署这种通信网络，以提供各种通信服务(诸如语音和分组数据)。 
如图1所示，E-UMTS网络包括演进UMTS陆地无线接入网(E-UTRAN)、演进分组核心(EPC)、以及一个或更多个用户设备。E-UTRAN可包括一个或更多个演进NodeB(eNodeB或eNB)20，并且多个用户设备(UE)10可位于一个小区中。一个或更多个移动性管理实 体(MME)/***架构演进(SAE)网关30可以位于该网络的末端并连接到外部网络。 
如这里所使用的，“下行”是指从eNodeB 20至UE 10的通信，“上行”是指从UE至eNodeB的通信。UE 10是指用户携带的通信设备，并且还可被称作移动台(MS)、用户终端(UT)、用户台(SS)或无线设备。 
eNodeB 20向UE 10提供用户面和控制面的端点(end point)。MME/SAE网关30为UE 10提供会话和移动性管理功能的端点。可以通过S1接口来连接eNodeB和MME/SAE网关。 
eNodeB 20通常是与UE 10进行通信的固定站，并且还可被称作基站(BS)或接入点。可以针对每个小区来布署一个eNodeB 20。可以在多个eNodeB 20之间使用用于发送用户业务或控制业务的接口。 
MME提供各种功能，包括将寻呼消息分发到eNodeB 20、安全性控制、空闲状态移动性控制、SAE承载控制、以及非接入层(NAS：Non-Access Stratum)信令的加密及完整性保护。SAE网关主机提供多种(assorted)功能，包括由于寻呼的原因而终止U-面分组、以及对U-面进行转换以支持UE的移动性。为了简洁，这里简单地将MMS/SAE网关30称作“网关”，但是应当了解，该实体包含了MME和SAE网关这两者。 
可以经由S1接口来在eNodB 20与网关30之间连接多个节点。eNodB20可以经由X2接口彼此连接，并且相邻的eNodB可以具有拥有X2接口的网状(meshed)网络结构。 
图2(a)是示出了典型的E-UTRAN和典型的EPC的结构的框图。如图所示，eNodB 20可以执行以下功能：选择网关30、在无线资源控制(RRC)激活期间路由到该网关、调度并发送寻呼消息、调度并发送广播信道(BCCH)信息、在上行链路和下行链路中向UE 10动态地分配资源、针对eNodB测量进行配置和设置、无线承载控制、无线准入控制(RAC：radio admission control)、以及在LTE_ACTIVE状态中的连接移动性控制。如上所述，在EPC中，网关30可以执行以下功能：寻呼发起、 LTE_IDLE状态管理、用户面的加密、***架构演进(SAE)承载控制、以及非接入层(NAS)信令的加密及完整性保护。 
图2(b)和图2(c)是示出了针对E-UMTS的用户面协议栈和控制面协议栈的框图。如图所示，可以基于在通信***中公知的开放***互联(OSI)标准模型的低三层，来将这些协议层分成第一层(L1)、第二层(L2)及第三层(L3)。 
物理层(第一层(L1))利用物理信道来为上层提供信息传送服务。物理层经由传输信道与位于更高层的介质访问控制(MAC)层连接，并且经由传输信道来传送MAC层与物理层之间的数据。在不同的物理层之间(即，在发送侧的物理层与接收侧的物理层之间)经由物理信道来传送数据。 
第二层(L2)的MAC层经由逻辑信道来向无线链路控制(RLC)层(RLC层为更高层)提供服务。第二层(L2)的RLC层支持可靠数据传送。应当注意，示出了图2(b)和图2(c)中所示RLC层，这是因为如果在MAC层中实现RLC功能并由MAC层来执行RLC功能，则可以不需要RLC层本身。第二层(L2)的PDCP层执行能减少不必要的控制信息的报头压缩功能，使得能够经由带宽较小的无线电(无线)接口来高效地发送采用互联网协议(IP)分组(诸如IPv4分组或IPv6分组)而传送的数据。 
位于第三层(L3)的最低位置的无线资源控制(RRC)层仅定义在控制面中，并且与无线承载(RB)的设置、重新设置及释放相关联地对逻辑信道、传输信道和物理信道进行控制。这里，RB表示由第二层(L2)所提供的、用于终端与E-UTRAN之间的数据传送的服务。 
如图2(b)所示，RLC层和MAC层(在网络侧的eNodeB 20处终止)可以执行诸如调度、自动重传请求(ARQ)和混合自动重传请求(HRAQ)的功能。PDCP层(在网络侧的eNodeB 20处终止)可以执行诸如报头压缩、完整性保护及加密的用户面功能。 
如图2(c)所示，RLC层和MAC层(在网络侧的eNodeB 20处终止)针对控制面执行相同的功能。如图所示，RRC层(在网络侧的eNodeB 20处终止)可以执行诸如广播、寻呼、RRC连接管理、无线承载(RB)控制、移动性功能、以及针对UE测量的报告及控制的功能。NAS控制协议(在网络侧的网关30的MME处终止)可以执行诸如SAE承载管理、认证、LTE_IDLE移动性处理、LTE_IDLE中的寻呼发起、以及针对该网关与UE 10之间的信令的安全性控制。 
NAS控制协议可使用三种不同的状态：第一，如果不存在RRC实体，则为LTE_DETACHED状态；第二，如果保存了最少的UE信息但是不存在RRC连接，则为LTE_IDLE状态；以及第三，如果建立了RRC连接，则为LTE_ACTIVE状态。此外，RRC状态可以分成两种不同的状态(诸如RRC_IDLE和RRC_CONNECTED)。 
在RRC_IDLE状态中，在UE 10指定了由NAS所配置的非连续接收(DRX)的情况下UE 10可接收***信息和寻呼信息的广播，并且已经为该UE分配了可以在追踪区域中唯一地标识该UE的标识(ID)。此外，在RRC_IDLE状态中，在eNodeB中没有保存RRC上下文。 
在RRC_CONNECTED状态中，UE 10在E-UTRAN中具有E-UTRANRRC连接和上下文，使得能够向网络(eNodeB)发送数据和/或从网络(eNodeB)接收数据。此外，UE 10可以将信道质量信息和反馈信息报告给eNodeB。 
在RRC_CONNECTED状态中，E-UTRAN知道UE 10所属的小区。因此，该网络能够向UE 10数据发送和/或从UE 10接收数据，该网络能够对UE的移动性(切换)进行控制，并且该网络能够执行针对相邻小区的小区测量。 
在RRC_IDLE模式中，UE 10指定寻呼DRX(非连续接收)周期。具体而言，UE 10在每个UE特定的寻呼DRX周期的特定寻呼时刻对寻呼信号进行监视。 
图3例示了LTE***中典型的切换过程。进行切换过程，以将正在进行的通信(pending communication)从由源eNodeB 20S所服务的源小区转换或切换到由目标eNodeB 20T所服务的目标小区。这里我们考虑源小区和目标小区不是由同一eNodeB所服务的情况。 
源eNodeB 20S根据在各个eNodeB中设置的区域限制信息，来对UE测量过程(UE测量过程构成图2(a)所示的RRC协议的一部分)进行配置。这可以通过向处于RRC_CONNECTED状态的UE 10发送一个或更多个MEASUREMENT_CONTROL(测量控制)消息来完成，如图3的步骤S1所示。由源eNodeB 20S所请求的测量可以辅助对UE的连接移动性进行控制的功能。然后，根据例如由源eNodeB所广播的***信息所设定的规则、和/或根据在MEASUREMENT_CONTROL消息或其它下行链路信令中所设定的规则，来触发UE 10发送MEASUREMENTREPORT(测量报告)消息(步骤S2)。 
对于处于RRC_CONNECTED状态中的各个UE，源eNodeB 20S运行一个或更多个切换控制算法，该一个或更多个切换控制算法的输入包括由UE 10所报告的测量并可能包括由源eNodeB 20S所进行的其它测量。根据这些测量，源eNodeB 20S可以确定将UE 10切换至目标eNodeB20T(图3的步骤S3)。当发生这种情况时，源eNodeB 20S向目标eNodeB20T发出HANDOVER REQUEST(切换请求)消息(步骤S4)，以传送对于在目标侧准备切换而言必要的信息。这种信息包括源eNodeB处的UE X2信令上下文参考(signaling context reference)、UE S1 EPC信令上下文参考、目标小区标识符、RRC上下文和SAE承载上下文。UE X2和UE S1信令上下文参考使得目标eNodeB能够对源eNodeB及EPC进行寻址(address)。SAE承载上下文包括必要的无线网络层(RNL)寻址信息和传输网络层(TNL)寻址信息。 
如果在目标eNodeB 20T处可以获得必要的资源，则目标eNodeB 20T可以根据接收到的SAE承载服务质量(QoS)信息来执行准入控制功能，以提高成功切换的可能性(图3的步骤S5)。如果准许切换，则目标eNodeB20T根据接收到的SAE承载QoS信息来配置这些资源，并且为了在目标小区中对UE 10进行标识而保留新的小区-无线网络临时标识符(C-RNTI：cell-radio network temporary identifier)。目标eNodeB 20T在层1和层2中准备切换，并向源eNodeB 20S发送HANDOVER REQUESTACKNOWLEDGE(切换请求确认)消息(步骤S6)。该HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE消息包括要传送至UE 10的透明容器(transparent container)。该容器可包括由目标eNodeB所分配的新的C-RNTI并可能包括一些其它参数(诸如接入参数、***信息框(SIB))等。如果需要，该HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE消息还可以包括用于转发隧道的RNL/TNL信息。 
作为响应，源eNodeB 20S生成RRC协议的HANDOVERCOMMAND(切换命令)消息，并将该消息发送至UE 10(步骤S7)。同时(步骤S8)，源eNodeB 20S向目标eNodeB 20T发送针对要发送至UE而被缓冲的并且当前正被发送至UE的一部分分组或全部分组、以及与UE对这些分组的确认状态有关的信息。 
该HANDOVER COMMAND消息包括已经从目标eNodeB 20T接收到的透明容器。源eNodeB对该消息应用必要的完整性保护和加密的功能。UE接收到具有必要参数(新的C-RNTI、可能的起始时间、目标eNodeBSIB等)的HANDOVER COMMAND消息，并由此按照源eNodeB 20S的指示来执行切换。UE 10遵照切换指令来从源小区脱离(detach)、获得同步并接入目标小区(步骤S9)。 
当UE 10成功地接入目标小区时，UE 10使用最新分配的C-RNTI来向目标eNodeB 20T发送HANDOVER CONFIRM(切换确认)消息(图3的步骤S10)，以指示完成了UE侧的切换过程。目标eNodeB 20T对在HANDOVER CONFIRM消息中所发送的C-RNTI进行验证。如果验证是肯定的，则通过来自目标eNodeB 20T的HANDOVER COMPLETE(切换完成)消息来将UE已经转换了小区的情况通知给EPC。在步骤S12，EPC将下行数据路径转换至目标侧，并且释放针对源eNodeB 20S的任意U-面/TNL资源。在步骤S13，EPC通过返回HANDOVER COMPLETEACK(切换完成ACK)消息来进行确认。 
然后，目标eNodeB 20T通过发送RELEASE RESOURCE(释放资源)消息来将切换已经成功的情况通知给源eNodeB 20S(步骤S14)，该RELEASE RESOURCE消息触发源eNodeB 20S释放资源(即，UE上下文相关联的无线资源和与C-面有关的资源)(步骤S15)。 
会出现以下这种情况：处于RRC_CONNECTED状态中的、正在与特定eNodeB 20进行通信的UE 10会经历无线链路失效。然后，UE 10可以执行RRC连接重建过程以恢复与同一eNodeB或另一eNodeB的承载操作，或者UE 10转换至RRC_IDLE状态并在可能的情况下请求新的RRC连接。具体而言，无线链路失效可出现在图3所示的切换过程的步骤S6与步骤S7之间(也许，在无线链路失效之前的无线链路劣化是作出切换决定的原因)。在这种情况下，UE 10经常不再(end up)选择正确的目标小区，尤其是在如果目标小区是由源eNodeB 20S基于信道条件来选择的情况。即使目标eNodeB 20T已经从源eNodeB 20S获得了有关UE 10的全部必要信息，UE 10还是必须经由RRC_IDLE状态，因为这需要涉及EPC的相当复杂的过程，所以并不是所期望的。 
发明内容
已经提出了通过以下方式来处理这种情况：使源eNodeB 20S在HANDOVER REQUEST(切换请求)消息中向目标eNodeB 20T发送如果无线链路失效则可以用在RRC连接请求中的UE标识，即，在小区选择处理之后当接入新的小区时由UE所使用的标识(“Handover FailureRecovery”，R2-071717，3GPP TSG-RAN WG2 Meeting #58，Kobe，Japan，7-11 May 2007)。当在切换的准备阶段中在UE 10有机会接收到HANDOVER COMMAND(切换命令)消息之前出现无线链路失效时，并且如果UE 10不再选择切换过程的目标小区，则目标eNodeB 20T能够标识该UE，并将对该UE的现有RRC连接进行重用的概率指示给UE，而不是建立新的连接并联系EPC。换言之，该***可以表现为如同切换已经成功一样。 
因此，经历无线链路失效的UE 10不是向目标eNodeB 20T发送HANDOVER CONFIRM(切换确认)消息，而是发送RRC CONNECTIONREESTABLISHMENT REQUEST(RRC连接重建请求)消息，该RRC连接重建请求消息指示了目标eNodeB 20T将用于标识该UE并且能够将该UE链接到从源eNodeB 20S接收到的UE上下文的UE标识符。如果验证为肯定，则目标eNodeB 20T通过返回RRC CONNECTIONREESTABLISHMENT(RRC连接重建)消息来向UE 10指示出能够恢复其连接(UE 10不必转换至RRC_IDLE状态)。 
由UE所指示并由目标eNodeB用于竞争解决(contention resolution)的UE标识符可包括与针对完整性的消息认证码(MAC-I)相关联的C-RNTI。参见“Radio Link Failure Recovery”，R2-072382，3GPP TSG-RANWG2Meeting#58，Orlando，U.S.A.，25-29June 2007。MAC-I的使用提供了防御试图使用合法用户的现有连接的入侵者的某种安全性。但是，这种安全性并不完善，并且尤其是，入侵者可以对由合法UE所发送的UE标识符进行重新使用(replay)，以试图欺诈性地使用RRC连接。 
本发明的一个目的在于，提高在当正在执行切换过程时发生无线链路失效的情况下的安全性。 
这里提出了一种无线通信***的切换方法。该***具有服务于各个小区的多个基站、以与无线设备进行通信。该切换方法包括以下步骤： 
-针对至少一个目标小区，从源基站向服务于该目标小区的目标基站发送第一消息，该第一消息包括具有与该源基站之间的通信链路的无线设备的标识符、以及用于获得针对该无线设备的认证数据的信息，其中，该认证数据取决于该无线设备及该源基站可用的密钥并取决于该目标小区的标识； 
-当所述通信链路失效时，在所述无线设备处选择小区，并从所述无线设备向服务于所选择的小区的基站中的一个基站发送重建请求消息，该重建请求消息包括所述无线设备的标识符和认证数据，该认证数据取决于所述密钥以及所选择的小区的标识； 
-如果所选择的小区是由接收到第一消息的目标基站所服务的目标小区，则对包括在所述重建请求消息中的所述认证数据与根据所述第一消息所获得的所述认证数据之间的一致性进行验证；以及 
-如果验证了一致性，则将所述通信链路转换至所选择的小区。 
通常，通过基于该无线设备报告给该源基站的测量的切换决定，来触发发送HANDOVER REQUEST(切换请求)类型的第一消息。但是， 其它切换场景也是可能的。 
由于在执行切换过程期间发生链路失效的可能性，对于网络来说同时准备超过一个的目标基站是一个好的想法，这是因为这可以降低了使得无线设备转换至空闲状态并涉及用于恢复与网络的连接的概率。如果不同的目标基站使用同一认证数据，则可能存在对安全性的破坏(breach)。也就是说，对于能够接收到由无线设备例如发送至目标基站“A”的、包括该无线设备的标识符和认证数据在内的重建请求消息的入侵者而言，该入侵者可以将同一消息发送给也预先进行了准备的另一目标基站“B”。尤其是，在基站“A”不能接收到该消息的情况下，这使得入侵者能够欺诈性地使用该用户的连接。通过使得认证数据(例如，MAC-I)取决于密钥和各个单个目标小区的标识，可以避免这种对安全性的破坏。 
通过在计算认证数据时使用无线设备与各个目标基站之间的公共时间基准，可进一步提高认证数据的多样化(Diversification)。然后，在从该无线设备接收到重建请求消息时，在服务于所选择的小区的基站中计算该认证数据。如果在用于在该无线设备中生成认证数据的时间基准与当前时间之间经过了一段时间，则拒绝连接重建。这降低了与从合法无线设备窃听消息的入侵者对同一重建请求消息进行重新使用相关联的安全性风险。 
本发明的另一方面涉及一种与具有服务于各个小区的多个基站的网络进行通信的、并且适于实现上述切换方法的无线设备。该无线设备包括： 
-检测器，其用于对设置在所述无线设备与源基站之间的通信链路的失效进行检测； 
-选择器，其在检测到所述通信链路失效之后对用于与所述网络进一步进行通信的小区进行选择； 
-请求生成器，其用于生成包括所述无线设备的标识符和认证数据在内的重建请求消息，该认证数据取决于针对所述无线设备及所述源基站可用的密钥并取决于所选择的小区的标识； 
-发射机，其适于将所述重建请求消息发送到多个基站中的服务于所选择的小区的一个基站。 
本发明的另一方面涉及一种服务于无线通信***中的至少一个小区的、并且适于实现上述切换方法的基站。该基站包括： 
-网络接口，其适于从所述无线通信***的源基站接收第一消息，该第一消息包括具有与该源基站之间的通信链路的无线设备的标识符、以及用于获得针对该无线设备的认证数据的信息，其中，该认证数据取决于针对该无线设备及该源基站可用的密钥并取决于该基站所服务的目标小区的标识； 
-无线接口，其适于从位于所述目标小区中的无线设备接收重建请求消息，该重建请求消息包括所述无线设备的标识符和认证数据；以及 
-切换控制器，其用于如果包括在所述重建请求消息中的所述无线设备标识符及认证数据与包括在所述第一消息中的所述无线设备标识符及根据所述第一消息所获得的所述认证数据相匹配，则将所述通信链路转换至所述目标小区。 
本发明可提供进行有效切换的方法。本发明还可提供具有链路失效恢复的有效切换方法。 
附图说明
通过参照附图阅读以下针对非限制性的示例实施方式的说明，本发明的其它目的、特征和优点将变得明显。 
图1是例示了E-UMTS(或LTE)***的网络结构的框图。 
图2(a)、图2(b)和图2(c)是示出了LTE***的典型网络实体的逻辑架构(图2(a))、用户面(U-面)协议栈(图2(b))和控制面(C-面)协议栈(图2(c))的框图。 
图3是例示了LTE***中典型的切换过程的图。 
图4是例示了在LTE***中的切换过程期间发生无线链路失效的情况下该切换过程的图。 
图5和图6是例示了在本发明的实施方式中生成认证向量的各种可 能方式的图。 
具体实施方式
参照图4，在LTE***的具体非限制性环境中说明在无线链路失效情况下的切换过程。 
从开始到步骤S6为止的过程与以上参照图3所述的过程相类似，所以这里不再说明。但是，对从源eNodeB 20S向目标eNodeB 20T发送HANDOVER REQUEST(切换请求)消息的步骤S4进行修改(步骤S4’)，以在该切换请求消息中除了包括针对UE 10所发起的切换过程的UE 10的标识符之外，还包括使得可以获得认证向量形式的认证数据的信息(或者在与该切换请求消息一起发送的单独消息中包括这种信息)。各个目标eNodeB 20T通过其网络X2接口的方式来接收该切换请求消息。 
很重要的一点是，应当注意，为了应对在无线链路失效时不能预见到UE将选择哪个eNodeB的情况，可以将该切换请求消息发送至在步骤S3中所选择的多个目标eNodeB。 
在特定环境中要考虑多少个小区，这是由源eNodeB 20S所执行的切换决定算法的配置的问题。如果UE所报告的无线测量表示出多个eNodeB都可以是用于对通信进行切换的良好候选，则因为这些eNodeB都具有在无线链路失效时可被UE所选中的不可忽略的概率，所以可以(根据切换决定算法的设置而)将这些eNodeB都准备用于切换。在其它情况下，只有一个eNodeB作为针对切换的良好候选，在这种情况下，只将切换请求消息值发送给一个目标eNodeB 20T。但是，即使在后一种情况下，优选的是，切换请求应当适于包括用于获得此处所述的认证数据的信息。 
在特定情况下，可以在不考虑UE所报告的任何测量的情况下，通过将一个或更多个切换请求消息发送至一个或更多个目标eNodeB来执行切换发起。例如，在位于隧道中并由eNodeB通过损耗电缆天线(losscable antenna)所服务的小区中，网络工程师通常会期望在UE接收到切换命令消息之前无线链路失效的可能性相当高，这是因为位于移动车辆 上的UE通常无法足够早地来对位于隧道外的目标小区进行测量，使得网络不能够在该UE移出损耗电缆天线的范围之前完成切换过程。在这种情况下，网络工程师还知道位于隧道(多个)出口处的小区是最可能的目标小区。因此，可以通过向这些最可能的目标小区的各个服务eNodeB发送单独的切换请求消息，来预测并***地发起到这些最可能的目标小区(根据网络的设计可以得知这些最可能的目标小区)的切换过程(针对这些eNodeB同时执行步骤S4’)。 
还应当注意，因为源eNodeB 20S无法确定无线链路将会在完成切换之前失效，所以优选的是，应当在全部切换场景中完成对切换请求消息的修改，以包含用于计算认证向量的信息。如果切换成功，则不使用认证向量。因此即使在图3的情况下(没有发生无线链路失效)，也可以将步骤S4改变为步骤S4’。 
在图4的场景中，由于在步骤S7’中所检测到的无线链路失效，因此UE 10不能接收到切换命令消息。例如可以通过图2(b)所示的用户面的RLC/MAC过程，来检测无线链路失效。UE的RLC/MAC实体和eNodeB的RLC/MAC实体均期望在已知的时刻接收信号，而当这些信号没有到达时，则可以确定无线链路失效。 
在源eNodeB 20S处，可以在通过无线接口发送切换命令消息之前或在此之后来对无线链路失效进行检测。如果发送了切换命令消息，则源eNodeB 20S可以将针对要发送至UE而被缓冲的并且当前正被发送至UE的一部分分组或全部分组、以及与UE对这些分组的确认状态有关的信息，发送至在步骤S3中所选择的各个目标eNodeB 20T(步骤S8与参照图3所述的步骤S8相同)。如果源eNodeB 20S在发送切换命令消息之前检测到无线链路失效，则可以执行同一步骤S8，以准备各个所选择的目标小区(如图4所示)。 
当UE 10检测到无线链路失效时，UE 10仍在一段时间内保持在RRC_CONNECTED(只要定时器没有过期)，并且UE 10通过通常的物理层随机接入过程来尝试重新选择小区并接入该小区。如果在定时器过期之前没有接入并重新选择小区，则UE转换至RRC_IDLE状态。如果选择了同一(源)eNodeB，则恢复原始的链路并可以恢复切换过程(如图3所示)。如果选择了另一小区，则UE向服务于该另一小区的eNodeB发送消息，以请求保持RRC连接(步骤S9’)。该消息可以是由在C-面中的UE的RRC实体(图2(c))所生成的、并且使用较低的RLC、MAC和PHY协议层通过无线接口所发送的RRC CONNECTIONREESTABLISHMENT REQUEST(RRC连接重建请求)消息。该消息至少包括：
-UE的标识符；以及 
-认证向量，其取决于与源eNodeB 20S共享的密钥并取决于所选择的小区的标识。 
这些条目可以形成包括在RRC连接重建请求消息中的UE-标识信息元素(IE)的一部分。UE-标识IE例如包括，在源小区用作UE标识符的C-RNTI、以及作为认证向量如图5和图6所示而计算的针对完整性的消息认证码(MAC-I)。 
在图5和图6中，通过完整性算法100来计算MAC-I，完整性算法100是在UE和eNodeB中可用的密码(cryptographic)算法中的一种，其输入参数包括在UE 10与源eNodeB 20S之间共享的密钥。该密钥例如可以是用于通过完整性算法100来保护RRC业务的KRRCint密钥。KRRCint密钥是从对于源eNodeB 20S和UE 10均可用的更高层的密钥KeNB衍生得到的多个密钥中的一种。 
通过完整性算法100的其它输入参数(至少包括所选择的小区ID)来计算MAC-I。这种小区ID可以是所选择的小区的物理层标识。在图5的具体示例中，完整性算法100的输入参数另外还包括： 
-分配给源小区中的UE的C-RNTI，用于在(失效的)无线链路上与源eNodeB 20S进行通信； 
-源小区ID，例如，源小区的物理层标识。 
在这种实施方式中，从计算认证向量的角度而言，在步骤S4’的切换请求消息中从源eNodeB 20S发送至各个目标eNodeB 20T的信息包括在源eNodeB 20S与UE 10之间共享的密钥(在此示例中为KRRCint密钥)。 如果在切换请求消息的其它位置中没有提供UE的源C-RNTI和/或源小区D，则它们也可以形成用于获得认证向量的信息的一部分。 
可以理解的是，可以根据图5通过将目标小区的物理层标识作为“所选择的小区ID”输入参数，来在源eNodeB中预先计算MAC-I。在这种情况下，与切换请求信息一起发送的、用于获得认证向量(MAC-I)的信息缩减为MAC-I本身，并且当在切换决定步骤S3中保存了多个目标eNodeB 20T时，该信息当然针对各个目标eNodeB而彼此不同。 
在图6的可替换实施方式中，完整性算法100的输入参数另外还可包括UE 10与多个eNodeB 20(或者至少与作为切换候选的(多个)eNodeB20T)之间的公共时间基准。该时间基准值是当运行算法100时的本地时钟值，对于该本地时钟在UE与网络之间存在某种同步，其中截短(truncation)表示MAC-I的特定有效性时段。 
在步骤S9’由UE 10所发送的RRC连接重建请求消息可能会被并不准备进行切换的eNodeB(即，源eNodeB 20S并没有联系的eNodeB或者在步骤S5拒绝了准入的eNodeB)所接收。在这种情况下，将对重建请求的拒绝通过信号通知给UE 10，UE 10可以通过选择另一小区并且向该另一小区重新发送另一RRC连接重建请求消息来进行另一次尝试。如果UE 10在特定的时间内没有接收到针对该RRC连接重建请求消息的任何响应，则UE 10可以转换到RRC_IDLE状态。 
图4例示了如下情况：对UE 10的切换进行了准备的目标eNodeB20T通过它的无线接口和如图2(c)所示的C-面协议层RRC/RLC/MAC/PHY，来接收到在步骤S9’UE 10所发送的RRC连接重建请求消息。然后在步骤S10’，目标eNodeB 20T对包括在RRC连接重建请求消息中的认证向量是否与根据步骤S4’的切换请求消息所获得的认证向量相匹配进行验证。 
如果没有在X2接口上直接从源eNodeB 20S接收到认证向量，则由目标eNodeB 20T利用在切换请求消息中接收到的信息以及UE所接入的小区的ID来计算该认证向量，如图5或图6所示。 
如果输入参数包括公共时间基准(如图6所示)，则由目标eNodeB 20T在接收到RRC连接重建请求消息时在本地完成该计算，使得该时间基准通常与在UE侧所使用的时间基准相同。因此，如果目标eNodeB 20T接收到的RRC连接重建请求消息是由入侵者欺诈性地重新使用的消息，则对在合法UE中最初生成MAC-I与在目标eNodeB 20T中计算MAC-I之间的公共时间基准的更新会引起失配，使得拒绝该重建请求。 
此外，如果首先将RRC连接重建请求消息发送给合法UE所选择的另一小区，则MAC-I对所选择的小区ID的依赖性可以在没有任何定时约束的情况下，防止对目标eNodeB 20T欺诈性地重新使用该消息。 
当在步骤S10’中验证了这些认证向量的一致性时，目标eNodeB20T的切换控制功能通过以下步骤来将UE的通信链路转换到所选择的目标小区： 
-通过图4所示的步骤S11至步骤S15来触发继续的切换过程，这与图3中的具有相同附图标记的步骤相同；以及 
-在从EPC接收到切换完成ACK消息之后(步骤S13)，通过在步骤S16’向UE 10返回RRC CONNECTION REESTABLISHMENT(RRC连接重建)消息来完成RRC连接重建过程。UE 10通过在步骤S17’返回RRC CONNECTION REESTABLISHMENT COMPLETE(RRC连接重建完成)消息来进行响应。 
在图4所示的实施方式中，一旦源eNodeB 20S接收到步骤S6的切换请求确认消息，则立即执行经由X2接口从源eNodeB 20S向目标eNodeB 20T发送已被缓冲的并且正被传送的分组(步骤S8)。另选的是，当在步骤S7’检测到无线链路失效时，源eNodeB 20S可以等待表示UE10已经成功地接入目标eNodeB 20T并对UE 10自身进行认证的特定指示。在这种替换方式中，在步骤S10’对认证向量的一致性进行了验证的目标eNodeB 20T可以在从EPC接收到切换完成ACK消息之前或在此之后与源eNodeB 20S进行联系，以恢复已被缓冲的并且正被发送的分组。 
以上已经以3GPP LTE***的情况为示例公开了本发明的各个实施方式。无线通信领域技术人员应当了解，可以在不脱离本发明及所附权利要求的情况下对这些实施方式进行各种修改。本领域技术人员还应当 了解，本发明可以应用于除3GPP LTE***之外的其它通信***。 
工业应用性 
根据以上描述明显的是，本发明可以应用于移动通信***、宽带通信***和多载波***。 
虽然为了示例性目的已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员可以理解的是，可在不脱离所附权利要求所限定的本发明的范围和精神的情况下作出各种修改、增加和替换。 

Claims (15)

1.一种无线通信***的切换方法，该无线通信***具有服务于各个小区的多个基站、以与无线设备进行通信，该切换方法包括以下步骤：
—针对至少一个目标小区，从源基站向服务于该目标小区的目标基站发送第一消息，该第一消息包括与该源基站具有无线链路的无线设备的标识符、以及用于获得针对该无线设备的认证数据的信息，其中，该认证数据取决于针对该无线设备及该源基站可用的密钥并取决于该目标小区的标识；
—当所述无线链路失效时，在所述无线设备处选择小区，并从所述无线设备向服务于所选择的小区的基站中的一个基站发送重建请求消息，所述重建请求消息包括所述无线设备的标识符和认证数据，该认证数据取决于所述密钥以及所选择的小区的标识；
—如果所选择的小区是由接收到第一消息的目标基站所服务的目标小区，则对包括在所述重建请求消息中的所述认证数据与根据所述第一消息所获得的所述认证数据之间的一致性进行验证；以及
—如果验证了一致性，则将所述无线链路转换至所选择的小区。
2.根据权利要求1所述的切换方法，其中，将所述重建请求消息中包括的所述认证数据生成为针对完整性的消息认证码MAC-I。
3.根据权利要求1所述的切换方法，其中，根据所述第一消息获得的所述认证数据是通过使用密码算法、基于包括所述密钥及目标小区标识在内的输入参数来计算的。
4.根据权利要求3所述的切换方法，其中，所述输入参数还包括以下信息中的至少一项：由所述源基站所服务的源小区的标识；以及分配给所述无线设备的临时标识符，所述临时标识符用于在所述无线链路上与所述源基站进行的通信。
5.根据权利要求3所述的切换方法，其中，所述输入参数还包括在所述无线设备与各个目标基站之间的公共时间基准，并且其中，根据所述第一消息获得的所述认证数据是当接收到所述重建请求消息后在服务于所选择的小区的基站中计算的。
6.根据权利要求1所述的切换方法，其中，根据所述第一消息获得的所述认证数据是在所述目标基站中基于从所述源基站接收到的所述第一消息的内容的至少一部分来计算的，并将所述认证数据与包括在所述重建请求消息中的所述认证数据进行比较。
7.根据权利要求1所述的切换方法，其中，根据所述第一消息获得的所述认证数据是在所述源基站中计算的，并将所述认证数据发送至所述目标基站、以与包括在所述重建请求消息中的所述认证数据进行比较。
8.一种与具有服务于各个小区的多个基站的网络进行通信的无线设备，该无线设备包括：
—检测器，其用于对设置在所述无线设备与源基站之间的无线链路的失效进行检测；
—选择器，其用于在检测到所述无线链路失效之后选择用于与所述网络进一步进行通信的小区；
—请求生成器，其用于生成包括所述无线设备的标识符和认证数据在内的重建请求消息，该认证数据取决于针对所述无线设备及所述源基站可用的密钥并取决于所选择的小区的标识；
—发射机，其适于将所述重建请求消息发送到所述多个基站中的服务于所选择的小区的一个基站。
9.根据权利要求8所述的无线设备，其中，所述重建请求消息中包括的所述认证数据是针对完整性的消息认证码MAC-I。
10.根据权利要求8或9所述的无线设备，其中，所述重建请求消息中包括的所述认证数据是通过使用密码算法、基于包括所述密钥、所选择的小区的标识以及在所述无线设备与所述多个基站中的至少一个基站之间的公共时间基准在内的输入参数来计算的。
11.一种服务于无线通信***中的至少一个小区、以与无线设备进行通信的基站，该基站包括：
—网络接口，其适于从所述无线通信***的源基站接收第一消息，该第一消息包括与该源基站具有无线链路的无线设备的标识符、以及用于获得针对该无线设备的认证数据的信息，其中，该认证数据取决于针对该无线设备及该源基站可用的密钥并取决于该基站所服务的目标小区的标识；
—无线接口，其适于从位于所述目标小区中的无线设备接收重建请求消息，该重建请求消息包括所述无线设备的标识符和认证数据，该认证数据取决于针对所述无线设备及所述源基站可用的所述密钥并取决于所述无线设备选择的所选择的小区的标识；以及
—切换控制器，其用于如果包括在所述重建请求消息中的所述无线设备标识符及所述认证数据与包括在所述第一消息中的所述无线设备标识符及根据所述第一消息所获得的所述认证数据相匹配，则将所述无线链路转换至所述目标小区。
12.根据权利要求11所述的基站，其中，所述重建请求消息中包括的所述认证数据是针对完整性的消息认证码MAC-I。
13.根据权利要求11所述的基站，其中，根据所述第一消息获得的所述认证数据是通过使用密码算法、基于包括所述目标小区标识及在所述第一消息中接收到的密钥在内的输入参数在本地计算的，并将所述认证数据与包括在所述重建请求消息中的所述认证数据进行比较。
14.根据权利要求13所述的基站，其中，所述输入参数还包括以下中的至少一项：由所述源基站所服务的源小区的标识；以及在所述第一消息中接收到的、分配给所述无线设备的临时标识符，所述临时标识符用于在所述无线链路上与所述源基站进行的通信。
15.根据权利要求13或14所述的基站，其中，所述输入参数还包括与从所述无线设备接收所述重建请求消息相对应的时间基准。
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