用于使用选择的访问技术向长期演进(LTE)蜂窝网络登记设备的设备和方法与流程

用于使用选择的访问技术向长期演进(lte)蜂窝网络登记设备的设备和方法


背景技术：

1.本发明涉及用于与长期演进(lte)蜂窝网络通信的设备和方法。
2.长期演进(lte)蜂窝网络是实施由第三代合作伙伴计划(3gpp)定义的一或多个规范的网络。这些网络使得例如蜂窝电话和物联网(iot)传感器的用户设备(ue)能够通过无线电发送和接收数据。lte网络可支持各种不同的访问技术，其中一些技术(例如lte cat-m1和nb-iot)特别针对机器类通信(mtc)装置进行了优化。
3.在lte网络中，每个移动用户(ms)都分配有唯一的国际移动用户识别码(imsi)。移动用户在向网络登记时向网络提供其imsi。然而，为了通过使得更难以基于其imsi跟踪用户设备而提高用户身份机密性，网络-特别是移动性管理实体(mme)可在移动用户向网络登记后就将全球唯一临时标识符(guti)分配给移动用户。移动用户将所分配的guti存储在其全球用户身份模块(usim)中，且可随后在其下次向网络登记时提供此guti，而非其imsi。这样可以减少imsi的传输频率，从而增强私密性。网络可以每隔一段时间更改所分配的guti，以进一步减小用户设备被识别和跟踪的可能性。
4.一些用户设备(ue)装置为使用访问技术与lte蜂窝网络通信提供多模式支持，访问技术可以从两个或更多个选项中进行选择，例如在lte cat-m1和nb-iot之间进行选择。
5.本发明力图为此类装置提供改进的机密性。


技术实现要素：

6.从第一方面，本发明提供一种用于与长期演进(lte)蜂窝网络通信的设备，其中：
7.所述设备包括用于使用第一访问技术与lte蜂窝网络通信且用于使用不同于第一访问技术的第二访问技术与lte蜂窝网络通信的无线电；
8.所述设备配置成访问存储由设备接收的身份数据的身份数据存储器；
9.所述设备包括用于存储访问技术识别信息的访问技术识别存储器，访问技术识别信息识别与存储在身份数据存储器中的身份数据相关联的访问技术；以及
10.所述设备配置成在使用第一和第二访问技术中的选择的访问技术向lte蜂窝网络登记时处理存储在访问技术识别存储器中的访问技术识别信息，所述访问技术识别信息识别与存储在身份数据存储器中的身份数据相关联的访问技术，以确定存储在身份数据存储器中的身份数据是否与选择的访问技术相关联，且在存储在身份数据存储器中的身份数据与选择的访问技术相关联的情况下，在向lte蜂窝网络登记时将身份数据发送到lte蜂窝网络。
11.从第二方面，本发明提供了一种向长期演进(lte)蜂窝网络登记设备的方法，其中：
12.所述设备包括用于使用第一访问技术与lte蜂窝网络通信且用于使用不同于第一访问技术的第二访问技术与lte蜂窝网络通信的无线电；
13.所述设备配置成访问存储由设备接收的身份数据的身份数据存储器；且
14.所述设备包括存储访问技术识别信息的访问技术识别存储器，所述访问技术识别信息识别与存储在身份数据存储器中的身份数据相关联的访问技术，
15.所述方法包括：
16.所述设备使用第一和第二访问技术中的选择的访问技术向lte蜂窝网络登记，其中所述登记包括设备处理访问技术识别信息以确定存储在身份数据存储器中的身份数据是否与选择的访问技术相关联，且在存储在身份数据存储器中的身份数据与选择的访问技术相关联时将身份数据发送到lte蜂窝网络。
17.因此，将看到，根据本发明，支持两种不同lte访问技术的设备存储使由设备接收的身份数据(例如，全球唯一临时标识符)与访问技术中的特定一种相关联的信息。这使得设备能够根据其是使用相同访问技术还是不同访问技术来决定在其下次向网络登记时是否发送所存储的此身份数据。
18.如果没有这种能力，装置每次向网络登记时可能都必须传输其imsi，以避免发送不当的识别信息。这是不可取的，因为传输imsi频率越高越使得装置容易被跟踪。或者，朴素的实施方案可能会导致无论选择了哪种访问技术，装置每次尝试向网络登记时都传输相同的身份数据。然而，如果身份数据不适合选择的访问技术，网络可能会拒绝登记尝试。如果装置无限循环地反复尝试与不当身份数据连接，那么在最差的情况下，装置可能变得无响应和/或减小其它用户的网络容量。
19.在本发明的实施例中避免了这些问题，其中存储和处理访问技术识别信息以确定存储在身份数据存储器中的身份数据是否与选择的访问技术相关联。
20.在一些实施例中，当存储在存储器中的身份数据不与选择的访问技术相关联时，设备进一步配置成在不发送所接收的身份数据的情况下向lte蜂窝网络登记。在一些此类实施例中，设备可配置成首先尝试使用所接收的身份数据登记，且如果登记失败，则在不发送所接收的身份数据的情况下向lte蜂窝网络登记。这在特定网络能够识别身份数据的情况下可能是有用的，即使身份数据与不同于当前选择的访问技术的访问技术相关联也是如此。然而，到在不发送所接收的身份数据的情况下进行登记(例如，作为第二次尝试)时，如果登记失败，则设备可以避免陷入无限循环。
21.设备可配置成在登记失败时根据存储在身份数据存储器中的身份数据是否与选择的访问技术相关联而表现不同。设备可配置成在登记失败的情况下在存储在身份数据存储器中的身份数据与选择的访问技术相关联时进行至多第一最大值的数次进一步登记尝试，且在存储在身份数据存储器中的身份数据不与选择的访问技术相关联时进行至多低于第一最大值的第二最大值的数次进一步登记尝试。第一最大值可以是有限的或无限的。第二最大值可为零、一或更大。
22.设备可包括用户设备(ue)或用户设备(ue)装置。设备或无线电可包括芯片上系统(soc)或芯片上无线电装置。
23.第一和第二访问技术可实现相应的3gpp窄带蜂窝标准(当前或未来标准)，例如nb-iot、cat-0、cat-m1、cat-m2等。在一些实施例中，第一访问技术为nb-iot。在一些实施例中，第二访问技术为cat-m1。可在nb-iot与cat-m1之间切换的设备可尤其适用于iot应用，例如电池供电的传感器装置，因为这两种访问技术的功耗都相对较低。无线电可适用于使用第三、第四或更多访问技术与lte蜂窝网络通信，且可配置成存储和处理识别这些访问技
术中任何访问技术的访问技术识别信息。无线电可配置成一次仅使用一种访问技术向网络登记。应理解，本文对特定标准的引用可指这些标准的任何过去、当前或未来版本。
24.设备可包括身份数据存储器(例如在设备的大型非易失性存储器内)，或者身份数据存储器可以与设备分离。身份数据存储器可以是通用集成电路卡(uicc)的存储器，例如分配给uicc上的全球用户身份模块(usim)应用。uicc可被视为设备的组件或可与设备分离。设备可包括用于以可移除方式接收身份数据存储器的接口，例如其可包括uicc槽或其它智能卡接口。替代地，身份数据存储器可与无线电整合，例如承载在共同电路板或硅芯片上；其可为嵌入式uicc(euicc)的部分。
25.设备可配置成使用无线电接收身份数据。身份数据可为网络分配的身份数据。设备可配置成从lte蜂窝网络接收身份数据，所述lte蜂窝网络可以是与设备随后尝试登记的lte蜂窝网络相同的lte蜂窝网络或不同的lte蜂窝网络。
26.由设备接收的身份数据可包括与设备的身份有关的数据。其可包括由网络分配给设备的临时识别符。其可包括或为全球唯一临时标识符(guti)。身份数据可能已由移动性管理实体(mme)提供给设备，例如在先前的网络登记期间。
27.在一些实施例中，由设备接收的身份数据可另外或替代地包括识别网络的跟踪区的数据。确切地说，身份数据可包括最后访问的已登记跟踪区身份(tai)。在一些实施例中，身份数据包括guti和最后访问的已登记tai两者。
28.设备可配置成将由设备接收的身份数据写入身份数据存储器。其可配置成将数据写入usim(例如，在uicc上)的文件。其可将身份数据中的一些或全部写入ef_演进分组系统位置信息(ef_epsloci)文件。
29.设备可配置成每当设备使用任何访问技术向网络登记时从身份数据存储器读取身份数据，或可配置成仅在选择的访问技术匹配所存储的访问技术识别信息时才读取身份数据。
30.当向lte蜂窝网络登记时，设备可以在访问请求消息中发送存储在身份数据存储器中的一些或全部身份数据。
31.在一些实施例中，设备仅存储用于一次网络登记的身份数据，例如最新的guti或由lte网络提供给设备的其它身份数据。为了符合规范，这可能是可取的(例如，如果标准usim或uicc仅具有用于仅一个guti的存储空间)。
32.然而，在其它实施例中，设备可包括用于存储与第一访问技术相关联的身份数据的第一身份数据存储器且可进一步包括用于存储与第二访问技术相关联的身份数据的第二身份数据存储器。在此类实施例中，访问技术识别信息可包括存储在设备上的显式数据，所述显式数据使访问技术与存储在第一和/或第二身份数据存储器中的数据相关联，或者所述信息可以是所存储的身份数据中固有的，例如隐含在每个所存储的身份数据的位置(例如，存储器地址)中。
33.当向lte蜂窝网络登记时，设备可向网络传输身份数据。应当理解，在一些情况下，与身份数据被设备接收的方式和/或身份数据存储在身份数据存储器中的方式相比，身份数据在由设备传输时可以不同方式修改或编码。
34.单个存储器装置(例如，芯片)可包括访问技术识别存储器和身份数据存储器两者。访问技术识别存储器可为uicc或usim的存储器。在一些实施例中，可将访问技术识别信
cat-m1(lte-m)或lte nb-iot的一或多种窄带访问技术的蜂窝电信网络2进行通信的无线电接收器和无线电发射器。
46.装置1可通过窄带信道上的无线电链路3从网络2接收数据。网络2包括演进型通用陆地无线电访问网络(e-utran)且包含多个lte enodeb基站4a-4d。网络2还包含移动性管理实体(mme)5和服务网关6。服务网关6使得装置1能够通过因特网7例如与远程服务器(未展示)通信。为了简单起见，省略了lte网络的其它标准部件。
47.任何数量的其它ue装置可与装置1同时从同一基站4a接收数据。这些可以是其它lte-m装置，或者使用其它类型lte的装置，例如用于语音通信的装置。
48.mme 5以已知方式将被称为全球唯一临时标识符(guti)的临时标识符分配到向网络登记2的装置。
49.装置1体现了本发明并且还实施了体现本发明的方法，如下所述。
50.图2提供示例性装置1的更多细节，在此实例中，所述示例性装置为无线温度传感器。(当然，本发明还可在许多其它类型的装置中实施，包含蜂窝电话、计算机、机器对机器(m2m)型装置等)。
51.无线温度传感器装置1包括集成电路芯片上无线电10、电池11和温度计12。其还可含有其它离散组件，例如pcb、其它处理器或soc、振荡器、电容器、电阻器、外壳、用户界面部件等，为简单起见，在图2中省略了这些组件。
52.无线电芯片10含有处理器13、存储器14(其可包含易失性和非易失性存储器类型)、支持lte cat-m1和nb-iot协议的lte无线电15、通用外围设备16(其可包含硬件加密引擎、数模转换器、定时器等)和输入/输出外围设备17(例如，usb接口)。这些元件全部连接到总线系统18(例如，符合arm
tm
高级微控制器总线架构)，所述总线系统支持对存储器映射的外围设备16、17的直接存储器访问(dma)。在一个实例中，处理器13是arm
tm cortex
tm-m系列处理器，但是所述处理器可以是任何类型的处理器。
53.lte无线电15包含直接变频接收器以及无线电发射器。它包含本领域技术人员将熟悉的数字逻辑和模拟组件。在其它组件中，lte无线电15包含本地振荡器和信道滤波器以用于调谐窄带lte信号。当然，无线电15也可支持其它无线电协议，例如全球定位系统(gps)协议、宽带lte类别等。
54.无线电芯片10以通信方式与通用集成电路卡(uicc)槽耦合，所述槽可含有可移除式uicc 19。无线电15可通过标准接口与uicc 19通信。在其它实施例中，装置1可含有内置式硬件euicc或软件实施的usim，而不是可移除式uicc 19。
55.lte无线电15可含有其自身的通用处理器(未展示)，以用于执行实施cat-m1和nb-iot无线电协议的特征的软件。lte-m无线电15和/或无线电芯片10可含有其它常规组件，例如dsp、放大器、滤波器、adc、dac等。装置1还具有经由适当的芯片外组件(未展示)连接到无线电芯片10的天线20。
56.存储器14存储由处理器13执行以控制无线温度传感器装置1的操作的软件。在使用中，处理器13使用i/o外围设备17间隔地提取来自温度计12的温度读数，并且将这些读数写入到存储器14。处理器13以周期性间隔(例如，每小时或每天)将日志发送到远程服务器。装置1还可以从远程服务器接收数据，例如确认消息、新的配置设置和固件更新。
57.首次通电时，无线电15将基于标准lte协议寻找要登记的cat-m1或nb-iot网络。无
线电15可配置(例如，由用户或分配器)成尝试使用cat-m1和nb-iot中的选择的一者进行登记，或其可尝试登记可用网络技术中的任一者。第一次登记特定网络2将需要无线电15从uicc 19获取国际移动用户识别码(imsi)并将此imsi传输到网络。然而，一旦登记，网络2就可以将guti分配给uicc 19上的usim应用。无线电15将guti(其体现本文所公开的身份数据)连同最后访问的已登记tai(其也可体现本文所公开的身份数据)一起写入usim上的ef_epsloci文件。无线电15还将例如标签的数据存储到装置存储器14，所述数据将与所接收的身份数据相关联的访问技术识别为“cat-m1”或“nb-iot”，或在一些实施例中存储到uicc 19上的应用(例如，作为ef_epsloci文件的扩展，或作为单独的文件)。此标签可采用任何合适的形式，并体现本文中所公开的访问技术识别信息。
58.当随后使用选择的访问技术向网络登记时，无线电15处理所存储的访问技术识别数据以确定与所存储的身份数据相关联的访问技术是否匹配当前选择的访问技术。如果匹配，则无线电将所存储的guti从usim发送到网络作为附加请求消息中的标识符。如果不匹配，则无线电发送imsi，或在一些实施例中其在第一次尝试中发送所存储的guti，但是如果第一次登记失败，则在第二次登记尝试中发送imsi。当访问技术匹配时，无线电15还可在附加请求中包含所存储的“最后访问的已登记tai”，但在访问技术改变时，在附加请求中不包含此所存储的数据。
59.图3和图4示出了ue装置1可在不同时间连接到lte-m1网络30和nb-iot网络31的这些过程。
60.在图3中，ue装置1在第一步骤32中发起登记lte-m1网络30。在第二步骤33中，装置1检查uicc 19是否将guti存储在usim应用的ef_epsloci文件中。通常将存在guti，但在第一次使用uicc 19时，或者由于某种原因数据被清除时，可能不会有guti。在此实例中，装置1确定未存储guti。因此，装置1使用其imsi登记34lte-m1网络30。一旦认证和登记，装置1就从lte-m1网络30接收guti，这里称为guti_1。装置1将guti_1写入35uicc 19上的ef_epsloci文件。装置在存储器19中存储一个值，所述值指示所存储的guti值是使用lte-m1访问技术从网络30接收的。
61.稍后，装置1从lte-m1网络30注销。举例来说，装置可任选地重启37。
62.稍后，装置1发起新的登记过程38。例如，由用户、或由装置1上的软件或配置设置、或由于网络可用性、或因素的组合选择相同的lte-m1网络30。装置1从uicc 19读取39guti_1。其还从存储器19或usim读取所存储的值且确定40guti_1与lte-m1访问技术相关联，且此仍为当前选择的技术，其在个例中是如此。在一些实施例中，步骤39和40的顺序当然可以颠倒。装置1接着使用guti_1标识符登记41lte-m1网络30(或不同的lte-m1网络)。一旦登记，装置就可能会接收到更新的guti-guti_2，其可存储42到uicc19，从而覆盖guti_1。如果由于某种原因登记失败，装置1可能会全部使用guti_1反复尝试登记。
63.在图4中，执行相同的初始步骤32-37，但是在此实例中，当装置1发起新登记138时，访问技术已经变为nb-iot。这可能是由于用户选择，或软件或配置选择，或网络运营商选择，或由于物理网络接近度，或多种因素的组合。
64.装置1从uicc 19读取139guti_1。其还从存储器19或usim读取所存储的值。其确定140guti_1与lte-m1访问技术相关联且这不是当前选择的技术。当然，在一些实施例中，步骤139和140的顺序可以颠倒，且如果无需读取guti就可以检查访问技术识别信息，则可以
省略读取139guti。
65.装置1接着再次使用imsi登记141nb-iot网络31，这是由于可拒绝guti_1标识符。一旦登记，装置就可能会接收到更新的guti-guti_3，其可存储42到uicc 19，从而覆盖guti_1。或者，在一些实施例中，装置1可尝试使用guti_1进行登记，但是如果登记失败，则可以在第二次和随后的尝试中使用imsi。
66.本领域的技术人员应当理解，本发明已经通过描述其一个或多个具体实施例来说明且不限于这些实施例；在所附权利要求的范围内，许多变化和修改是可能的。