Methods and apparatus of security update for SCG LTM in inter-CU scenario

Abstract

This disclosure describes methods and apparatus to support security update for SCG LTM, comprising the steps of: Receiving the SCG LTM configuration from network; Calculating the secondary key for target SN; Sending RRCReconfiguration complete message to target SN. In one embodiment, UE uses the sk-counter and security key to calculate the secondary key for candidate SN.In one embodiment, the sk-counter is provided by sk-counter list as indicated by the network. In different embodiments, the sk-counter list is provided per SN or per UE. In different embodiments, UE calculates the secondary key when receiving the SCG LTM configuration or when receiving the SCG LTM Cell switch MAC CE.

Description

METHODS AND APPARATUS OF SECURITY UPDATE FOR SCG LTM IN INTER-CU SCENARIOFIELD

[0001] The present disclosure relates generally to communication systems, and more particularly, the method of security update for SCG LTM in inter-CU scenario.BACKGROUND

[0002] In conventional network of 3rd generation partnership project (3GPP) 5G new radio (NR) , when the UE moves from the coverage area of one cell to another cell, at some point a serving cell change needs to be performed. Currently serving cell change is triggered by L3 measurements and is done by RRC signaling triggered by reconfiguration with synchronization for change of PCell and PSCell, as well as release / add for SCells when applicable. All cases involve complete L2 (and L1) resets, leading to longer latency, larger overhead and longer interruption time than beam switch mobility. In order to reduce the latency, overhead and interruption time during UE mobility, LTM (L1 L2-triggered Mobility) is introduced in Release 18 for different scenarios, including intra-DU / inter-DU inter-cell cell change, FR1 / FR2, intra-frequency / inter-frequency, and source and target cells may be synchronized or non-synchronized. In Rel-18 LTM, the NR DC cases of Pcell (MCG) change without SCG and PSCell (SCG) change without MN involvement are supported.

[0003] In the design of the procedure for LTM, the LTM preparation is performed before the cell switch. When the condition is met, a cell switch command is indicated to UE to trigger the cell switch procedure. During the preparation stage, configurations toward candidate cells are pre-configured by RRC message. However, the security update is not supported in Release 18 LTM and the security information is not included in the pre-configuration message. Therefore, the inter-CU scenario is not supported in Release 18 LTM for standalone case, nor for NR DC cases (MCG change or SCG change) .

[0004] In this invention, apparatus and mechanisms are sought to support security update for SCG LTM in inter-CU scenario.SUMMARY

[0005] The following presents a simplified summary of one or more aspects in order to provide a basic understanding of such aspects. This summary is not an extensive overview of all contemplated aspects, and is intended to neither identify key or critical elements of all aspects nor delineate the scope of any or all aspects. Its sole purpose is to present some concepts of one or more aspects in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented  later.

[0006] In an aspect of the disclosure, a method, a computer-readable medium, and an apparatus are provided. The apparatus may be a UE. In the SCG LTM preparation stage, UE receives RRCReconfiguration message indicated by network including SCG LTM configuration. In one embodiment, the network includes an sk-counter list in the RRCReconfiguration message. In one embodiment, UE calculates secondary keys for target SN by the configuration message. In one embodiment, UE sends RRCReconfiguration complete message by encrypting with the secondary key towards target SN for SCG LTM completion.

[0007] In one embodiment, UE removes the selected sk-counter and uses the first sk-counter in sk-counter list for subsequent SCG LTM. In one embodiment, UE is indicated for subsequent LTM by LTM Cell Switch Command MAC CE. UE performs the same behavior as described for SCG LTM as above for subsequent SCG LTM.

[0008] The security key for source gNB before LTM may also be referred to as a KgNB, a kgNB, a KgNB, a KNG-RAN, or by other terminology used in the art. The secondary security key for target SN may also be referred to as an S-KgNB, an s-kgNB, an S-KNG-RAN, a secondary key, or by other terminology used in the art. In one embodiment, the same secondary key is applied for any possible target SN indicated from candidate SNs. The sk-counter list may also be referred to as a sk-counter value list used in the art.

[0009] The SCG LTM Cell Switch Command MAC CE may also be referred to as a SCG cell switch command MAC CE, SCG LTM cell switch MAC CE, SCG LTM cell switch command or by other terminology used in the art. The RRCReconfiguration message used in SCG LTM preparation stage may also be referred to as a pre-configuration message, a SCG LTM configuration message, an SCG LTM pre-configuration message or by other terminology used in the art.

[0010] In one embodiment, the secondary key (s-KgNB) is calculated from the KgNB and sk-counter, as specified in 3GPP TS 33.501 (Security architecture and procedures for 5G system) and 3GPP TS 38.331 (Radio Resource Control protocol specification) . The process of calculating s-KgNB from kgNB and sk-counter is also referenced as KDF function in the above-mentioned specification.

[0011] The invention is not limited to 5G NR, it may also apply to other communication systems, such as 6G or further-generation communication systems.

[0012] To the accomplishment of the foregoing and related ends, the one or more aspects comprise the features hereinafter fully described and particularly pointed out in the claims. The following description and the annexed drawings set forth in detail certain illustrative features of the one or more aspects. These features are indicative, however, of but a few of the various ways  in which the principles of various aspects may be employed, and this description is intended to include all such aspects and their equivalents.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0013] Figure 1 illustrates an schematic system diagram illustrating an exemplary 5G new radio network in accordance with embodiments of the current invention.

[0014] Figure 2 illustrates an exemplary NR wireless system with centralization of the upper layers of the NR radio stacks in accordance with embodiments of the current invention.

[0015] Figure 3 illustrates an exemplary deployment scenario for inter-CU mobility in accordance with embodiments of the current invention.

[0016] Figure 4 illustrates an exemplary deployment for SCG LTM in inter-CU scenario in accordance with embodiments of the current invention.

[0017] Figure 5 illustrates an exemplary process for UE to calculate secondary key (i.e., S-KgNB) based on the configuration for inter-CU SCG LTM in accordance with embodiments of the current invention.

[0018] Figure 6 illustrates an exemplary process for UE to calculate secondary key (i.e., S-KgNB) for subsequent LTM in inter-CU scenario in accordance with embodiments of the current invention.

[0019] Figure 7 illustrates an exemplary flowchart for UE to update the secondary key to achieve security update for inter-CU SCG LTM cell switch in accordance with the embodiments of the current invention.DETAILED DESCRIPTION

[0020] The detailed description set forth below in connection with the appended drawings is intended as a description of various configurations and is not intended to represent the only configurations in which the concepts described herein may be practiced. The detailed description includes specific details for the purpose of providing a thorough understanding of various concepts. However, it will be apparent to those skilled in the art that these concepts may be practiced without these specific details. In some instances, well known structures and components are shown in block diagram form in order to avoid obscuring such concepts.

[0021] Several aspects of telecommunication systems will now be presented with reference to various apparatus and methods. These apparatus and methods will be described in the following detailed description and illustrated in the accompanying drawings by various blocks, components, circuits, processes, algorithms, etc. (collectively referred to as “elements” ) . These elements may be implemented using electronic hardware, computer software, or any combination thereof.  Whether such elements are implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system.

[0022] Aspects of the present disclosure provide methods, apparatus, processing systems, and computer readable mediums for NR (new radio access technology, or 5G technology) , 6G or other radio access technology. NR may support various wireless communication services. These services may have different quality of service (QoS) requirements e.g. latency and reliability requirements.

[0023] Figure 1 illustrates a schematic system diagram illustrating an exemplary wireless network in accordance with embodiments of the current invention. Wireless system includes one or more fixed base infrastructure units forming a network distributed over a geographical region. The base unit may also be referred to as an access point, an access terminal, a base station, a Node-B, an eNode-B, a gNB, or by other terminology used in the art. As an example, base stations serve a number of mobile stations within a serving area, for example, a cell, or within a cell sector. In some systems, one or more base stations are coupled to a controller forming an access network that is coupled to one or more core networks. gNB 1 and gNB 2 are base stations in NR, the serving area of which may or may not overlap with each other. As an example, UE1 or mobile station is only in the service area of gNB 1 and connected with gNB1. UE1 is connected with gNB1 only. gNB1 is connected with gNB 2 via Xn interface. UE 2 is in the overlapping service area of gNB1 and gNB2 and connected with gNB 1 and 2 as NR-DC (New Radio-Dual Connectivity) .

[0024] Figure 1 further illustrates simplified block diagrams for UE 2 and gNB 2, respectively. UE has an antenna, which transmits and receives radio signals. A RF transceiver, coupled with the antenna, receives RF signals from antenna, converts them to baseband signal, and sends them to processor. In one embodiment, the RF transceiver may comprise two RF modules (not shown) . A first RF module is used for transmitting and receiving on one frequency band, and the other RF module is used for different frequency bands transmitting and receiving which is different from the first transmitting and receiving. RF transceiver also converts received baseband signals from processor, converts them to RF signals, and sends out to antenna. Processor processes the received baseband signals and invokes different functional modules to perform features in UE. Memory stores program instructions and data to control the operations of mobile station. UE also includes multiple function modules that carry out different tasks in accordance with embodiments of the current invention.

[0025] An RRC State controller, which controls UE RRC state according to network’s command and UE conditions. RRC supports the following states, RRC_IDLE, RRC_CONNECTED and RRC_INACTIVE.

[0026] A DRB controller, which controls to establish / add, reconfigure / modify and release / remove a DRB based on different sets of conditions for DRB establishment, reconfiguration and release. A protocol stack controller, which manage to add, modify or remove the protocol stack for the DRB. The protocol Stack includes SDAP, PDCP, RLC, MAC and PHY layers.

[0027] In one embodiment, the SDAP layer supports the functions of transfer of data, mapping between a QoS flow and a DRB, marking QoS flow ID, reflective QoS flow to DRB mapping for the UL SDAP data PDUs, etc.

[0028] In one embodiment, the PDCP layer supports the functions of transfer of data, maintenance of PDCP SN, header compression and decompression using the ROHC protocol, ciphering and deciphering, integrity protection and integrity verification, timer-based SDU discard, routing for split bearer, duplication, re-ordering and in-order delivery; out of order delivery and duplication discarding.

[0029] In one embodiment, the RLC layer supports the functions of error correction through ARQ, segmentation and reassembly, re-segmentation, duplication detection, re-establishment, etc. In one embodiment, a new procedure for RLC reconfiguration is performed, which can reconfigure the RLC entity to be associated to one or two logical channels.

[0030] In one embodiment, the MAC layer supports the following functions: mapping between logical channels and transport channels, multiplexing / demultiplexing, HARQ, radio resource selection, etc.

[0031] In one embodiment, there are two PDCP, RLC and MAC entities for inter-CU LTM. The PDCP, RLC and MAC entities are associated to the first and the second cell respectively. In one embodiment, the first cell is the source cell and the second cell is the target cell. In one embodiment, UE is switched back and forth between the first and second cell. If UE is switched back from the second cell to the first cell, the second cell is considered as source cell and the first cell is considered as the target cell. In one embodiment, different cells belong to different gNBs.

[0032] Similarly, gNB2 has an antenna, which transmits and receives radio signals. A RF transceiver, coupled with the antenna, receives RF signals from antenna, converts them to baseband signals, and sends them to the processor. RF transceiver also converts received baseband signals from the processor, converts them to RF signals, and sends out to antenna. The processor processes the received baseband signals and invokes different functional modules to perform features in gNB2. Memory stores program instructions and data to control the operations of gNB2. gNB2 also includes multiple function modules that carry out different tasks in accordance with embodiments of the current invention.

[0033] A RRC State controller, which performs access control for the UE.

[0034] A DRB controller, which controls to establish / add, reconfigure / modify and release / remove a DRB based on different sets of conditions for DRB establishment, reconfiguration and release. A protocol stack controller, which manage to add, modify or remove the protocol stack for the DRB. The protocol Stack includes PDCP, RLC, MAC and PHY layers.

[0035] Figure 2 illustrates an exemplary NR wireless system with centralization of the upper layers of the NR radio stacks in accordance with embodiments of the current invention. Different protocol split options between Central Unit and lower layers of gNB nodes may be possible. The functional split between the Central Unit and lower layers of gNB nodes may depend on the transport layer. Low performance transport between the Central Unit and lower layers of gNB nodes can enable the higher protocol layers of the NR radio stacks to be supported in the Central Unit, since the higher protocol layers have lower performance requirements on the transport layer in terms of bandwidth, delay, synchronization and jitter. In one embodiment, SDAP and PDCP layer are located in the central unit, while RLC, MAC and PHY layers are located in the distributed unit.

[0036] Figure 3 illustrates an exemplary deployment scenario for inter-CU mobility in accordance with embodiments of the current invention. Two CUs (Central Unit) are connected to one core network through NG interface. Two CUs are connected to each other through Xn interface. One CU is connected to two DUs (Distributed Unit) through the F1 interface, and two DUs are connected to multiple RUs respectively. A cell may consist of a range covered by one or more RUs under the same DU. In this scenario, a UE is moving from the edge of one cell to another cell, which two belong to different CU. The protocol stack including PDCP, RLC, MAC are different in two CUs and corresponding DUs. Inter-CU SCG LTM can be used in this scenario to replace the legacy SCG mobility to reduce the interruption and signaling overhead and improve the throughput of UE. In one embodiment, security update procedure is introduced in inter-CU SCG LTM.

[0037] Figure 4 illustrates an exemplary deployment for SCG LTM in inter-CU scenario in accordance with embodiments of the current invention. In this scenario, an UE is going to switch from one SN to another SN, which two belong to different CUs. In different embodiments, the SN may belong to the same or different RAT. The protocol stack including PDCP, RLC, MAC is different in two CUs and corresponding DUs. In one embodiment, the SCG LTM is initiated by SN without MN involvement. In one embodiment, the SRB3 signaling is used for SN initiated SCG LTM and the signaling is transferred from SN to UE. In another embodiment, the SRB3 signaling is used for SN-initiated SCG LTM and the signaling is transferred from SN to MN, then transferred from MN to UE. Regardless of whether SRB3 is used, the signaling can be considered as originate from the SN and terminate at the UE, or originate from the UE and terminate at SN  node.

[0038] In the design of the security update procedure for SCG handover procedure in NR, the source SN initiates a RRCReconfiguration message to UE including SCG configuration. In one embodiment, the SCG configuration includes sk-counter value for SCG handover. The sk-counter value is further used to calculate S-KgNB for target SN, and UE further derives KRRCenc and KUPenc keys for ciphering and integrity protection algorithms from the S-KgNB.

[0039] For subsequent CPAC, in one embodiment, the network configures an sk-counter value list for UE for the subsequent SCG change. The UE uses the first unused sk-counter value for S-KgNB generation for SCG change, based on the sk-counter value list provided by the network.

[0040] Figure 5 illustrates an exemplary process for UE to calculate the secondary key (i.e., S-KgNB) based on the configuration for inter-CU SCG LTM in accordance with embodiments of the current invention. In one embodiment, the SCG LTM is initiated from SN without MN involvement. The SNs described above and shown in the figure may be different gNBs, or different cells of the same CU / DU. The candidate SNs in the RRCReconfiguration message may come from either of these two, or a combination of both. In LTM preparation stage, UE receives the RRCReconfiguration message from the source SN. In one embodiment, sk-counter value lists are included in the RRCReconfiguration message per SN for LTM preparation. In one embodiment, a sk-counter value list is included in the RRCReconfiguration message for all candidate SNs. In one embodiment, UE calculates secondary key (i.e., S-KgNB) for candidate SN by the sk-counter and security key of MN. In one embodiment, the sk-counter which UE used is chosen as the first unused sk-counter from sk-counter value list provided by the network. In one embodiment, UE stores secondary key for any target SN until LTM execution.

[0041] The target SN as shown in the figure is chosen from the candidate SNs as indicated by SCG LTM Cell switch MAC CE by the network. In one embodiment, all SN use the same secondary key, and secondary key of candidate SN and secondary key of any target SN have the same meaning used in the art.

[0042] In LTM execution and LTM completion stage, UE is indicated with the target SN by SCG LTM Cell switch Command MAC CE. In one embodiment, UE calculates the S-KgNB for candidate SN when UE receives the RRCReconfiguration message in SCG LTM preparation stage. In another embodiment, UE calculates the S-KgNB when UE receives the SCG LTM Cell Switch MAC CE in SCG LTM execution stage. In one embodiment, UE send RRCReconfiguration complete message to the target SN by encrypting with the secondary key for LTM completion.

[0043] Figure 6 illustrates an exemplary process for UE to calculate secondary key (i.e., S- KgNB) for subsequent LTM in inter-CU scenario in accordance with embodiments of the current invention. The first three steps of the process (initial SCG LTM) described in this figure align with those in Figure 5 and will not be reiterated here. The description will commence from the fourth step. In one embodiment, UE removes the used sk-counter after calculating S-KgNB and chooses the first unused sk-counter value in sk-counter list. In one embodiment, UE calculates the S-KgNB for subsequent SCG LTM. For any subsequent SCG LTM, UE sends RRCReconfiguration complete message to the target SN by encrypting with the secondary key of target SN for LTM completion.

[0044] In one embodiment, UE calculates S-KgNB and stores it for possible subsequent LTM in the future when UE calculates the last S-KgNB for the last SCG LTM. In another embodiment, UE calculates the S-KgNB for subsequent LTM when UE receives the indication for subsequent LTM (i.e., the SCG LTM Cell Switch MAC CE) .

[0045] Figure 7 illustrates an exemplary flowchart for UE to update the secondary key to achieve security update for inter-CU SCG LTM cell switch in accordance with the embodiments of the current invention. In one embodiment, the SCG LTM is initiated from SN without MN involvement. In one embodiment, the SN described in the figure refers to different CUs, including source SN and target SN as mentioned in the art. In SCG LTM preparation stage, the SN initiates the procedure and RRCReconfiguration message is then forwarded to UE contains SCG LTM configuration. In one embodiment, sk-counter list is included in the SCG LTM configuration to UE.In one embodiment, an indication is included in the SCG LTM configuration per candidate SN to indicate whether the SN belongs to a different CU.

[0046] In one embodiment, the sk-counter list is provided per UE. UE calculates secondary key (i.e., S-KgNB) for candidate SN by the sk-counter and security key of source gNB. In one embodiment, the sk-counter is chosen from the first unused sk-counter from the sk-counter list provided in SCG LTM configuration.

[0047] In another embodiment, the sk-counter list is provided to UE per SN. UE calculates the secondary keys (i.e., S-KgNB) for candidate SNs by the sk-counter lists provided per SN in SCG LTM configuration. In one embodiment, UE stores all S-KgNB keys for all candidate SNs until LTM execution. In one embodiment, UE calculates the secondary key for target SN by the sk-counter and security key of source gNB, for which the target SN is indicated by the SCG LTM cell switch command MAC CE.

[0048] In early sync stage, in one embodiment, the behavior of UE is consistent with the flowchart for Rel-18 SCG LTM, without additional behaviors.

[0049] In SCG LTM execution and completion stage, UE generates RRCReconfiguration complete message which is then forwarded to the target SN for LTM completion. In one  embodiment, the RRCReconfiguration complete message is encrypting with the S-KgNB of target SN.

[0050] In one embodiment, UE calculates the S-KgNB for subsequent SCG LTM. In one embodiment, UE removes the used sk-counter after calculating S-KgNB and choose the first unused sk-counter value in the sk-counter list. In one embodiment, UE calculates the S-KgNB for subsequent SCG LTM when UE receives the indication for subsequent LTM. In another embodiment, UE calculates the S-KgNB for subsequent SCG LTM preparation before receiving the indication and stores the calculated S-KgNB.

[0051] In one embodiment, the security update procedure for SCG LTM is not only for inter-CU scenario, but also for intra-CU scenario. In one embodiment, the network includes the sk-counter list in SCG LTM configuration and UE performs the same security update behavior as inter-CU scenario as describe above.

[0052] It is understood that the specific order or hierarchy of blocks in the processes  / flowcharts disclosed is an illustration of exemplary approaches. Based upon design preferences, it is understood that the specific order or hierarchy of blocks in the processes  / flowcharts may be rearranged. Further, some blocks may be combined or omitted. The accompanying method claims present elements of the various blocks in a sample order, and are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.

[0053] The previous description is provided to enable any person skilled in the art to practice the various aspects described herein. Various modifications to these aspects will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other aspects. Thus, the claims are not intended to be limited to the aspects shown herein, but is to be accorded the full scope consistent with the language claims, wherein reference to an element in the singular is not intended to mean “one and only one” unless specifically so stated, but rather “one or more. ” The word “exemplary” is used herein to mean “serving as an example, instance, or illustration. ” Any aspect described herein as “exemplary” is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other aspects. Unless specifically stated otherwise, the term “some” refers to one or more. Combinations such as “at least one of A, B, or C, ” “one or more of A, B, or C, ” “at least one of A, B, and C, ” “one or more of A, B, and C, ” and “A, B, C, or any combination thereof” include any combination of A, B, and / or C, and may include multiples of A, multiples of B, or multiples of C. Specifically, combinations such as “at least one of A, B, or C, ” “one or more of A, B, or C, ” “at least one of A, B, and C, ” “one or more of A, B, and C, ” and “A, B, C, or any combination thereof” may be A only, B only, C only, A and B, A and C, B and C, or A and B and C, where any such combinations may contain one or more member or members of A, B, or C. All structural and functional equivalents to the elements of the various aspects described throughout  this disclosure that are known or later come to be known to those of ordinary skill in the art are expressly incorporated herein by reference and are intended to be encompassed by the claims. Moreover, nothing disclosed herein is intended to be dedicated to the public regardless of whether such disclosure is explicitly recited in the claims. The words “module, ” “mechanism, ” “element, ” “device, ” and the like may not be a substitute for the word “means. ” As such, no claim element is to be construed as a means plus function unless the element is expressly recited using the phrase “means for. ”

[0054] While aspects of the present disclosure have been described in conjunction with the specific embodiments thereof that are proposed as examples, alternatives, modifications, and variations to the examples may be made. Accordingly, embodiments as set forth herein are intended to be illustrative and not limiting. There are changes that may be made without departing from the scope of the claims set forth below.

Claims

1.A method for UE to support security update for SCG LTM, comprising the steps of:Receiving the SCG LTM configuration from networkCalculating the secondary key for target SNSending RRCReconfiguration complete message to target SN.2.The method of claim 1, wherein the SCG LTM configuration further contains a sk-counter list.3.The method of claim 1, wherein the SCG LTM configuration further contains sk-counter lists per candidate SNs.4.The method of claim 1, further comprising UE calculates the secondary key from sk-counter and the security key of MN.5.The method of claim 4, wherein the sk-counter is selected as the first unused sk-counter value from the sk-counter list indicated by the network.6.The method of claim 4, further comprising UE stores the calculated secondary key for SCG LTM execution.7.The method of claim 4, wherein UE calculated the secondary key when receiving the SCG LTM cell switch command MAC CE from network.8.The method of claim 1, further comprising UE receives the indication which indicates whether the candidates SNs belong to different CU in SCG LTM configuration.9.The method of claim 1, wherein the RRCReconfiguration complete message sent by UE is encrypted with the secondary key for target SN.10.The method of claim 1, further comprising UE removes the used sk-counter and uses the first unused sk-counter in sk-counter list to calculate secondary key for subsequent SCG LTM.11.The method of claim 10, wherein the UE calculates secondary key for subsequent SCG LTM before receiving the SCG LTM cell switch MAC CE.12.A method for network to support security update of UE for SCG LTM, by indicating sk-counter list in SCG LTM configuration to UE.13.The method of claim 12, wherein the sk-counter list is provided per UE.14.The method of claim 12, wherein the sk-counter list is provided per candidate SN.15.The method of claim 12, further comprising network indicating whether candidate SNs belongs to different CUs in SCG LTM configuration to UE.16.The method of claim 12, wherein network indicates UE to perform security update in inter-CU scenario.17.The method of claim 12, wherein network indicates UE to perform security update in intra-CU scenario.

Images