Method, device, and system for UE registration in wireless networks using satellites

Abstract

This disclosure relates generally to a method, device, and system for registering and authenticating a UE in a wireless network with satellites deployed. One method performed by a first wireless node may include receiving, from a first wireless device, a first message for registering with a core network, the first message carrying a first identifier of the first wireless device, the first identifier belonging to a first type; transmitting, to the first wireless device, a second message to request a second identifier of the first wireless device, the second message carrying an indicator indicating a type of the second identifier, wherein the second identifier belonging to a second type which is different from the first type; and receiving, from the first wireless device, the second identifier.

Description

METHOD, DEVICE, AND SYSTEM FOR UE REGISTRATION IN WIRELESS NETWORKS USING SATELLITESTECHNICAL FIELD

[0001] This disclosure is directed generally to wireless communications, and particularly to a method, device, and system for registering and authenticating a User Equipment (UE) in a wireless network, such as a 3G, 4G, 5G, or 6G wireless network, with satellites deployed.BACKGROUND

[0002] To satisfy the demands of the unprecedented growth of mobile subscribers and large number of novel services, the wireless communication networks require continuous expansion and improvement, to enhance mobility support and increase service coverage, which leads to the integration of satellites into wireless communication networks. Developing efficient and robust authentication mechanisms that account for satellite components is critical to provide secure communication between UE and wireless networks, and to protect the credentials of the UE.SUMMARY

[0003] This disclosure is directed to a method, device, and system for registering and authenticating a UE in a wireless network, such as a 3G, 4G, 5G, or 6G wireless network, with satellites deployed.

[0004] In some embodiments, a method performed by a first wireless communication node (or wireless node, for the sake of simplicity) is disclosed. The method may include: receiving, from a first wireless device, a first message for registering with a core network, the first message carrying a first identifier of the first wireless device, the first identifier belonging to a first type; transmitting, to the first wireless device, a second message to request a second identifier of the first wireless device, the second message carrying an  indicator indicating a type of the second identifier, wherein the second identifier belonging to a second type which is different from the first type; and receiving, from the first wireless device, the second identifier.

[0005] In some embodiments, there is a wireless communication node, a network element, a Wireless Receive / Transmit Unit (WRTU) , or a network node comprising a processor and a memory, wherein the processor is configured to read code from the memory and implement any methods recited in any of the embodiments.

[0006] In some embodiments, a computer program product comprising a computer-readable program medium code stored thereupon, the code, when executed by a processor, causing the processor to implement any method recited in any of the embodiments.

[0007] The above embodiments and other aspects and alternatives of their implementations are described in greater detail in the drawings, the descriptions, and the claims below.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0008] FIG. 1 shows an example wireless communication network.

[0009] FIG. 2 shows an example wireless network node.

[0010] FIG. 3 shows an example user equipment.

[0011] FIG. 4 shows an example non-terrestrial network deployment of a wireless network.

[0012] FIG. 5 shows an example non-terrestrial network operating in a Store &Forwarding (S&F) mode.

[0013] FIG. 6 shows an example attach / registration procedure using an interim GUTI with satellites deployed.

[0014] FIG. 7 shows an example attach / registration procedure without using an interim  GUTI.

[0015] FIG. 8 shows an example attach / registration procedure using satellites sharing information.

[0016] FIG. 9 shows an example information sharing pool formed by multiple satellites.DETAILED DESCRIPTION

[0017] Wireless Communication Network

[0018] FIG. 1 shows an exemplary wireless communication network 100 that includes a core network 110 and a radio access network (RAN) 120. The core network 110 further includes at least one Mobility Management Entity (MME) 112 and / or at least one Access and Mobility Management Function (AMF) . Other functions that may be included in the core network 110 are not shown in FIG. 1. The RAN 120 further includes multiple base stations, for example, base stations 122 and 124. The base stations may include at least one evolved NodeB (eNB) for 4G LTE, an enhanced LTE eNB (ng-eNB) , or a Next generation NodeB (gNB) for 5G New Radio (NR) , or any other type of signal transmitting / receiving device such as a UMTS NodeB. The eNB 122 communicates with the MME 112 via an S1 interface. Both the eNB 122 and gNB 124 may connect to the AMF 114 via an Ng interface. Each base station manages and supports at least one cell. For example, the base station gNB 124 may be configured to manage and support cell 1, cell 2, and cell 3.

[0019] The gNB 124 may include a central unit (CU) and at least one distributed unit (DU) . The CU and the DU may be co-located in a same location, or they may be split in different locations. The CU and the DU may be connected via an F1 interface. Alternatively, for an eNB which is capable of connecting to the 5G network, it may also be similarly divided into a CU and at least one DU, referred to as ng-eNB-CU and ng-eNB-DU, respectively. The ng-eNB-CU and the ng-eNB-DU may be connected via a W1 interface.

[0020] The wireless communication network 100 may include one or more tracking areas. A tracking area may include a set of cells managed by at least one base station. For example,  tracking area 1 labeled as 140 includes cell 1, cell 2, and cell 3, and may further include more cells that may be managed by other base stations and not shown in FIG. 1. The wireless communication network 100 may also include at least one UE 160. The UE may select a cell among multiple cells supported by a base station to communication with the base station through Over the Air (OTA) radio communication interfaces and resources, and when the UE 160 travels in the wireless communication network 100, it may reselect a cell for communications. For example, the UE 160 may initially select cell 1 to communicate with base station 124, and it may then reselect cell 2 at certain later time point. The cell selection or reselection by the UE 160 may be based on wireless signal strength / quality in the various cells and other factors.

[0021] The wireless communication network 100 may be implemented as, for example, a 2G, 3G, 4G / LTE, or 5G cellular communication network. Correspondingly, the base stations 122 and 124 may be implemented as a 2G base station, a 3G NodeB, an LTE eNB, or a 5G NR gNB. The UE 160 may be implemented as mobile or fixed communication devices which are capable of accessing the wireless communication network 100. The UE 160 may include but is not limited to mobile phones, laptop computers, tablets, personal digital assistants, wearable devices, Internet of Things (IoT) devices, MTC / eMTC devices, distributed remote sensor devices, roadside assistant equipment, XR devices, and desktop computers. The UE 160 may also be generally referred to as a wireless communication device, or a wireless terminal. The UE 160 may support sidelink communication to another UE via a PC5 interface.

[0022] While the description below focuses on cellular wireless communication systems as shown in FIG. 1, the underlying principles are applicable to other types of wireless communication systems for paging wireless devices. These other wireless systems may include but are not limited to Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, and WiMax networks.

[0023] FIG. 2 shows an example of electronic device 200 to implement a network base station (e.g., a radio access network node) , a core network (CN) , a Wireless Receive Transmit Unit (WRTU) , a satellite, a wireless node, and / or an operation and maintenance (OAM) .  Optionally in one implementation, the example electronic device 200 may include radio transmitting / receiving (Tx / Rx) circuitry 208 to transmit / receive communication with UEs and / or other base stations. Optionally in one implementation, the electronic device 200 may also include network interface circuitry 209 to communicate the base station with other base stations and / or a core network, e.g., optical or wireline interconnects, Ethernet, and / or other data transmission mediums / protocols. The electronic device 200 may optionally include an input / output (I / O) interface 206 to communicate with an operator or the like.

[0024] The electronic device 200 may also include system circuitry 204. System circuitry 204 may include processor (s) 221 and / or memory 222. Memory 222 may include an operating system 224, instructions 226, and parameters 228. Instructions 226 may be configured for the one or more of the processors 221 to perform the functions of the network node. The parameters 228 may include parameters to support execution of the instructions 226. For example, parameters may include network protocol settings, bandwidth parameters, radio frequency mapping assignments, and / or other parameters.

[0025] FIG. 3 shows an example of an electronic device to implement a terminal device 300 (for example, a user equipment (UE) ) . The UE 300 may be a mobile device, for example, a smart phone or a mobile communication module disposed in a vehicle. The UE 300 may include a portion or all of the following: communication interfaces 302, a system circuitry 304, an input / output interfaces (I / O) 306, a display circuitry 308, and a storage 309. The display circuitry may include a user interface 310. The system circuitry 304 may include any combination of hardware, software, firmware, or other logic / circuitry. The system circuitry 304 may be implemented, for example, with one or more systems on a chip (SoC) , application specific integrated circuits (ASIC) , discrete analog and digital circuits, and other circuitry. The system circuitry 304 may be a part of the implementation of any desired functionality in the UE 300. In that regard, the system circuitry 304 may include logic that facilitates, as examples, decoding and playing music and video, e.g., MP3, MP4, MPEG, AVI, FLAC, AC3, or WAV decoding and playback; running applications; accepting user inputs; saving and retrieving application data; establishing, maintaining, and terminating cellular phone calls or data connections for, as one example, internet connectivity; establishing,  maintaining, and terminating wireless network connections, Bluetooth connections, or other connections; and displaying relevant information on the user interface 310. The user interface 310 and the inputs / output (I / O) interfaces 306 may include a graphical user interface, touch sensitive display, haptic feedback or other haptic output, voice or facial recognition inputs, buttons, switches, speakers and other user interface elements. Additional examples of the I / O interfaces 306 may include microphones, video and still image cameras, temperature sensors, vibration sensors, rotation and orientation sensors, headset and microphone input  / output jacks, Universal Serial Bus (USB) connectors, memory card slots, radiation sensors (e.g., IR sensors) , and other types of inputs.

[0026] Referring to FIG. 3, the communication interfaces 302 may include a Radio Frequency (RF) transmit (Tx) and receive (Rx) circuitry 316 which handles transmission and reception of signals through one or more antennas 314. The communication interface 302 may include one or more transceivers. The transceivers may be wireless transceivers that include modulation / demodulation circuitry, digital to analog converters (DACs) , shaping tables, analog to digital converters (ADCs) , filters, waveform shapers, filters, pre-amplifiers, power amplifiers and / or other logic for transmitting and receiving through one or more antennas, or (for some devices) through a physical (e.g., wireline) medium. The transmitted and received signals may adhere to any of a diverse array of formats, protocols, modulations (e.g., QPSK, 16-QAM, 64-QAM, or 256-QAM) , frequency channels, bit rates, and encodings. As one specific example, the communication interfaces 302 may include transceivers that support transmission and reception under the 2G, 3G, BT, WiFi, Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) , High Speed Packet Access (HSPA) +, 4G  / Long Term Evolution (LTE) , 5G (also referred to as New Radio, or 5G NR) , and 6G standards. The techniques described below, however, are applicable to other wireless communications technologies whether arising from the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) , GSM Association, 3GPP2, IEEE, or other partnerships or standards bodies.

[0027] Referring to FIG. 3, the system circuitry 304 may include one or more processors 321 and memories 322. The memory 322 stores, for example, an operating system 324, instructions 326, and parameters 328. The processor 321 is configured to execute the  instructions 326 to carry out desired functionality for the UE 300. The parameters 328 may provide and specify configuration and operating options for the instructions 326. The memory 322 may also store any BT, WiFi, 3G, 4G, 5G, 6G or other data that the UE 300 will send, or has received, through the communication interfaces 302. In various implementations, a system power for the UE 300 may be supplied by a power storage device, such as a battery or a transformer.

[0028] Non-terrestrial Network

[0029] In certain areas such as mountains, deserts, oceans, etc., wireless communication network deployments may be expensive and difficult. However, with the advancement of science and technology, there is a great demand of data collections and communications in these remote regions. For example, there may be a need to collect meteorological data at a mountain peak or desert.

[0030] In non-terrestrial network (NTN) deployments, satellite (s) may provide signal coverage to a large area even in the remote regions. The non-terrestrial network may be deployed in addition to a terrestrial network, thereby further extending coverage of, for example a terrestrial cellular network. The NTN may be deployed to enhance network resilience in scenarios such as disaster recovery or emergency communications. Additionally, NTN may play an important role in IoT deployments, and mission-critical services, and therefore extend the business of network operators.

[0031] FIG. 4 shows an example non-terrestrial network (NTN) 400 that provides wireless network access to a UE. In the non-terrestrial network 400, a satellite 402 provides communication links for the ground areas. Similar to a traditional cellular network, the covered ground areas may be divided into cells, or more specifically, satellite cells, such as cells 1 to 4 as shown in FIG. 4. These cells may provide signal coverage for the UE. A radio link between satellite and UE may be referred to as a service link. The satellite 402 may generate several beams over a given service area bounded by its field of view. The footprints of the beams may be of elliptic shapes.

[0032] The satellite 402 may be placed into, for example, Low-Earth Orbit (LEO) , or Geostationary Earth Orbit (GEO) . There is no limitation on the types of satellites that may be used in this disclosure. The geostationary Earth orbit may be a circular orbit at 35, 786 km (kilometer) above the earth's equator and following the direction of the Earth's rotation. A GEO satellite in such an orbit may have an orbital period equal to the Earth's rotational period and thus appears motionless, at a fixed position in the sky, to ground observers. The typical beam footprint size of the GEO is about 200-3500 km. The low Earth Orbit may be an orbit around the earth with an altitude between 300 km to 1500 km. A LEO satellite in such an orbit encircle around the earth with the speed of, for example, 7.56 km per second. The beam footprint size of LEO may be 50 km to 1000 km.

[0033] The NTN 400 may include an NTN gateway 404 which may be an earth station located at the surface of earth, and providing sufficient RF power and RF sensitivity for accessing the satellite 402. The NTN Gateway 404 may be a transport network layer (TNL) node and may provide access to, for example, a core network, a radio access network, or a data network. The wireless link between the NTN Gateway 404 and satellite 402 may be referred to as a feeder link.

[0034] Compared with traditional base station which is fixed on the ground, a satellite may be moving around its orbit. In some example implementations, the NTN may be operated in a Store and Forward (S&F) mode. FIG. 5 shows an example S&F mode. As shown in FIG. 5, under S&F mode, the end-to-end exchange of signaling / data traffic is handled as a combination of two steps (Steps A and B in FIG. 5) which are not concurrent in time. In Step A (or first stage) , signaling / data exchange between the UE and the satellite takes place, without the satellite being simultaneously connected to the ground network (e.g., the gateway 504, the core network) . That is, satellite 502 is able to operate the service link (s) without an active feeder link connection. In this stage, communication may be limited to the satellite and UE. In Step B (or second stage) , connectivity between the satellite and the ground network is established so that communication between the satellite and the ground network can now take place. Therefore, due to the movement of satellite 502, the state of satellite 502 changes from being connected to the UE in step A to being connected to the  ground network in step B. For example, satellite 502 is able to buffer uplink data from UE in step A and then forward the uplink data to the ground network in step B. For another example, satellite 502 may have buffered downlink data for the UE when it has feeder link connection before step A. Then in step A, satellite 502 may forward the buffered downlink data to the UE. Note that data may generally include control data (e.g., for signaling) and payload data.

[0035] There are special challenges in implementing an NTN network due to its unique characteristics. This is especially true for a procedure that requires multiple steps with time delay between these steps. For example, a UE may initiate an attach or registration procedure with the core network (or a core network node) , which involves satellite (s) and a core network node, such as a Mobility Management Entity (MME) or an Access and Mobility Function (AMF) . First, a satellite, upon receiving the attach / registration request from the UE, may not have access or connectivity to the core network. Therefore, the satellite may need to store the request for a later delivery to the core network once the core network is reachable (e.g., when a feeder link between the satellite and the core network is established) . Second, a response from the core network may need to be stored by a satellite first (due to UE not reachable) , for a later delivery to the UE when the UE is reachable (e.g., when a service link is established) . Note that in these steps, the satellite receiving the initial attach / registration request may be different from the satellite processing the response from the core network.

[0036] Consequently, a single procedure may necessitate multiple steps involving several satellites. This may present a security challenge or security risk, as sensitive UE credentials, including UE identity information, may need to be transmitted to and / or stored by multiple satellites during the course of a single procedure.

[0037] Moreover, an additional consideration is the latency introduced by the potential unavailability of feeder links and / or service links. This latency can result in extended time required for completing a procedure.

[0038] In this disclosure, various embodiments are disclosed, aiming to address the aforementioned issues relates to authenticating and / or registering a UE in a wireless network, such as an NTN, with satellites employed. For example, methods specifically adapted to the NTN environment for coordinating multiple satellites are described. These methods are designed to enable the execution of a single procedure across multiple satellites in a coordinated manner, while simultaneously mitigating security risks associated with transmitting sensitive UE information in the NTN.

[0039] Interim GUTI in S&F Operation

[0040] In a mobile communication system (e.g., 6G, 5G, 4G LTE, 3G UMTS, etc. ) , to start a session (e.g., a Packet Data Unit (PDU) session) , the user equipment (UE) and the network must establish Non-Access Stratum (NAS) level security first to ensure protection. In certain implementations involving NTNs that employ S&F satellite operations, a satellite 1 (SAT1) may assign an interim Global Unique Temporary Identifier (GUTI) to the UE. This interim GUTI is then used in NAS message (s) in an unprotected manner, (i.e., without encryption or integrity protection) . Specifically, the interim GUTI may be synchronized to a ground-based core network node (e.g., MME, or AMF) . When SAT1 moves away and no longer provides coverage or service to the UE, and the UE is covered by satellite 2 (SAT2) , this interim GUTI may be used by SAT2 to page the UE (note that the paging may be triggered by a NAS message stored by the SAT2) .

[0041] FIG. 6 shows an example procedure using the interim GUTI as described above. In FIG. 6, SAT1 and SAT2 may communicate with a UE using wireless signal and may generally refer to at least one of following:

[0042] ● a satellite, or a portion of the satellite;

[0043] ● a wireless node (e.g., WRTU) being deployed in a satellite.

[0044] The procedure may include following steps.

[0045] Step 1. The UE sends an Attach Request message (or a registration request message) to  SAT1, to register with the network and create communication sessions. Note that the Attach Request message is used in FIG. 6 as an example. The method also applies to other messages, such as Registration Request message.

[0046] Step 2. For this procedure (attach / registration) , the SAT1 may assign an interim GUTI to the UE. Th interim GUTI may act as a temporary identifier to maintain the current session, even if the connection with SAT1 is lost. The UE will store the interim GUTI for future use.

[0047] Step 3. The ground-based core network node (CN node) may be currently un-reachable. for future transmission once the ground-based CN node is reachable. The CN node may include, for example, an MME, or an AMF.

[0048] For example, when receiving the attach / registration request, the SAT1 may first check whether the ground-based CN node is reachable. If a connection is not established between SAT1 and the CN node, the SAT1 may store the Attach Request for a later delivery.

[0049] Step 4. Once the CN node becomes reachable, the SAT1 may send the Attach Request message to it, carrying the interim GUTI.

[0050] Step 5. Upon receiving the attach request, and when the CN node needs to proceed with the authentication, it may send an Authentication Data Request message to a Home Subscriber Server (HSS) , or an AUSF, and receive an Authentication Information Request as a response. Based on the response, the CN node may construct an Authentication Request message to be sent to a satellite. In this step, there is a chance that when the Authentication Request message is constructed, there is no satellite that is reachable to the CN node. Therefore, in this case, the CN node may store the Authentication Request message for future transmission.

[0051] Step 6. When a new connection between SAT2 and the CN node is established, the CN node may send the Authentication Request message to SAT2, which may carry the interim GUTI.

[0052] Step 7. The UE is not reachable (e.g., there is no service link established between UE and  SAT2) . The SAT2 stores the Authentication Request message until the UE is reachable.

[0053] Step 8. Once the UE becomes reachable to SAT2, SAT2 may page the UE by using the interim GUTI, which is assigned to the UE in step 2.

[0054] Step 9. The UE may identify that the paging message is intended for it based on the interim GUTI, and will reply back to SAT2 by sending an Attach Request carrying the interim GUTI.

[0055] Step 10. The SAT2 may use the interim GUTI carried in the Attach Request to lookup the Authentication Request message for UE, which is stored in step 7.

[0056] Step 11. The SAT2 may respond with the stored Authentication Request message to the UE.

[0057] Step 12. The UE and the network may proceed to finish the Attach / Registration procedure.

[0058] In this example implementation, there are some potential issues. When the interim GUTI is assigned in step 2, the message containing the interim GUTI is an unprotected NAS message, and the interim GUTI is sent in clear text. This makes it vulnerable to interception by a malicious / fake base station. If a malicious base station intercepts the interim GUTI of the UE, it may exploit this information and use the information to, for example, track the UE's movements and activities.

[0059] In this disclosure, various embodiments are described, aiming to solve the above discussed issues.

[0060] Embodiment 1: Attach / Registration Procedure for S&F Satellite Operation-No Information Sharing between Satellites (SATs)

[0061] In this embodiment, to complete a procedure, such as an attach / registration procedure, multiple SATs are employed. No connection or communication among these SATs are required, and these SATs operate in a relay manner. To complete a procedure, one SAT may assume responsibility from a previous SAT, executing a subset of the required tasks  in the procedure. During the procedure, no satellite assigned interim GUTI is used. Instead, UE may initiate the attach / registration by using its GUTI or 5G-GUTI.

[0062] The exemplary steps for this embodiment are described in details below with reference to FIG. 7. An exemplary method may include a portion or all of the following steps.

[0063] Step 1. The UE sends an Attach Request message (or a registration request message) to SAT1, to register with the network and create communication sessions. The request message may carry the GUTI or the 5G GUTI of the UE.

[0064] Note the Attach Request message is used here as an example. The method also applies to other messages, such as a Registration Request message.

[0065] Step 2. Once receives the GUTI / 5G-GUTI in the Attach Request or the Registration Request, the SAT1 may send an identity request to the UE, to request UE identity. The identity request message may carry an id type parameter indicating the identity type of the UE identity requested. For example, the id type may be set to International Mobile Subscriber Identity (IMSI) , indicating that IMSI of the UE is requested.

[0066] Step 3. The UE may respond with an Identity Response, which may carry the IMSI of UE.

[0067] Step 4. The ground-based CN node may be currently un-reachable. The SAT1 may store the Attach / Registration Request (including at least one of: IMSI of the UE, GUTI / 5G-GUTI of the UE) for future transmission once the ground-based CN node is reachable.

[0068] The CN node may include, for example, an MME, or an AMF.

[0069] For example, when receiving the attach / registration request, the SAT1 may first check whether the ground-based CN node is reachable. If a connection is not established between SAT1 and the CN node, the SAT1 may store the Attach / Registration Request.

[0070] Step 5. Once the CN node becomes reachable (e.g., when the feeder link becomes  established) , the SAT1 may send the Attach / Registration Request message to it, carrying at least one of: IMSI of the UE, GUTI / 5G-GUTI of the UE.

[0071] Step 6. Upon receiving the Attach / Registration request, the CN node may proceed with UE authentication.

[0072] If the CN node is an MME, the CN node may send an Authentication Data Request message to a Home Subscriber Server (HSS) , and receive an Authentication Information Request as a response. If the CN node is an AMF, it may initiate a UE authentication by invoking an AUSF. Based on the response from HSS / AUSF, the CN node may construct an Authentication Request message to be sent to a satellite. In this step, there is a chance that when the Authentication Request message is constructed, there is no satellite that is reachable to the CN node. Therefore, in this case, the CN node may store the Authentication Request message for future transmission.

[0073] Step 7. Once a new connection between a satellite and the CN node is established, the CN node may send the Authentication Request message to particular satellite, which may carry at least one of: IMSI of the UE, GUTI / 5G-GUTI of the UE. That is, the first reachable satellite is selected for transmitting the Authentication Request message. FIG. 7 shows an example that SAT2 is reachable to the CN node first, therefore the CN node sends the Authentication Request message to SAT2.

[0074] Step 8. Upon receiving the Authentication Request message, the UE may not be reachable (e.g., there is no service link established between UE and SAT2) . The SAT2 stores the Authentication Request message for future delivery when the UE is reachable.

[0075] Step 9. Once the UE becomes reachable to SAT2, SAT2 may page the UE by using a shorten version of GUTI / 5G-GUTI of the UE, for example, Shortened Temporary Mobile Subscriber Identity (S-TMSI) or 5G-S-TMSI of the UE. Using S-TMSI or 5G-S-TMSI may improve efficiency in the paging signaling procedure.

[0076] Step 10. UE may reply back to SAT2 by sending an Attach / Registration Request carrying  GUTI / 5G-GUTI of the UE.

[0077] Step 11. The SAT2 may use the GUTI / 5G-GUTI to lookup the Authentication Request message for the UE (which is stored in step 8) , and send the Authentication Request message to the UE.

[0078] Step 12. The UE and the network may proceed to finish the Attach / Registration procedure.

[0079] Note that in this embodiment, a same satellite, such as SAT1, may serve multiple UEs. SAT1 may receive an Attach / Registration request from UE1, and SAT2 may take over the procedure for UE1 in a later time. Similarly, SAT2 may receive an Attach / Registration request from UE2, and SAT1 may take over the procedure for UE2 in a later time.

[0080] Embodiment 2: Attach / Registration Procedure for S&F Satellite Operation-Information Sharing among Satellites (SATs)

[0081] In this embodiment, to complete a procedure, such as an attach / registration procedure, multiple SATs are employed. One satellite may share information with other satellites, in order to facilitate a complete procedure, such as an Attach procedure or a registration procedure for a UE. Using information sharing, multiple satellites may store procedure related information, and a satellite that first gains connectivity with UE or core network node may take over the task, in order to reduce delays.

[0082] During the procedure, no satellite assigned interim GUTI is used. Instead, UE may initiate the attach / registration by using its GUTI or 5G-GUTI.

[0083] The exemplary steps for this embodiment are described in details below with reference to FIG. 8. An exemplary method may include a portion or all of the following steps.

[0084] Step 1. The UE sends an Attach Request message (or a registration request message) to SAT1, to register with the network and create communication sessions. The request message may carry the GUTI or the 5G GUTI of the UE.

[0085] Note the Attach Request message is used here as an example. The method also applies to other messages, such as Registration Request message.

[0086] Step 2. Once receives the GUTI / 5G-GUTI in the Attach Request or the Registration Request, the SAT1 may send an identity request to the UE, to request UE identity. The identity request message may carry an id type parameter indicating the identity type of the UE identity requested. For example, the id type may be set to International Mobile Subscriber Identity (IMSI) , indicating that IMSI of the UE is requested.

[0087] Step 3. The UE may respond with an Identity Response, which may carry the IMSI of UE.

[0088] Step 4. The ground-based CN node may be currently un-reachable. The SAT1 may store the Attach / Registration Request (including at least one of: IMSI of the UE, GUTI / 5G-GUTI of the UE) for future transmission once the ground-based CN node is reachable.

[0089] The CN node may include, for example, an MME, or an AMF.

[0090] For example, when receiving the attach / registration request, the SAT1 may first check whether the ground-based CN node is reachable. If a connection is not established between SAT1 and the CN node, the SAT1 may store the Attach / Registration Request.

[0091] In this embodiment, to reduce the delay for forwarding the Attach / Registration request to the CN node, SAT1 may share the Attach / Registration request with other satellites. For example, as shown in FIG. 9, SAT1 901 may have communication links established with other satellites, including SAT2 902 and SAT3 903 (and possibly other satellites) . SAT1, together with other satellites that are in communication with it, may form an information sharing pool 910, allowing SAT1 to share information with other satellites in the pool. For example, SAT1 may forward the Attach / Registration Request to other satellites in the pool (e.g., SAT2 and / or SAT3) , enabling them to also store, and possibly process the Attach / Registration Request.

[0092] The purpose of the information sharing is that a satellite in the information sharing  pool that first establishes connectivity with the CN node may forward the Attach / Registration Request to the CN node, thereby reducing the delay.

[0093] Step 5. In this step, one or more satellites in the information sharing pool 910 have stored the Attach / Registration Request initiated from the UE. The satellite in the information sharing pool 910 that first establishes connectivity with the CN node may forward the Attach / Registration Request to the CN node.

[0094] FIG. 8 shows an example where SAT2 is the satellite that establishes connectivity with the CN node first. Therefore, SAT2 may send the Attach / Registration Request message to the CN node, carrying at least one of: IMSI of the UE, GUTI, or 5G-GUTI of the UE.

[0095] Step 6. Upon receiving the Attach / Registration request, the CN node may proceed with UE authentication.

[0096] If the CN node is an MME, the CN node may send an Authentication Data Request message to a Home Subscriber Server (HSS) , and receive an Authentication Information Request as a response. If the CN node is an AMF, it may initiate UE authentication by invoking an AUSF. Based on the response from HSS / AUSF, the CN node may construct an Authentication Request message to be sent to a satellite. In this step, there is a chance that when the Authentication Request message is constructed, there is no satellite that is reachable to the CN node. Therefore, in this case, the CN node may store the Authentication Request message for future transmission.

[0097] Step 7. Once a new connection between a satellite and the CN node is established, the CN node may send the Authentication Request message to particular satellite, which may carry at least one of: IMSI of the UE, GUTI / 5G-GUTI of the UE. That is, the first reachable satellite is selected for transmitting the Authentication Request message. FIG. 8 shows an example that SAT2 is reachable to the CN node first, therefore the CN node sends the Authentication Request message to SAT2.

[0098] Step 8. Upon receiving the Authentication Request message, the UE may not be reachable  (e.g., there is no service link established between UE and SAT2) . The SAT2 stores the Authentication Request message for future delivery when the UE is reachable.

[0099] Similar to step 4, SAT2 may share information with other satellites, to reduce the delay for paging the UE (in following step) . For example, SAT2 may forward the Authentication Request to other satellites in an information sharing pool (e.g., SAT1 and / or SAT3) , enabling them to also store, and possibly process the Authentication Request.

[0100] In FIG. 8, steps 9-11 may have multiple branches. The selection of the branch depends on to which satellite the UE is reachable first. Note that in FIG. 8, SAT1 and SAT2 are used as exemplary candidate satellites for steps 9-11 (i.e., steps 9a-11a, and steps 9b-11b) . Other satellite may be selected in implementations as well, depending on which satellite the UE is reachable to first.

[0101] Branch 1: UE is reachable to the SAT2 first.

[0102] Step 9a. Once the UE becomes reachable to SAT2, SAT2 may page the UE by using a shorten version of GUTI / 5G-GUTI of the UE, that is, Shortened Temporary Mobile Subscriber Identity (S-TMSI) or 5G-S-TMSI of the UE. Using S-TMSI or 5G-S-TMSI may improve efficiency in the paging signaling procedure.

[0103] Step 10a. UE may reply back to SAT2 by sending an Attach / Registration Request carrying GUTI / 5G-GUTI of the UE.

[0104] Step 11a. The SAT2 may use the GUTI / 5G-GUTI to lookup the Authentication Request message for the UE (which is stored in step 8) , and send the Authentication Request message to the UE.

[0105] Branch 2: UE is reachable to the SAT1 first.

[0106] Step 9a. Once the UE becomes reachable to SAT1, SAT1 may page the UE by using a shorten version of GUTI / 5G-GUTI of the UE, that is, Shortened Temporary Mobile Subscriber Identity (S-TMSI) or 5G-S-TMSI of the UE. Using S-TMSI or 5G-S-TMSI may  improve efficiency in the paging signaling procedure.

[0107] Step 10a. UE may reply back to SAT1 by sending an Attach / Registration Request carrying GUTI / 5G-GUTI of the UE.

[0108] Step 11a. The SAT1 may use the GUTI / 5G-GUTI to lookup the Authentication Request message for the UE (which is stored in step 8) , and send the Authentication Request message to the UE.

[0109] Step 12. The UE and the network may proceed to finish the Attach / Registration procedure.

[0110] Note that in this embodiment, a same satellite, such as SAT1, may serve multiple UEs. SAT1 may receive an Attach / Registration request from UE1, and SAT2 may take over the procedure for UE1 in a later time (e.g., receiving the Authentication Request from CN node) . Similarly, SAT2 may receive an Attach / Registration request from UE2, and SAT1 may take over the procedure for UE2 in a later time.

[0111] Performed by a first wireless node, an exemplary method according to embodiments in this disclosure may include receiving, from a first wireless device, a first message for registering with a core network, the first message carrying a first identifier of the first wireless device, the first identifier belonging to a first type; transmitting, to the first wireless device, a second message to request a second identifier of the first wireless device, the second message carrying an indicator indicating a type of the second identifier, wherein the second identifier belonging to a second type which is different from the first type; and receiving, from the first wireless device, the second identifier.

[0112] In any portion or combination of the implementations above, the first identifier comprises at least one of: a Global Unique Temporary Identifier (GUTI) of the first wireless device; or a 5G-GUTI of the first wireless device.

[0113] In any portion or combination of the implementations above, the second identifier comprises an International Mobile Subscriber Identity (IMSI) .

[0114] In any portion or combination of the implementations above, the first wireless node is characterized by at least one of: the first wireless node being a satellite, or a portion of the satellite; the first wireless node being deployed in the satellite; or the first wireless node being capable of communicating with the first wireless device using wireless signal.

[0115] In any portion or combination of the implementations above, the first message comprises at least one of: an attach message; or a registration request message.

[0116] In any portion or combination of the implementations above, the method may further include: storing the first message; and forwarding the first message to a core network node in the core network, the forwarded first message comprising at least one of: the IMSI of the first wireless device; the GUTI of the first wireless device; or the 5G-GUTI of the first wireless device.

[0117] In any portion or combination of the implementations above, the core network node comprises at least one of: a Mobility Management Entity (MME) ; or an Access and Mobility Management Function (AMF) .

[0118] In this disclosure, embodiments are described individually merely for the sake of easy understanding and description. These embodiments are for exemplary purpose and may be combined in any order, if there is no conflict. For example, embodiments handling Msg3 may be combined with embodiments handling Msg4 to form a new embodiment, as Msg4 follows Msg3 in an access procedure. Embodiments handling message error detection and / or re-transmission may be combined with their respective embodiments for handling the message. Embodiments handling RNTIs may be combined with embodiments handling Msg3 and / or Msg4. In this disclosure, a message may be addressed by an RNTI, for example, the PDCCH / PDSCH / PUCCH / PUSCH may be scrambled by the RNTI for addressing purpose. A message may also carry an RNTI as payload data, so the RNTI may be sent to a receipient.

[0119] The description and accompanying drawings above provide specific example embodiments and implementations. The described subject matter may, however, be embodied in a variety of different forms and, therefore, covered or claimed subject matter is intended to be construed as not being limited to any example embodiments set forth herein. A reasonably broad scope for claimed or covered subject matter is intended. Among other things, for example, subject matter may be embodied as methods, devices, components, systems, or non-transitory computer-readable media for storing computer codes. Accordingly, embodiments may, for example, take the form of hardware, software, firmware, storage media or any combination thereof. For example, the method embodiments described above may be implemented by components, devices, or systems including memory and processors by executing computer codes stored in the memory.

[0120] Throughout the specification and claims, terms may have nuanced meanings suggested or implied in context beyond an explicitly stated meaning. Likewise, the phrase “in one embodiment / implementation” as used herein does not necessarily refer to the same embodiment and the phrase “in another embodiment / implementation” as used herein does not necessarily refer to a different embodiment. It is intended, for example, that claimed subject matter includes combinations of example embodiments in whole or in part.

[0121] In general, terminology may be understood at least in part from usage in context. For example, terms, such as “and” , “or” , or “and / or, ” as used herein may include a variety of meanings that may depend at least in part on the context in which such terms are used. Typically, “or” if used to associate a list, such as A, B or C, is intended to mean A, B, and C, here used in the inclusive sense, as well as A, B or C, here used in the exclusive sense. In addition, the term “one or more” as used herein, depending at least in part upon context, may be used to describe any feature, structure, or characteristic in a singular sense or may be used to describe combinations of features, structures or characteristics in a plural sense. Similarly, terms, such as “a, ” “an, ” or “the, ” may be understood to convey a singular usage or to convey a plural usage, depending at least in part upon context. In addition, the term “based on” may be understood as not necessarily intended to convey an exclusive set of factors and may, instead, allow for the existence of additional factors not necessarily expressly described,  again, depending at least in part on context.

[0122] Reference throughout this specification to features, advantages, or similar language does not imply that all of the features and advantages that may be realized with the present solution should be or are included in any single implementation thereof. Rather, language referring to the features and advantages is understood to mean that a specific feature, advantage, or characteristic described in connection with an embodiment is included in at least one embodiment of the present solution. Thus, discussions of the features and advantages, and similar language, throughout the specification may, but do not necessarily, refer to the same embodiment.

[0123] Furthermore, the described features, advantages and characteristics of the present solution may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. One of ordinary skill in the relevant art will recognize, in light of the description herein, that the present solution may be practiced without one or more of the specific features or advantages of a particular embodiment. In other instances, additional features and advantages may be recognized in certain embodiments that may not be present in all embodiments of the present solution.

Claims

1.A method for wireless communication, performed by a first wireless node, comprising:receiving, from a first wireless device, a first message for registering with a core network, the first message carrying a first identifier of the first wireless device, the first identifier belonging to a first type;transmitting, to the first wireless device, a second message to request a second identifier of the first wireless device, the second message carrying an indicator indicating a type of the second identifier, wherein the second identifier belonging to a second type which is different from the first type; andreceiving, from the first wireless device, the second identifier.2.The method of claim 1, wherein the first identifier comprises at least one of:a Global Unique Temporary Identifier (GUTI) of the first wireless device; ora 5G-GUTI of the first wireless device.3.The method of claim 1, wherein the second identifier comprises an International Mobile Subscriber Identity (IMSI) .4.The method of claim 3, wherein the first wireless node is characterized by at least one of:the first wireless node being a satellite, or a portion of the satellite;the first wireless node being deployed in the satellite; orthe first wireless node being capable of communicating with the first wireless device using wireless signal.5.The method of claim 3, wherein the first message comprises at least one of:an attach message; ora registration request message.6.The method of any one of claims 4-5, further comprising:storing the first message; andforwarding the first message to a core network node in the core network, the forwarded first message comprising at least one of: the IMSI of the first wireless device; the GUTI of the first wireless device; or the 5G-GUTI of the first wireless device.7.The method of claim 6, wherein the core network node comprises at least one of:a Mobility Management Entity (MME) ; oran Access and Mobility Management Function (AMF) .8.The method of claim 6, wherein storing the first message comprises:in a determination that the core network node is not reachable, storing the first message.9.The method of claim 6, wherein forwarding the first message comprises:forwarding the first message to the core network node once the core network node is reachable.10.The method of claim 6, wherein the first message triggers a response message sent by the core network node to a second wireless node, the response being processed by the second wireless node instead of the first wireless node.11.The method of claim 10, wherein the response message triggers the second wireless node to page the first wireless device using a paging message, the paging message carrying a shortened version of the first identifier of the first wireless device.12.The method of claim 10, wherein the second wireless node is characterized by at least one of:the second wireless node being a satellite, or a portion of the satellite;the second wireless node being deployed in the satellite; orthe second wireless node being capable of communicating with the first wireless device using wireless signal.13.The method of any one of claims 1-11, further comprising:receiving, from the core network node, a third message for authenticating a second wireless device, the third message being a response to an attach request or a registration request initiated from a third wireless node for registering the second wireless device.14.The method of claim 13, wherein the third message comprises an authentication request message and carries at least one of: a GUTI of the second wireless device; a 5G-GUTI of the second wireless device; or an IMSI of the second wireless device.15.The method of claim 14, further comprising:storing the authentication request message; andpaging the second wireless device using a shortened version of the GUTI of the second wireless device; or the 5G-GUTI of the second wireless device.16.The method of claim 15, wherein storing the authentication request message comprises:in a determination that the second wireless device is not reachable, storing the authentication request message.17.The method of claim 15, wherein paging the second wireless device comprises:paging the second wireless device based on the stored authentication message once the second wireless device is reachable.18.The method of claim 13, wherein the third wireless node is characterized by at least one of:the third wireless node being a satellite, or a portion of the satellite;the third wireless node being deployed in the satellite; orthe third wireless node being capable of communicating with the first wireless device using wireless signal.19.The method of any one of claims 4-5, further comprising:storing the first message; andsharing the first message with a fourth wireless node, wherein the fourth wireless node is characterized by at least one of:the fourth wireless node being a satellite, or a portion of the satellite;the fourth wireless node being deployed in the satellite; orthe fourth wireless node being capable of communicating with the first wireless device using wireless signal.20.The method of claim 19, wherein storing the first message comprises:in a determination that a core network node in the core network is not reachable, storing the first message, wherein the core network node is in charge of at least one of:registering the first wireless device; or authenticating the first wireless device.21.The method of claim 19, further comprising forwarding the first message to a core network node once the core network node becomes reachable.22.The method of claim 21, wherein forwarding the first message to the core network node comprises:in response to the core network node becoming reachable to the first wireless node earlier than the core network node becoming reachable to the fourth wireless node, forwarding the first message to the core network node.23.The method of claim 21, wherein the first message triggers a response message sent by the core network node to one of the first wireless node or the fourth wireless node, depending on which wireless node is reachable to the core network node first.24.The method of claim 21, further comprising:in response to the first wireless node becoming reachable to the core network node earlier than the fourth wireless node, receiving, from the core network node, a fourth message as a response to the first message forwarded to the core network node, the fourth message comprising at least one of: the GUTI of the first wireless device; the 5G-GUTI of the first wireless device; or the IMSI of the first wireless device.25.The method of claim 24, further comprising sharing the fourth message with the fourth wireless node, such that both the first wireless node and the fourth wireless node are candidate nodes for processing the fourth message, wherein the processing comprises interacting with the first wireless device.26.The method of claim 25, further comprising:paging the second wireless device based on the stored authentication message once the second wireless device is reachable.27.The method of claim 25, further comprising:in a determination that the second wireless device is reachable to the first wireless node earlier than it is reachable to the fourth wireless node, paging the second wireless device based on the stored authentication message once the first wireless device is reachable to the first wireless node.28.A wireless communication node comprising a memory for storing computer instructions and a processor in communication with the memory, wherein, when the processor executes the computer instructions, the processor is configured to implement a method in any one of claims 1-27.29.A computer program product comprising a non-transitory computer-readable program medium with computer code stored thereupon, the computer code, when executed by one or more processors, causing the one or more processors to implement a method of any one of claims 1-26.

Images