CN1679309A - 用于接入网络认证的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明要求了无线通信系统中认证移动站的方法。发送第一CHAP询问消息(528)。响应于所述第一CHAP消息而接收到第一CHAP响应消息。发出与接收到的CHAP消息相对应的IMSI消息(548)。响应于所发送的IMSI消息而接收到多个参数(552)。然后发送至少一个参数(556)。响应于所发送的参数而接收到第二CHAP响应消息(572)。然后将第二CHAP响应消息与所述多个参数之一相比较(576)。

Description

用于接入网络认证的方法和装置
                   对相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请第60/374,944号的优先权，后者于2002年4月22日提交，仍然待批，并且通过引用被结合于此。
技术领域
本发明一般涉及无线通信，尤其涉及在多蜂窝通信系统环境中影响认证的方法和装置。
背景技术
所谓码分多址(CDMA)调制技术仅仅是便于其中存在大量系统用户的通信的几种技术之一。虽然其它技术也是可用的，比如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)以及诸如幅度压扩的单边带(ACSSB)这样的AM调制方案，然而CDMA比这些其它调制技术有显著的优点。多址通信系统中CDMA技术的使用在美国专利第4,901,307号中公开，该专利题为“Spread Spectrum Multiple Access Communication SystemUsing Satellite Or Terrestrial Repeaters”，被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
在美国专利第4,901,307号中描述了一种多址技术，其中大量移动电话系统用户，每个都有一个收发机，使用码分多址(CDMA)扩频通信信号通过卫星中继器或陆地基站(也称为小区基站或小区站点)进行通信。在使用CDMA通信时，可以多次重复使用频谱从而使系统用户容量提高。CDMA技术的使用导致比使用其它多址技术所能实现的频谱效率高得多的频谱效率。
在常规的蜂窝电话系统中，在使用模拟FM调制技术时，可用的频带被分成一般带宽为30KHz的信道。系统服务区域在地理上被分成可变大小的小区。可用的频率信道被分成多个组，每组通常包含相等数量的信道。以使同信道干扰的可能性最小的方式，将频率组分配给小区。例如，考虑一个系统，其中有七个频率组，且小区是相等大小的六边形。一个小区中使用的频率组不会在该小区的六个最接近或周围的相邻组中使用。而且，一个小区中的频率组不会在该小区的十二个次接近的相邻组中使用。
在移动站从另一个蜂窝系统移到基站服务的小区时会产生更困难的情况。这种“系统间”切换的一个复杂因素是相邻的蜂窝系统通常具有不同的特征。例如，相邻的蜂窝系统通常会工作在不同频率下，并且会保持不同级别的基站输出功率或导频强度。而且，相邻的蜂窝系统会要求不同的消息传递结构，即使对于类似的消息类型来说。
例如，GSM标准不提供直接的方法来实施到CDMA网络内的接入认证。因此工作在GSM网络上的呼叫不能直接迁移到CDMA网络中。而且由于CDMA 2000机制不是设计成传输GSM认证所需的数据，因此不能完成GSM认证。基于GSM的网络和基于CDMA的网络中的加密、消息类型和消息大小都是不同的。
一种在两个通信网间进行认证的方式会是修改GSM，使其能实施非GSM系统(例如CDMA系统)的特征。然而，相对而言，CDMA和GSM都已建立了很长时间，操作者和设备提供商都不愿对现有设备作出昂贵的修改以容纳相邻不兼容的系统。如果为支持双模移动站而向空中接口添加新的消息，那么必须作出修改以支持这些新消息。明白地，从操作者和设备提供商的角度来说这是不期望的。
因此，需要一种能在不同通信系统间认证移动站的方法和机制。
发明内容
本发明解决了上面讨论的问题。
创建了一个互通节点，其充当到CDMA网络(例如最好是CDMA20001xEVDO系统)的RAN-AAA，并且充当到GSM/GPRS核心网络的MSC。对于接入认证，互通节点使用现有的朝向CDMA网络的CHAP/AAA消息、以及朝向GSM核心网络/本地位置寄存器(HLR)的GSM-MAP消息。这样，这个装置和方法提供了比标准GSM/GPRS系统优越的容量和数据分组速率，而同时保留了GPRS核心网络的好处并且不要求CDMA系统内作出任何变化。
按照本发明一方面，提供了一种将来自第一通信系统的信息认证到第二个不同的通信系统中的相应消息的方法，每个通信系统都有一个相应的核心网络，所述方法包括：接收格式为第一通信系统所需格式的认证信息；将信息从第一通信系统所需的格式转换成第二通信系统所需的格式；以及以第二通信系统所需的格式将信息发送到第二通信系统的核心网络。
本发明的上述及其它特征特别在所附权利要求中提出，并且参照附图从以下本发明的详细描述和示例性实施例中，其优点将变得更为明显。
附图说明
图中：
图1是混合通信系统的示意表示；
图2是对GSM MAP的认证的示意图。
具体实施方式
图1是示例性蜂窝电话系统100的示意说明。所述的系统可以使用各种多址调制技术的任一种来便于通常大量系统移动站或移动电话和基站间的通信。这种多址通信系统技术包括：时分多址(TDMA)、全球移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、高速电路交换数据(iDEN)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、TS码分多址(TSCDMA)、正交频分多址(OFDM)以及诸如幅度压扩单边带这样的AM调制方案。
为说明起见，图1描述了由基于CDMA的系统和基于GSM的系统组合的通信系统。应该理解，可以采用任何两个通信系统，比如上面讨论的通信系统。
移动站104例示了一个GSM/GPRS设备，其具有用户标识模块106。移动站108例示了一个GSM/CDMA2001 1x EVDO设备，其具有用户标识模块110。移动站108可备有从传统GSM或CDMA移动站作出的硬件和/或软件修改，使设备与GSM和CDMA基础设施两者相接。移动站112例示了一个CDMA2000 1x设备，其具有用户标识模块114。
移动站104、108和122是无线通信设备，比如移动电话、个人数字助理、计算机或者其它能进行语音或数据信息的无线通信的无线设备。SIM卡106、110和114可以是工作在CDMA1x EVDO用户终端内的标准GSM SIM卡，能够从CDMA和GSM两个蜂窝系统中的基站接收信号并对其作出反应。这一GSM SIM卡108与CDMA 1x手机集成，后者在美国临时专利申请第60/350,829号和第60/354,086中讨论，前者于2002年1月17日提交，后者于2002年2月1日提交，两者都转化成美国专利申请第10,076,831号，于2002年2月14日提交，被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。SIM卡106、110和114也是用于工作在不止一个无线通信系统中的专用SIM卡。
移动站104在通信上与无线接入网络(RAN)116耦合。在一实施例中，RAN 116是一标准GSM或GSM/GPRS RAN，包括标准的基于GSM的基收发机子系统(BTS)和标准的GSM基站控制器(BSC)(未示出)。
移动站108和112通信上与无线接入网络(RAN)120耦合。移动站108通信上与RAN 116和RAN 120两者耦合。在一实施例中，RAN 120是在美国临时专利申请第60/340/356中描述的CDMA1x RAN，该申请于2001年12月14日提交，并且转化成美国专利申请第10/077,556号，被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。RAN 120是标准的CDMA2000或CDMA 20001x RAN，包括标准的基于CDMA的基收发机子系统(BTS)和标准的基于CDMA的基站控制器(BSC)(未示出)。
GSM RAN 116通过A-接口128耦合到GSM SMSC/SGSN 124。GSM SMSC/SGSN 124使用MAP、ISUP以及GTP接口和协议耦合到GSM交换网132。
CDMA RAN 120通过标准的IOS4接口/协议136耦合到GSM1x移动交换节点(MSN)132。MSN 132最好是与RAN 112和GSM交换网136两者耦合的混合MSN。GSM交换网136耦合到GSM服务网140的剩余部分。通过将一个蜂窝通信系统中的格式和结构期望的消息映射到第二蜂窝通信系统中的格式和结构，MSN 132能传送到RAN112和GSM服务网140两者。例如，如果一个通信系统是GSM系统，第二通信系统是CDMA2000-1x系统，混合MSM 132就把消息从GSM系统中已知的格式和结构映射到CDMA1x系统中已知的格式和结构，反之亦然。
不同通信系统间的认证在美国专利申请第09/773,831号中描述，于2002年1月31日提交，被转让给本发明的受让人并且通过引用被结合于此。
图2说明了一种认证装置500，其允许基于CDMA的用户终端和GSM系统间的认证。特别是，图5说明了用户标识模块(SIM)504、接入终端(AT)508、网络通信公司512、GSM1x MSN 516和本地通信公司的网络520。
起初，在用户终端508和服务的通信公司网络512之间建立连接时，协商链路控制协议(LCP)524。一般而言，LCP协商是标准PPP协议的一部分。在建立连接后，从服务的通信公司网络512向接入终端508和/或其相关的SIM 504发送CHAP询问528，询问528基本上包括一随机数。CHAP询问始发自服务的通信公司网络512。在接收到CHAP询问528时，SIM 504将接收到的询问(RAND 532)与其秘密密钥(Ki)536组合，并且通过算法540(A3)使用这两个值，产生输出SRES 544。SRES544然后被发送到服务的通信公司网络512。
然后，服务的通信公司网络512验证秘密密钥536，并且通过GSM1x MSN 516将接入终端的国际(IMSI)548发送到本地通信公司网络520。在接收到IMSI 548后，本地通信公司网络520通过GSM1x MSN 516向服务的通信公司网络512发送包括Kc(密码密钥)、SRES和随机数RAND在内的参数。然后，服务的通信公司网络512用从本地通信公司网络520接收到的RAND来阐明CHAP询问556。这个CHAP询问556然后被发送到接入终端508和/或其相关的SIM 504，并且实施如上所述的相同过程。也就是，在接收到CHAP询问556后，SIM 504将接收到的询问(RAND560)与其秘密密钥(Ki)564组合，并且通过算法568(A3)使用这两个值，产生输出SRES 572。SRES 572接着被发送到服务的通信公司网络512。然后将SRES 572发送到GSM1x MSN 516，在那里把从本地通信公司网络520接收到的SRES与从接入终端508接收到的SRES相比较。如果它们匹配576，则接受认证；否则，则拒绝认证(580)。因此把接受/失败消息584发送到接入终端508。
这样，已经描述了用于认证通信系统间的用户终端的新颖且改进了的方法和装置。本领域的技术人员会理解，信息和信号可以用多种不同技术和工艺中的任一种来表示。例如，上述说明中可能涉及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、码元和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或其粒子、光场或其粒子或它们的任意组合来表示。
本领域的技术人员能进一步理解，结合这里所公开的实施例所描述的各种说明性的逻辑块、模块和算法步骤可以作为电子硬件、计算机软件或两者的组合来实现。为了清楚说明硬件和软件间的互换性，各种说明性的组件、框图、模块、电路和步骤一般按照其功能性进行了阐述。这些功能性究竟作为硬件或软件来实现取决于整个系统所采用的特定的应用程序和设计。技术人员可以认识到在这些情况下硬件和软件的交互性，以及怎样最好地实现每个特定应用程序的所述功能。技术人员可能以对于每个特定应用不同的方式来实现所述功能，但这种实现决定不应被解释为造成背离本发明的范围。
结合这里所描述的实施例来描述的各种说明性的逻辑块、模块和算法步骤的实现或执行可以用：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或者为执行这里所述功能而设计的任意组合。通用处理器可能是微处理器，然而或者，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可能用计算设备的组合来实现，如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP内核的一个或多个微处理器或者任意其它这种配置。
结合这里所公开实施例描述的方法或算法的步骤可能直接包含在硬件中、一曲处理器执行的软件模块中或在两者当中。软件模块可能驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或本领域中已知的任何其它形式的存储媒质中。示例性存储媒质与处理器耦合，使得处理器可以从存储媒质读取信息，或把信息写入存储媒质。或者，存储媒质可以与处理器整合。处理器和存储媒质可能驻留在ASIC中。ASIC可能驻留在订户单元中。或者，处理器和存储媒质可能作为离散组件驻留在用户终端中。
上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (20)

1.一种用于将来自第一通信系统的认证信息转换成第二个不同的通信系统中的相应消息的方法，每个通信系统具有相应的核心网络，所述方法包括：
接收格式为第一通信系统所需格式的认证信息；
将所述认证信息从所述第一通信系统所需的格式转换成所述第二通信系统所需的格式；以及
以所述第二通信系统所需的格式发送认证信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一通信系统是CDMA系统。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述CDMA系统是CDMA 2000-1xEVDO。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二通信系统是GSM系统。
5.一种用于将来自第一通信系统的认证信息转换成第二个不同的通信系统中的相应消息的装置，所述装置包括：
输入端，用于接收格式为第一通信系统所需格式的认证信息；
耦合到所述输入端的转换器，用于将所述认证信息从所述第一通信系统所需的格式转换成所述第二通信系统所需的格式；以及
耦合到所述转换器的发射机，用于以所述第二通信系统所需的格式发送认证信息。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一通信系统是CDMA系统。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述CDMA系统是CDMA 2000-1xEVDO。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二通信系统是GSM系统。
9.一种用于将来自第一通信系统的短消息服务(SMS)信息映射到第二个不同蜂窝系统中的相应消息的装置，所述装置包括：
用于接收格式为第一通信系统所需格式的认证信息的装置；
用于将所述认证信息转换成所述第二通信系统所需的格式的装置；以及
用于以所述第二通信系统所需的格式将认证信息发送到所述第二通信系统的装置。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一通信系统是CDMA系统。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述CDMA系统是CDMA 2000-1xEVDO。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二通信系统是GSM系统。
13.在无线通信系统中，一种用于认证移动站的方法，所述方法包括：
发送第一CHAP询问消息；
接收第一CHAP响应消息；
发送与接收到的CHAP消息相对应的IMSI消息；
响应于所发送的IMSI消息接收多个参数；
发送至少一个参数；
响应于所发送的参数接收第二CHAP响应消息；以及
把所述第二CHAP消息与所述多个参数之一相比较。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述多个参数包括密码密钥、SRES消息和RAND消息。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述比较步骤包括将所述第二CHAP消息与所述SRES消息相比较。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于还包括：如果所述CHAP消息与所述多个参数之一相匹配，则发送一接受消息。
17.在无线通信系统中，一种认证移动站的装置，所述装置包括：
用于发送第一CHAP询问消息的装置；
用于接收第一CHAP响应消息的装置；
用于发送与接收到的CHAP消息相对应的IMSI消息的装置；
用于响应于所发送的IMSI消息接收多个参数的装置；
用于发送至少一个参数的装置；
用于响应于所发送的参数接收第二CHAP响应消息的装置；以及
用于把所述第二CHAP响应消息与所述多个参数之一相比较的装置。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述多个参数包括密码密钥、SRES消息和RAND消息。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述比较装置包括将所述第二CHAP响应消息与所述SRES消息相比较。
20.如权利要求17所述的装置，其特征在于还包括，如果所述第二CHAP响应消息与所述多个参数之一匹配则发送一接受消息的装置。
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