CN100508436C - 移动通信系统用户身份标识更新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信系统中用户身份标识的重分配方法，公开了一种移动通信系统用户身份标识更新方法，使得能够更好地避免核心网资源的浪费，并且明确SGSN对用户发起P-TMSI重分配流程的时机问题。这种移动通信系统用户身份标识更新方法包含以下步骤：所述系统判断用户处于有连接无活动的状态的时间是否超过门限，如果是则重新分配该用户的身份标识。
Description
技术领域
本发明涉及通信系统中用户身份标识的重分配方法，特别涉及宽带码分多址分组域移动用户临时身份标识重分配方法。
背景技术
在宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)通信系统中，如何防止用户的永久身份标识在无线接入网遭到非法窃取和跟踪，是十分重要的研究课题。
WCDMA系统中，每一个合法签约用户用一个永久而唯一的国际移动台识别号码(International Mobile Station Identify，简称“IMSI”)来标识。但是如果在用户每一次通信中都使用IMSI来标识，比较容易导致用户身份的泄露。因此，在目前的核心网(Core Net，简称“CN”)和移动用户之间，为避免用户的永久身份标识长期暴露在空中，通过核心网分配一个临时身份标识来识别用户。
具体地说，在电路域中，上述临时性身份标识是临时移动用户识别码(Temperate Mobile Subscription Identity，简称“TMSI”)；在分组域，则是通过分组临时移动用户识别码(Packet Temperate Mobile SubscriptionIdentity，简称“P-TMSI”)来标识和鉴别一个合法用户。由于P-TMSI是核心网的通用分组无线业务服务支持节点(Serving GPRS Support Node，简称“SGSN”)临时分配给移动用户在分组域的身份标识，可以不定期的重新分配，即核心网可以通过一个专门的P-TMSI重分配流程(以下简称为“显式P-TMSI重分配”)来实现，也可以隐含在用户的附着和路由更新流程中实现，由此保护移动用户身份的机密性。
需要补充的是，P-TMSI只在分配该P-TMSI时用户所在的路由区有意义，一旦离开该路由区，就必须结合路由区标识才能准确地标识一个用户。简而言之，必须通过将用户的临时身份标识P-TMSI与分配P-TMSI时所在的路由区标识路由区域标识(Routeing Area Identity，简称“RAI”)配对，才能准确地唯一标识用户。
一般情况下，核心网SGSN在用户附着和路由更新时，发起P-TMSI的重分配流程。其中，如图1所示，附着的具体过程为：用户向SGSN发送“Attach Request(附着请求)”消息；SGSN向用户反馈“Attach Accept(附着接受)”消息；最后用户向SGSN发送“Attach Complete(附着完成)”消息。如图2所示，路由更新的具体过程为：用户向SGSN发送“Routing AreaUpdate Request(路由更新请求)”消息；SGSN向用户反馈“Routing AreaUpdate Accept(路由更新接受)”消息；最后用户向SGSN发送“Routing AreaUpdate Complete(路由更新完成)”消息。
其中，在“附着接受消息”以及“路由更新接受消息”中都包含有核心网重新分配给用户的P-TMSI，当用户收到上述消息后，通过“附着完成消息”和“路由更新完成消息”，向SGSN确认接受新分配的P-TMSI。
另外，根据协议的规定，核心网的SGSN也能够通过专门的P-TMSI重分配流程，给移动用户重新分配新的P-TMSI。具体流程如图3所示，SGSN向用户发送“P-TMSI Reallocation Command(P-TMSI重分配命令)”消息，该消息中含有核心网重新分配给用户的P-TMSI，此后用户向SGSN反馈“P-TMSI Reallocation Complete(P-TMSI重分配完成)”消息，确认接受新分配的P-TMSI。
需要说明的是，在图1、图2和图3中，用户处在移动台(Mobile Station，简称“MS”)位置，通过MS和SGSN通信，通信过程中各种消息实际上都是通过通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS Terrestrial Radio AccessNetwork，简称“UTRAN”)中转的，但是从逻辑上可以看成是MS和SGSN之间的消息透明传递。
在实际应用中，上述方案存在以下问题：第一，可能会导致核心网资源的浪费。具体的说，对于用户由于诸如直接拔掉电池板等原因非正常关机的情况，如果RNC不具备检测用户活动的保护措施，或者RNC通知SGSN释放用户Iu(核心网与RNC之间的接口)连接的消息异常丢失时，SGSN侧的用户上下文仍然处于有Iu连接的状态。此时，用户占用的核心网资源有可能长期得不到释放，导致核心网资源的浪费。
第二，对于SGSN发起P-TMSI重分配的时机，协议没有予以明确的规定。因此除了在用户首次附着或路由更新到本SGSN时，核心网通过附着和路由流程给用户重新分配P-TMSI以外，当用户非首次附着或SGSN内的路由更新时，由运营商自己配置是否进行重分配P-TMSI，即协议上未明确说明何时进行P-TMSI重分配。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种移动通信系统用户身份标识更新方法，使得能够更好地避免核心网资源的浪费，并且明确SGSN对用户发起P-TMSI重分配流程的时机问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种移动通信系统用户身份标识更新方法，包含以下步骤：
所述系统判断用户处于有连接但无活动的状态的时间是否超过门限，如果是则重新分配该用户的身份标识。
其中，所述身份标识是分组临时移动用户识别码。
所述连接是无线网络控制器与核心网之间的标准接口连接。
所述方法进一步包含以下子步骤：
当发现所述用户停止信令面和用户面活动时，启动定时器；
在所述定时器超时前，如果检测到所述用户恢复信令面或用户面活动，则停止所述定时器；
当所述定时器超时时，判断所述用户的分组数据协议上下文是否处于保留状态，如果不是则重新分配所述用户的分组临时移动用户识别码。
所述方法进一步包含以下子步骤：
A读取一个用户上下文，并判断该用户是否处于有连接但无活动的状态，如果是则进入步骤B；
B定时器超时次数加1，并且判断所述定时器超时次数是否达到上门限，如果是则进入步骤C；
C判断所述用户的分组数据协议上下文是否处于保留状态，如果不是则重新分配所述用户的身份标识。
所述用户上下文中包含表示所述用户是否处于有连接但无活动的状态的字段；
所述步骤A中根据该字段判断所述用户是否处于有连接但无活动的状态。
所述方法还进一步包含以下子步骤：
当系统定时器超时时，
D1扫描次数加1；
D2判断所述扫描次数是否达到上门限，如果不是则对下一条用户上下文执行所述步骤A，此后进入步骤D1，如果是则结束扫描。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，对用户数据库中每一条用户上下文记录进行扫描，判断用户处于有Iu连接但无活动的状态的时间是否超过门限，如果是则发起P-TMSI重分配流程。另外，系统中设置一个统一的定时器，当该定时器超时时，扫描固定条数的用户上下文记录，当该定时器下一次超时时，从上一次扫描结束的位置之后继续进行扫描。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即当用户由于诸如直接拔掉电池板等原因非正常关机时，或者RNC通知SGSN释放用户Iu连接的消息异常丢失时，仍然可以在合理时间段内释放该用户占用的核心网资源。
当用户处于有Iu连接但无活动的状态的时间超过门限时，明确地发起P-TMSI重分配流程。
附图说明
图1是用户(MS)与核心网SGSN的附着过程示意图；
图2是用户(MS)与核心网SGSN的路由更新过程示意图；
图3是核心网的SGSN对用户的P-TMSI重分配流程示意图；
图4是用户状态变化示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的P-TMSI重分配方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
根据本发明的原理，对处于Iu连接状态的用户，启动P-TMSI重分配定时器，同时监控用户是否处于有Iu连接但无活动的状态。在本发明中，系统监控用户信令和用户面数据流量，当发现用户停止信令面和用户面活动时，判定该用户处于有Iu连接但无活动的状态。
当在定时器超时之前，系统检测到该用户恢复信令或数据活动，则停止该P-TMSI重分配定时器。这里说的停止是指将P-TMSI重分配定时器清零，当再次发现用户停止信令面和用户面活动时再用P-TMSI重分配定时器从零开始计时。
当该P-TMSI重分配定时器超时时，如果用户还处于有Iu连接但无活动的状态，则进一步判断该用户的分组数据协议(Packet Data Protocol，简称“PDP”)上下文是否处于保留状态，如果是的话就不发起P-TMSI重分配流程，如果不是的话启动P-TMSI重分配流程。
当对用户进行P-TMSI重分配时，如果该用户仍然在网上，则能够通过重分配P-TMSI来保护用户身份的机密性。另一方面，如果该用户已经不在网上，比方该用户直接拔掉手机电池板而导致非正常关机时，P-TMSI重分配流程将失败。SGSN将释放用户占用的Iu连接，同时启动用户可达定时器，继续对该用户进行监视，如果在可达定时器超时前，系统未检测到用户的信令或数据活动，则该用户将被分离，从而释放其占用的所有资源。参见图4，当用户处于无Iu连接状态时，SGSN可以启动用户可达定时器，用以监视用户的活动。
如果直到此定时器超时，仍然没有用户信令户动，则SGSN将发起用户分离，释放用户占用所有核心网资源；如果有信令活动，则建立Iu连接，直至SGSN或RNC释放该Iu连接，用户又回到无Iu连接状态，并且SGSN启动用户可达定时器。
另一方面，如果由于信令活动而建立Iu连接的用户被发现没有活动，则进入有Iu连接，无活动的状态，并启动P-TMSI重分配定时器，超时后如果重新分配P-TMSI失败，则用户回到无Iu连接状态。
上面描述了本发明的原理以及产生的影响。考虑到SGSN接入的用户数很多，无法做到对每一个用户都启动一个定时器，因此为节省资源，可以通过启动一个定时器进行定时扫描监控。下面将描述建立在这样一个条件下的流程。
在这个实施例中，需要在用户的上下文中增加两个字段。一个字段用于表示该用户是否处于有Iu连接，但无活动的状态。另一个字段用于表示定时器超时的次数。其中，对于占有Iu连接的用户，通过监控该用户的信令和用户面数据流量，发现用户是否停止了信令面和用户面活动，以判断出用户是否处于有Iu连接但无活动的状态。
下面根据图5对本发明进行详细描述。
首先启动系统对用户的扫描。在本实施例中，通过一个循环定时器的超时来启动对用户的扫描。循环定时器的超时时间可以预先设置，在本实施例中，设定为10秒。每当该循环定时器超时，系统便逐个扫描用户数据库中的用户上下文记录。
然后进入步骤100，在此步骤中，更新对用户的扫描次数，即将对用户的扫描次数加1。此步骤的意义在于对扫描的次数进行统计。需要说明的是，在本发明中，更新扫描次数的步骤可以在任何适当的位置，例如在图5的步骤200判断为否的分支之后之后，也可以达到更新的目的。
此后进入步骤200，判断上述扫描次数是否大于上限。如果判定扫描次数未达到上限，则进入步骤300，如果判定已达到上限，则结束扫描。扫描次数的上限也是预先设定的，设定的原则是系统能够在下一次循环定时器超时之前达到本次扫描的上限。从理论上来说最佳的状态是在一次循环中对用户数据库中所有的用户上下文记录都作一次扫描，但是在实际工作中，用户数据库中的记录数目可能很大，可能会导致循环定时器下一次超时发生的时候系统还没有完成上一次对所有记录的扫描，此时系统可能会从头开始扫描，导致部分记录永远无法被扫描到的问题发生。为了防止这种问题发生，一种可行的方法是在每一次循环定时器发生超时的时候只对一部分记录进行扫描，例如每次扫描500条记录，此后记录下一次扫描的起点位置，在下一次循环定时器超时的时候从上次记录的起点位置开始扫描剩余的记录。例如当一个数据库中有20000条记录时，可以每隔10秒扫描500条，分40次扫完。
在步骤300中，由于上一个步骤中判定对用户的扫描次数未达到上限，故继续对用户上下文进行扫描，即读取下一个用户上下文。其中，如上所述，在用户上下文中包含表示用户是否处于有Iu连接但无活动的状态的字段。
此后进入步骤400，根据用户上下文中表示用户是否处于有Iu连接但无活动的状态的字段，判断用户的状态。如果判定用户不处于有Iu连接但无活动的状态，则返回步骤100；否则，进入步骤500。
在步骤500中，对定时器超时的次数加1，以更新该用户处于有Iu连接但无活动的状态的定时器超时的次数，此后进入步骤600。
在步骤600中，由于在步骤400判定用户处于有Iu连接但无活动的状态，因此判断在步骤500更新的定时器超时次数是否达到上限。
需要说明的是，在本实施例中，如上所述循环定时器的时间设定为10秒，假定每10秒扫描500个用户，而扫描次数的上限，即接入的用户数为50000，因此扫描一遍需要50000/500*10＝1000秒。如果运营商配置P-TMSI的重分配定时器时长为5小时，则当一个用户上下文的定时器超时次数累计到5小时/1000秒＝18次时，系统将对该用户发起P-TMSI重分配流程。其中18次即本实施例中定时器超时次数的上限。
当在本步骤中判定用户处于有Iu连接但无活动的状态的定时超时次数未达到上限，则返回步骤100；否则，进入步骤700。
在步骤700中，由于在步骤600判定该用户处于有Iu连接但无活动的状态的定时器超时次数已经达到上限，因此系统发起P-TMSI重分配流程。发起P-TMSI重分配流程之前还应该判断该用户的PDP上下文是否处于保留状态，如果是的话就不发起P-TMSI重分配流程，如果不是的话才能够P-TMSI重分配流程。完成后返回步骤100，依次循环，直至在步骤200判定系统对用户的扫描次数达到上限，则结束扫描。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (5)
1.一种移动通信系统用户身份标识更新方法，其特征在于，包含以下步骤：
A 读取一个用户上下文，并判断该用户是否处于有连接但无活动的状态，如果是则进入步骤B；
B 定时器超时次数加1，并且判断所述定时器超时次数是否达到上门限，如果是则进入步骤C；
C 判断所述用户的分组数据协议上下文是否处于保留状态，如果不是则重新分配所述用户的身份标识。
2.根据权利要求1所述的移动通信系统用户身份标识更新方法，其特征在于，所述身份标识是分组临时移动用户识别码。
3.根据权利要求2所述的移动通信系统用户身份标识更新方法，其特征在于，所述连接是无线网络控制器与核心网之间的标准接口连接。
4.根据权利要求1所述的移动通信系统用户身份标识更新方法，其特征在于，所述用户上下文中包含表示所述用户是否处于有连接但无活动的状态的字段；
所述步骤A中根据该字段判断所述用户是否处于有连接但无活动的状态。
5.根据权利要求1所述的移动通信系统用户身份标识更新方法，其特征在于，所述方法还进一步包含以下子步骤：
当系统定时器超时时，
D1 扫描次数加1；
D2 判断所述扫描次数是否达到上门限，如果不是则对下一条用户上下文执行所述步骤A，此后进入步骤D1，如果是则结束扫描。
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