CN101136826B - 一种通过核心网控制终端接入家庭基站覆盖区域的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由核心网控制用户终端接入家庭基站覆盖区域的方法，在演进分组网络的附着流程中，核心网侧的移动性管理单元将从归属用户数据服务器获得的终端被授权访问的所有家庭基站覆盖区域的标志，通过移动性管理单元发送给终端的附着接受消息发送给终端，终端存储所有允许访问的家庭基站覆盖区域的标志并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新。本发明在用户终端接入家庭基站覆盖区域时，由核心网控制接入，增强了安全性，同时减少跟踪区更新流程。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通过核心网控制终端接入家庭基站覆盖区域的方法。
背景技术
无线通信系统和固定通信系统的一个重要区别在于用户和网络之间没有固定的线路相连，无线网络必须时刻知道用户所在的地理位置。这样，用户在移动的时候，必须通过消息告诉网络目前用户所在的位置，这是移动性管理的一部分。
在蜂窝移动通信中，通过蜂窝小区的形式进行地理覆盖。如图1显示了一个典型的蜂窝系统是演进的分组域系统(Evolved Packet System，简称为EPS)。在图1中，整个EPS系统分为无线系统(E-UTRAN)和核心网(EvovledPacket Core，简称EPC)两部分。
在核心网中，包含了归属用户数据服务器(Home Subscriber Server，简称为HSS)、移动性管理单元(Mobility Management Entity，简称为MME)、服务网关(Serving Gateway，简称为S-GW)、和分组数据网络网关(PDNGateway，简称P-GW)，其中：
归属用户数据服务器(HSS)：是用户签约数据的永久存放地点，位于用户签约的归属网；
移动性管理单元(MME)：是用户签约数据在当前网络的存放地点，负责终端到网络的非接入层(Non-Access Stratum，简称NAS)信令管理、用户空闲模式下的跟踪和寻呼管理功能和承载管理；
服务网关(S-GW)：是核心网到无线系统的网关，负责终端到核心网的用户面承载、终端空闲模式下的数据缓存、网络侧发起业务请求的功能、 合法窃听和分组数据路由和转发功能；
分组数据网络网关(P-GW)：是演进的分组域系统(EPS)和该系统外部网络的网关，负责终端的IP地址分配、计费功能、分组包过滤、策略应用等功能。
在无线系统中，包含了基站(E-UTRAN NodeB，简称eNB)，基站(eNB)负责无线信号的收发，通过空中接口和终端联系。
每个小区由于无线特性的原因，不可能覆盖的很大。为了提高路由的性能，将多个相邻小区组合在一起形成一个大的跟踪区(Tracking Area，简称为TA)，同时为了减少跟踪区更新(Tracking Area Update，简称TAU)的信令，将分配给一个终端一个跟踪区列表(Tracking Area list，简称TAlist)，终端注册到这个跟踪区列表中所有的跟踪区中，核心网识别用户所在跟踪区。小区所在的跟踪区信息在基站(eNB)发给终端的小区广播中带给终端。
当终端在EPS网络下面开机或者从别的网络切换到EPS网络的时候，将要发起附着流程，网络和终端在附着流程里互相验证，之后EPS网络将给终端在网络侧建立EPS承载，并将分配给终端的跟踪区列表和临时用户标志在附着接受消息中发送给终端。在EPS核心网(EPC)中一个终端登记到多个跟踪区中，终端到达这些跟踪区后，不用发起跟踪区跟踪流程。
家庭基站(Home eNB)是基站(eNB)的一种，其作为私人用户的专属资源被部署在家庭、团体、公司或者学校等私人场所使用，家庭基站覆盖的若干个小区组成家庭基站覆盖区域，也称家庭基站闭合用户组(Closed SubscriberGroup，简称CSG)，每个家庭基站覆盖区域用一个在PLMN(Public LandMobile Network，公众陆地移动网络，其通常属于运营商)里面唯一的标志进行标志，被称为家庭基站闭合用户组标志。家庭基站覆盖区域只允许经过授权的用户接入，如家庭成员、团体成员等用户。家庭基站覆盖区域概念和演进分组网络(EPS)的跟踪区(Tracking Area，简称TA)类似，都是由若干个小区组成。通过何种方法，只允许经过授权的用户接入家庭基站覆盖区域(也称家庭基站覆盖区域)，防止其他未授权的用户接入是演进分组网络中待解决的问题。
同时，用户需要知道当前他所注册到的网络中，哪些家庭基站覆盖区域已经授权他接入，并且用户在开机之后就注册到这些区域中，这样他到达这些区域的时候，就不用发起跟踪区更新请求，直接接入这些家庭基站覆盖区域。
目前，家庭基站覆盖区域的访问权限管理大多基于无线通信网络的无线侧(基站或者基站控制器)的控制方法，这样的缺点是，安全性差、不方便集中管理。目前家庭基站的研究倾向于通过无线核心网网元使用高层协议(无线接入层以上的高层协议层，简称NAS)信令来控制用户对家庭基站的接入，因为高层层信令建立好之后，在无线接入层和高层协议上都建立了可信任的安全通道，信令安全有保障。然而，由核心网通过高层信令对家庭基站的接入进行控制的方法还处于研究阶段。
目前由核心网控制家庭基站的接入方法有基于跟踪区更新的方法，该方法通过终端在网络中位置的改变，动态的发送和当前跟踪区相关的家庭基站覆盖区域的家庭基站覆盖区域标志。这种方法的缺点有两点：
第一点，造成家庭基站覆盖区域附近的位置更新较多；
第二点，核心网需要有跟踪区和家庭基站覆盖区域(家庭基站覆盖区域)的映射数据库，并且经常需要更新和同步，导致核心网网元变得更加复杂，核心网网元之间的信令增加很多。
以上两点都不符合演进分组网络的演进需求。
上述关于终端接入家庭基站覆盖区域的问题，在UMTS(UniversalMobile Telecommunications System，通用移动通信系统)分组交换域(PacketSwitch，简称PS)中同样存在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种通过核心网控制终端接入家庭基站覆盖区域的方法，实现终端接入家庭基站覆盖区域，解决现有接入方法中位置更新多、信令增加、核心网网元复杂等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种通过核心网控制终端接入家庭 基站覆盖区域的方法，在分组移动通信网络的附着流程中：
核心网侧的移动管理模块将从归属用户数据服务器获得的终端被授权访问的所有家庭基站覆盖区域的标志，通过移动管理模块发送给终端的附着接受消息发送给终端，终端存储所有允许访问的家庭基站覆盖区域的标志并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新。
进一步地，所述移动通信网络是演进分组网络，相应的所述移动管理模块是移动性管理单元。所述方法进一步分为如下步骤：
(31)终端向移动性管理单元发送附着请求消息，发起附着流程，并在附着请求消息中携带有终端的用户标志、旧跟踪区标志；
(32)演进分组网络对该终端进行安全验证、建立数据通道、建立移动性管理相关数据、释放网络中该终端所拥有的旧资源；
(33)移动性管理单元从归属用户数据服务器获得该用户终端被允许访问的所有家庭基站覆盖区域的标志、临时终端标志、跟踪区列表、及相关参数；
(34)移动性管理单元将附着接受消息发送给终端，所述附着接受消息中携带有该终端被允许访问的所有家庭基站覆盖区域的标志；
(35)终端保存它被允许访问的家庭基站覆盖区域的标志、临时终端标志、跟踪区列表、及相关参数，并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新。
进一步地，所述移动通信网络是通用移动通信系统分组交换域网络，相应的所述移动管理模块是服务通用分组无线业务支持节点。所述方法进一步又可分为如下步骤：
(51)终端向服务通用分组无线业务支持节点发送附着请求消息，发起附着流程，并在附着请求消息中携带有终端的用户标志、旧路由区标志；
(52)通用移动通信系统分组交换域网络对该终端进行安全验证、建立数据通道、建立移动性管理相关数据、释放网络中该终端所拥有的旧资源；
(53)服务通用分组无线业务支持节点从归属用户数据服务器获得该用 户终端被允许访问的所有家庭基站覆盖区域的标志、临时终端标志、路由区列表、及相关参数；
(54)服务通用分组无线业务支持节点将附着接受消息发送给终端，所述附着接受消息中携带有该终端被允许访问的所有家庭基站覆盖区域的标志；
(55)终端保存它被允许访问的家庭基站覆盖区域的标志、临时终端标志、路由区列表、及相关参数，并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新。
与现有技术相比，本发明由核心网控制用户终端接入家庭基站覆盖区域，增强了安全性，便于集中管理；利用现有流程将所有允许终端接入的家庭基站覆盖区域的标志提前发送给终端，减少了跟踪区更新流程；同时，核心网网元不必发生过多变化，核心网网元之间的信令大大减少。
附图说明
图1是相关技术中演进分组网络(EPS)的系统结构图；
图2是根据本发明的技术方案实现核心网控制用户访问家庭基站覆盖区域的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明目的是提供一种由核心网控制用户终端接入家庭基站覆盖区域的方法，以便在用户终端接入家庭基站覆盖区域时，由核心网控制接入，增强了安全性，同时减少跟踪区更新流程。
本发明提供一种通过核心网控制终端接入家庭基站覆盖区域的方法，在分组移动通信系统的附着流程中，核心网侧的移动管理模块将从归属用户数据服务器获得的终端被授权访问的所有家庭基站覆盖区域的标志，通过移动 管理模块发送给终端的附着接受消息发送给终端，终端存储所有允许访问的家庭基站覆盖区域的标志并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新。
本发明中适用的移动通信网络包括演进分组网络、或通用移动通信系统分组交换域网络。具体实现时，都是利用分组移动网络中的附着流程(AttachProcedure)，在核心网侧发送给终端的附着接受消息中，将该终端被授权访问的所有家庭基站覆盖区域(CSG)的标志发送给终端，终端存储所有允许访问的CSG区域标志，并在接入到这些CSG区域的时候，不进行位置更新。
下面以演进分组网络为例进行详细说明。
本发明利用已有的演进分组网络的附着流程(Attach Procedure)，在附着流程中间，其中的移动管理模块是演进分组网络中核心网侧的移动性管理单元(MME)，MME从归属用户数据服务器(HSS)获得该终端被授权访问的家庭基站覆盖区域，在终端即将成功完成附着流程之时，在附着流程的最后一步，即在移动管理单元(MME)发送给终端的附着接受消息中，移动性管理单元(MME)将该终端被授权访问的所有家庭基站覆盖区域(CSG)的标志发送给终端，终端存储所有允许访问的CSG区域标志，在用户接入到这些CSG区域的时候，不用发起跟踪区更新流程(Tracking Area Update)。
如果其他终端在开机之后没有获得被允许访问的家庭基站覆盖区域，那么这些终端在到达家庭基站覆盖区域的时候，就不能通过这些区域接入到演进分组网络中。
演进分组网络中核心网控制终端接入家庭基站覆盖区域的方法，具体又包括以下步骤：
第一步、终端发起附着请求，向移动性管理单元发送附着请求消息，其中附着请求消息中携带有终端的用户标志(IMSI或者S-TMSI)，旧跟踪区标志(old TAI)；
第二步、演进分组网络对该终端进行安全验证、建立数据通道、建立移动性管理相关数据、释放网络中该终端所拥有的旧资源；
第三步、移动性管理单元从归属用户数据服务器获得该用户被允许访问 的所有家庭基站覆盖区域(Closed Subscriber Group，简称CSG)。
第四步、移动性管理单元将附着接受消息发送给终端，所述附着接受消息中携带有该终端被允许访问的家庭基站覆盖区域(CSG)的标志；
第五步、终端保存它被允许访问的家庭基站覆盖区域(CSG)的标志、临时终端标志、跟踪区列表、其他参数等。
在上述接入控制流程中，终端支持多跟踪区登记。
本发明不仅仅适用于演进分组网络(Evolved Packet System，简称为EPS)，也同样适用于UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)分组交换域(Packet Switch，简称PS)中。在UMTS PS中，与跟踪区TA相对应的是路由区(Routing Area，简称为RA)，与移动性管理单元MME相对应的是服务GPRS支持节点(Serving GPRS SupportNode，简称为SGSN)。
此外，本发明还可以应用于其他类似的无线通信系统。
应用实例1：演进分组网络中的实施例，其中的移动管理模块是移动性管理单元(MME)。
图2是根据本发明的一种由核心网控制用户访问家庭基站覆盖区域的方法在演进分组网络中的实例框图，该方法包括以下步骤：
步骤101，当终端在演进分组网络(EPS)的覆盖区域内开机或者从别的无线通信网络切换到演进分组网络(EPS)的时候，终端向网络中的设备(即移动性管理单元MME)发送附着请求消息，要求注册到演进分组网络上，该附着请求消息中包含终端标志(IMSI)、它所处的旧跟踪区标志(TAI)、以及其他相关参数。
步骤102，演进分组网络对该终端进行安全验证、建立数据通道、建立移动性管理相关数据、释放网络中该终端所拥有的旧资源。
步骤103，归属用户数据服务器(HSS)向移动性管理单元(MME)插入该终端的签约数据，签约数据中包含该终端被授权访问的家庭基站覆盖区域(CSG)的标志。
步骤104，移动性管理单元(MME)向终端发送附着接受消息；该附着接受消息中包含有：临时用户标志、跟踪区列表、用户被授权访问的所有家庭基站覆盖区域(CSG)标志、其他参数。
步骤105，终端保存从移动性管理单元处获得的临时用户标志、跟踪区列表、用户允许访问的所有家庭基站覆盖区域(CSG)的标志、以及其他参数。
通用移动通信系统分组交换域网络中的方法流程与应用实例1类似，下面进行说明。
应用实例2：通用移动通信系统分组交换域网络的实施例，其中的移动管理模块是服务通用分组无线业务支持节点SGSN，包括以下步骤：
步骤201、终端向服务通用分组无线业务支持节点发送附着请求消息，发起附着流程，并在附着请求消息中携带有终端的用户标志、旧路由区标志；
步骤202、通用移动通信系统分组交换域网络对该终端进行安全验证、建立数据通道、建立移动性管理相关数据、释放网络中该终端所拥有的旧资源；
步骤203、服务通用分组无线业务支持节点从归属用户数据服务器获得该用户终端被允许访问的所有家庭基站覆盖区域的标志、临时终端标志、路由区列表、及相关参数；
步骤204、服务通用分组无线业务支持节点将附着接受消息发送给终端，所述附着接受消息中携带有该终端被允许访问的所有家庭基站覆盖区域的标志；
步骤205、终端保存它被允许访问的家庭基站覆盖区域的标志、临时终端标志、路由区列表、及相关参数，并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新。
本文所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。因此，凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进以及更新等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种通过核心网控制终端接入家庭基站覆盖区域的方法，其特征在于，在分组移动通信网络的附着流程中：
核心网侧的移动管理模块将从归属用户数据服务器获得的终端被授权访问的所有家庭基站闭合用户组(CSG)标志，通过移动管理模块发送给终端的附着接受消息发送给终端，终端存储所有允许访问的家庭基站闭合用户组标志并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新；
所述家庭基站覆盖区域只允许经过授权的用户接入。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动通信网络是演进分组网络，相应的所述移动管理模块是移动性管理单元。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步分为如下步骤：
(31)终端向移动性管理单元发送附着请求消息，发起附着流程，并在附着请求消息中携带有终端的用户标志、旧跟踪区标志；
(32)演进分组网络对该终端进行安全验证、建立数据通道、建立移动性管理相关数据、释放网络中该终端所拥有的旧资源；
(33)移动性管理单元从归属用户数据服务器获得该终端被允许访问的所有家庭基站闭合用户组标志、临时终端标志、跟踪区列表、及相关参数；
(34)移动性管理单元将附着接受消息发送给终端，所述附着接受消息中携带有该终端被允许访问的所有家庭基站闭合用户组标志；
(35)终端保存它被允许访问的家庭基站闭合用户组标志、临时终端标志、跟踪区列表、及相关参数，并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动通信网络是通用移动通信系统分组交换域网络，相应的所述移动管理模块是服务通用分组无线业务支持节点。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步分为如下步骤：
(51)终端向服务通用分组无线业务支持节点发送附着请求消息，发起附着流程，并在附着请求消息中携带有终端的用户标志、旧路由区标志；
(52)通用移动通信系统分组交换域网络对该终端进行安全验证、建立数据通道、建立移动性管理相关数据、释放网络中该终端所拥有的旧资源；
(53)服务通用分组无线业务支持节点从归属用户数据服务器获得该终端被允许访问的所有家庭基站闭合用户组标志、临时终端标志、路由区列表、及相关参数；
(54)服务通用分组无线业务支持节点将附着接受消息发送给终端，所述附着接受消息中携带有该终端被允许访问的所有家庭基站闭合用户组标志；
(55)终端保存它被允许访问的家庭基站闭合用户组标志、临时终端标志、路由区列表、及相关参数，并在到达所述标志标识的家庭基站覆盖区域后不发起位置更新。
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| 3rd Generation Partnership Project.Technical Specification Group RadioAccess Network Requirements for Evolved UTRA(E-UTRA)and Envolved UTRAN(E-UTRAN)(Release 7).3GPP TR25.913 v7.3.0.2006,3(25913730),1-18. * |
| 3rd Generation Partnership Project.Technical Specification Group Services andSystem Aspects GPRS enhancements for E-UTRAN access(Release 8).3GPP TS23.401 v1.1.0.2007,3(23401110),1-78. * |
| Evolved Universal Terrestrial Radio Acess(E-UTRA)and Evolved Universal Terrestrial Radio AccessNetwork(E-UTRAN) |
| GPRS enhancements for E-UTRAN access(Release 8).3GPP TS23.401 v1.1.0.2007,3(23401110),1-78. |
| Overall description |
| Requirements for Evolved UTRA(E-UTRA)and Envolved UTRAN(E-UTRAN)(Release 7).3GPP TR25.913 v7.3.0.2006,3(25913730),1-18. |
| Stage 2(Release 8).3GPP TS36.300 v8.1.0.2007,3(36300810),1-106. |
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