CN101563944A - Imsi处理系统 - Google Patents

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CN101563944A CNA200680056679XA CN200680056679A CN101563944A CN 101563944 A CN101563944 A CN 101563944A CN A200680056679X A CNA200680056679X A CN A200680056679XA CN 200680056679 A CN200680056679 A CN 200680056679A CN 101563944 A CN101563944 A CN 101563944A
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Abstract

本发明涉及一种用于蜂窝电话网络的国际移动订户身份IMSI处理系统(1)。MS(MS)包括设置成将IMSI从使用中的所述IMSI切换到5新IMSI的第一切换装置(2)。该系统包括与第二切换装置(3)关联的HLR(HLR)，该第二切换装置(3)设置成相应地切换HLR(HLR)中的IMSI。第一和第二切换装置(2、3)设置成在选定的时间点上切换IMSI。第二切换装置(3)包括识别部件(4)，识别部件(4)将10HLR中的新IMSI识别为订户。本发明还涉及用于IMSI处理系统的方法。

Description

IMSI处理系统
技术领域
本发明涉及用于蜂窝电话网络的IMSI处理系统。IMSI处理系统包括至少一个MS和HLR，其中MS设置成与HLR互相通信以在网络内建立通信链路。MS包括由HLR使用以在订户注册到网络期间将MS识别为网络中的订户的IMSI。本发明还涉及用于IMSI处理系统的方法。
背景技术
GSM标准中使用的如下术语也在用于描述本发明的当前申请中使用：
AUC认证中心(AUC)是与HLR关联的单元，并且它在MS尝试注册到网络时提供认证过程的一个或多个认证三元组(triplet)。此三元组由如下组成：用户认证请求(RAND，128位随机数)；用户认证响应(RES，32位随机数)；以及会话密钥Kc(64位数字)。MS使用加密密钥Ki连同Kc来用于空中接口加密。因此，利用MS中已知密钥Ki在SIM上生成三元组参数，AUC为什么需要IMSI作为输入来生成三元组。
SIM订户身份模块(SIM)是具有订户数据和数据处理能力的智能卡。
IMSI国际移动订户身份(IMSI)是指定给每个SIM的在世界范围唯一地识别GSM用户的15至18字节数字。它用于GSM网络中的内部操作，并由三个部分组成：移动国家码(MCC，3个数字)、移动网络码(MNC，2-3数字)和移动订户身份号(10个数字)。IMSI始终与一个特定HLR关联。
HLR归属位置寄存器(HLR)，存储所有订户相关信息：静态信息是IMSI和MSISDN关联的定义、预订的服务(呼叫转送、漫游限制等)；动态信息是当前位置区域(LA)、VLR和MSC、移动订户漫游号(MSRN)。MSC还支持计费和记账，并且可以管理数以百万的客户信息。
LA位置区域(LA)是移动运营商定义的用于传呼GSM移动的多个小区。
MS移动台(MS)，即用户设备，例如蜂窝电话或计算机。
BTS至少一个基站收发器(BTS)连接到基站控制器BSC。BTS能够使用所说的空中接口的信道与包括移动设备ME和订户身份模块SIM的移动台MS进行连接。
BSC基站控制器(BSC)通常在BTS后面提供智能。通常，BSC有在其控制下的数十个或甚至数百个BTS。BSC处理无线电信道的分配、接收来自移动电话的测量，控制从BTS到BTS的切换(BSC间切换的情况除外，在此情况中，控制部分地由锚点MSC负责)。BSC的关键功能是作为集中器，其中至BTS(其中利用相对较低)的许多不同低容量连接变得减少为往移动交换中心(MSC)(其中高度利用)的较小数量的连接。总之，这意味着网络常常构造成具有分布到靠近BTS的区域中的许多BSC，BTS然后连接到大的集中式MSC站点。
BSC不仅是BTS控制器，而且对于一些供应商来说，还是完整交换中心，以及具有至MSC的连接的SS7节点，以及使用分组数据服务时的服务GPRS支持节点(SGSN)。BSC还向操作支持子系统(OSS)以及性能测量中心提供所有必需的数据。在BSC中存储所有站点的数据库，包括例如载波频率、跳频列表、功率减小电平、用于小区边界计算的接收电平。直接从无线电规划工程获取此类数据，无线电规划工程包含业务计划以及信号传播的建模。
MSC移动交换中心(MSC)经接口连接到其他MSC。它还经接口连接到BSC。MSC处理连接建立和释放(使用SS7协议)、BSC之间的切换和MSC之间的切换所需的所有信令功能。MSC提供如下补充功能：呼叫转送、多方呼叫、反向计费等。MSC能够与归属位置寄存器HLR和认证中心AUC建立信令连接。
GMSC网关MSC(GMSC)是用于PMLN(公共陆地移动网络)至例如PSTN、ISDN和数据网络(X.25)的其他网络的接口。
MSISDN移动台国际订户电话簿号码(MSISDN)，拨打该号码可呼叫移动电话。用户(即订户)的MSISDN号码与IMSI号关联，并存储在HLR中。
VLR访问位置寄存器(VLR)是存储有关VLR管理的区域中(即与VLR关联的LA中)的用户的所有重要信息的数据库。它包括IMSI、三元组和HLR地址。当移动移入新LA中时，VLR被更新。当MS移入不同VLR控制的区域中时，HLR被更新，并且将有关该订户的必需信息从HLR复制到新VLR。
TMSI临时移动订户号码(TMSI)在非IMSI的会话期间被用于隐藏IMSI以便保护订户身份。它由VLR在MS的当前位置处指定。TMSI是四个字节长。
W-CDMA宽带码分多址(W-CDMA)是一种3G蜂窝网络。
保护订户身份意味着电信网络的用户的身份对外人隐藏。身份的保护在移动通信系统中是特别重要的，在移动通信系统中，在建立连接之前订户和网络能相互识别。如果无保护地传输订户身份，则通过监视订户与网络之间建立的无线电连接来跟踪订户的移动是可能的。此外，通过保护订户的身份，使数据通信的解密远远更复杂也是可能的。
在GSM中，由移动电话中使用的SIM卡上定义的IMSI来识别订户。当MS(例如蜂窝电话)开机或漫游到网络中时，MS注册到网络以将自己与网络关联以便能够从该移动电话拨打或接听电话。该注册是根据附图1中概述的过程来执行，其中MS通过经BTS和BSC进行信道请求和响应，然后使用MSC、VLR和HLR进行认证请求和响应来建立通信链路。公知的是使用TMSI来用于隐藏IMSI。但是，虽然可以由网络运营商将TMSI激活以隐藏用户，但是在注册过程期间，IMSI在空中接口中是可见的，直到指定了TMSI为止。这使得在应用TMSI之后也能够监视/跟踪和窃听个人订户，因为TMSI对于第三方变为已知的。
这对于较高政府和国家安全职能部门等中的高度引人注意的VIP用户来说可能是不可接受的风险。而且，第三方可以利用可以在MS上使用的设备，从而触发MS向外发送它的IMSI，因为它相信将进行新的注册。因此，第三方总是能够拥有IMSI，然后能够跟踪/监视MS。
US 6373949公开一种包括MS和HLR的系统，其中在从MS到HLR的加密消息中隐藏IMSI。该消息就HLR地址而言是透明，这样来自MS的加密消息可以发现至正确HLR的途经。在HLR中，将该消息解密，并在HLR中以正常方式使用IMSI来识别用户以及建立通信链路。该系统的一个缺点是MS总是使用相同的IMSI。因为立即破解代码的第三方可以经IMSI识别用户/MS，所以这是缺点。
鉴于上面的原因，仍需要替代和改进的IMSI处理，以便阻止第三方跟踪/监视MS在基于GSM的网络内的移动。
发明内容
本发明的目的在于满足上面的需求并找到用于处理IMSI的更佳解决方案。本发明涉及一种用于诸如GSM或W-CDMA的电话网络的IMSI处理系统。该IMSI处理系统包括至少一个MS和HLR。本发明还涉及用于这种系统的方法。本发明就例如用于建立通信链路的协议来说倾向于使用网络内的现有标准。本发明可以应用于其中MS包括HLR用于在订户注册到网络期间将该MS识别为网络中的订户的IMSI以及其中MS设置成与HLR相互通信以便在系统内建立通信链路的所有网络或所有系统。
本发明的特征在于，MS包括第一切换装置以及HLR与第二切换装置关联，该第一切换装置设置成将IMSI从当前使用中的IMSI切换到新IMSI，该第二切换装置设置成相应地切换HLR中的IMSI。第一和第二切换装置设置成在选定的时间点上、即例如周期性地或非周期性地、或在不同或相同长度的选定时间间隔、或在MS的用户或HLR的控制器决定的时间点上切换IMSI。第二切换装置包括识别部件，其将HLR中的新IMSI识别为订户。
本发明的一个优点是可为MS用户提供几乎完全的匿名，而无需更改GSM标准，即该系统与现有功能和标准相符。另一个优点是可以在不繁琐地消耗IMSI资源的情况下实现该系统。又一个优点是无需服务网络运营商的准许或协作即可实现该系统，这使得该系统自实现之日起可全球应用。
而且，该解决方案提供对仅依赖于媒体流的加密的现有安全解决方案的替代和补充。本发明通过切换IMSI来隐藏订户的身份，这使得第三方难以跟踪/监视订户，即MS，因为IMSI频繁地在变更。进行监视的第三方将注意到IMSI消失，这将被解释为MS关机。如果第二MS在不同的位置使用旧的IMSI，则第三方会将此解释为订户/MS已更改位置。本发明由此使得第三方难以知道要搜索什么才能截获来自专用订户/MS的通信。
本发明可以采用多种方式在现有的GSM系统中实现，并且第二切换装置可以设置成与第一切换装置同步地切换(switch)IMSI或可以设置成不同步地切换IMSI。
在两种情况中，第一切换装置有利地包括第一IMSI生成装置，第一IMSI生成装置设置成在发生切换之前生成新IMSI，并且第二切换装置包括第二IMSI生成装置，第二IMSI生成装置设置成在发生切换之前生成与第一IMSI生成装置相同的新IMSI。第二切换装置可以构成HLR的一部分，但还可以设置为可连接到HLR的外部单元。该外部单元可以是可处理数据库和执行计算任务的计算机等。
第一和第二IMSI生成装置可以采用不同的方式设置成用于生成新IMSI。例如，第一和第二IMSI生成装置可以包含有关生成新IMSI时允许哪些IMSI的信息。这可以通过包含预定IMSI列表的第一和第二IMSI生成装置来实现。第一IMSI生成装置和第二IMSI生成装置可以设置成在生成新IMSI时使用这些列表。例如，第一和第二IMSI生成装置可以简单地根据预定的例程从列表中选取新的IMSI。该列表可以完全在MS和HLR中实现，或可以使用计算新MS的算法以隐含方式被MS和HLR已知。然后对该算法编程以仅使用某些IMSI。可以由设置成在生成新IMSI时使用该算法的处理器装置来使用该算法。一个处理器装置可以被包括在MS中，一个处理器装置可以被包括在HLR中。在MS中，处理器装置可以被包括在第一IMSI生成装置中或它可以被包括在可连接到MS的外部装置中。第一切换装置可以设在MS的SIM中、在MS的另一个部分中或在可连接到MS的外部装置中。MS中的处理器装置可以在物理上形成于SIM或MS的现有印刷电路板中或可以在物理上形成于可连接到MS中已经存在装置的新装置中。MS中的该处理器装置还可以作为已经存在的电路板中的计算机软件来实现。
当第二切换装置设置成与第一切换装置不同步地切换IMSI时，第一切换装置设置成首先切换到新IMSI，并且识别部件设置成识别该新IMSI并更改HLR中的IMSI。这可以通过包括设置成以密码编写新IMSI的加密装置的第一切换装置来实现。识别部件然后包括设置成将新IMSI解密的解密装置。这里“以密码编写新IMSI”意味着可以将IMSI本身加密或新IMSI是未加密的，但是将该新IMSI包括在从MS到HLR的加密的信息序列中，该加密的信息序列包含识别部件可用来将新IMSI连接到正确的订户的信息。
与依赖于已知通信路径的加密相比，IMSI的加密与本发明的更改的组合将为用户提供强得多的保密性。
附图说明
下文将结合多个附图，详细地描述本发明，其中：
图1以示意图形式示出GSM系统中根据现有技术的注册过程；
图2以示意图形式示出根据本发明的MS和HLR；
图3以示意图形式示出GSM系统中根据本发明的第一实施例的示例的IMSI切换过程；
图4以示意图形式示出GSM系统中根据本发明的第二实施例的示例的IMSI切换过程，以及其中；
图5以示意图形式示出GSM系统中根据本发明的第三实施例的示例的IMSI切换过程。
具体实施方式
图1示出GSM系统网络中根据现有技术的注册过程。图1是注册过程的流程图示意，并且图1的箭头示出系统中包含的不同单元之间的信息流。这些单元是MS、BTS、BSC、MSC、VLR和HLR，这些单元全部是结合上文背景技术论述定义的。该流程图应该按从信道请求到信道释放的顺序来阅读。在GSM中，由移动电话中使用的SIM卡上定义的IMSI来识别订户。当MS(例如蜂窝电话)开机或漫游到网络中时，MS注册到网络以将自己与网络关联以便能够从该移动电话拨打或接听电话。
在图1中，注册过程如下：MS通过信道请求建立经BTS至BSC的通信链路；BSC通过向BTS发送激活响应信号来启动激活过程；BTS然后通过向BSC发送激活确认信号(ACK)来确认激活响应信号；BSC然后指定经BTS到MS的信道；MS经由BTS和BSC向MSC发送位置更新请求；MSC经由BSC和BTS向MS发送认证请求；MS经由BTS和BSC向MSC发送认证响应；MSC对VLR进行认证检查；在认证检查之后，MSC指定TMSI，并经由BSC和BTS将该TMSI发送到MS；MS经由BTS和BSC向MSC确认(ACK)该TMSI；MSC然后与VLR和HLR通信以进入寄存器，以便将TMSI与IMSI关联，并因此与订户关联；最后，BSC释放经BTS到MS的信道。
每个移动订户具有由和该订户签订协议的运营商运营的归属公共陆地移动网络HPLMN。用户的订户数据存储在他/她的归属HPLMN的HLR中和相关的认证中心AUC中。AUC具有用于验证用户传送的身份的真实性所需的所有数据。在HLR中，可以将移动订户国际ISDN号码MSISDN链接到用户的IMSI。此外，有关订户订购的服务的信息以及用户在访问者位置寄存器VLR地址内达到某个精确度的当前位置都存储在HLR中。在任何给定时间，任何订户无法注册到多于一个VLR。
除了HPLMN提供的服务外，还使用与MSC关联定位的VLR来保存有关注册到合适的访问者位置寄存器的用户的位置的数据，该位置达到所说的位置区域的精确度。订户可以使用那些其他VPLMN中可用的服务，他/她自己的运营商已与那些其他VPLMN签署了漫游协议。
通过移动服务交换中心MSC，移动通信系统链接到固定电话网络，例如公共交换电话网PSTN或综合业务数字网ISDN。多个BTS连接到BSC。基站收发器能够使用所说的空中接口的信道与移动设备ME和SIM所组成的MS进行连接。
在表示现有技术的移动通信系统中，目标是受保护地在空中接口上传送订户身份。在图1中，公知的GMS系统使用临时移动订户身份TMSI来隐匿用户的国际移动订户身份IMSI。但是，IMSI在空中接口中是透明的，直到建立了TMSI为止。上文论述了现有技术的问题。
图2以示意图形式示出根据本发明的MS和HLR。IMSI切换过程由GSM电话网络系统的IMSI处理系统1来执行，GSM电话网络系统包括至少一个MS和HLR。MS设置成与HLR互相通信以便建立经由上述单元(图2中未示出)的通信链路。MS包括将该MS识别为订户的IMSI，MS设置成将IMSI传送到HLR以用于在订户注册到网络期间注册到HLR。MS包括设置成将IMSI从旧IMSI切换到新IMSI的第一切换装置2。将HLR与第二切换装置3关联，第二切换装置3设置成相应地切换HLR中的IMSI，并且第二切换装置3包括将HLR中的新IMSI识别为原订户的识别部件4。在图2中，在HLR中包含第二切换装置3，但是可以在耦合到HLR的外部单元(参见图4)中包含第二切换装置3，从而外部单元可以处理IMSI切换过程和识别过程。
第一切换装置2包括第一IMSI生成装置5，第一IMSI生成装置5设置成在切换发生之前生成新IMSI。第二切换装置3包括第二IMSI生成装置6，第二IMSI生成装置6设置成在切换发生之前生成与第一IMSI生成装置5相同的新IMSI。
第一和第二IMSI生成装置5、6包含有关在生成新IMSI时允许哪些IMSI的信息。该信息可以采用预定IMSI的列表的形式，第一和第二IMSI生成装置5、6使用此预定IMSI的列表来生成新IMSI。此列表可以采用已分配给某个用户或组织的多个IMSI的形式。该列表可以作为子单元包括在已经存在的HRL中，或者可以构成由不断创建新HLR的组织控制的新HLR。这里“创建”是指组织或个人已请求与常规IMSI分开管理/控制的IMSI的列表的情况。可以在连接到HLR的外部单元(例如计算机)中管理这些允许的IMSI，或可以在已经存在的HLR中管理这些允许的IMSI。这些允许的IMSI可以是按时间序列的数字或可以是随机的一组数字。
在图2中，第一和第二IMSI生成装置5、6分别包括第一处理器装置7和第二处理器装置8。第一和第二处理器装置7、8在生成新IMSI时使用算法。该算法可以使用起始数字作为种子，然后可以生成随机允许的新IMSI，或可以由第一个IMSI号开始，然后根据预定的计划跳到新IMSI。
第一切换装置2可以设置成与第二切换装置3同步地切换IMSI。第一和第二处理器装置7、8中使用的算法则在生成新IMSI时同时工作。本实施例的一个好处是，IMSI的切换变得容易，因为MS和HLR同时获知新IMSI，因此不可能存在IMSI号不匹配的情况。
但是，第一切换装置2可以设置成与第二切换装置3不同步地切换IMSI。第一处理器装置7然后根据算法生成新IMSI，而第二处理器装置8使用这样一种算法：识别订户以使识别部件4能够允许新IMSI，从而第二切换装置2可以相应地在HLR中将旧IMSI改变到新IMSI。在切换发生之前，即在网络中注册新IMSI之前，识别部件识别新IMSI并相应地将新IMSI耦合到订户身份。IMSI的识别可以通过MS向HLR发送唯一信息来实现，第二处理器装置8可以使用该唯一信息来提取有关IMSI的身份的信息。识别部件4然后使用来自第二处理器装置8的信息，以便识别部件4将该IMSI与正确的订户相关。
因此，第一切换装置2可以包括加密装置9，加密装置9设置成以密码编写新IMSI，并由此创建该唯一信息。识别部件4可以相应地包括设置成将新IMSI解密的解密装置10。加密装置9、10可以使用例如密码领域中先前公知的散列函数。密码散列函数是具有某种附加的安全特性的散列函数，该安全特性使得它适合于在多种信息安全应用(例如认证和消息完整性)中作为原语使用。散列函数取任何长度的长字符串(或消息)作为输入，并产生固定长度的字符串作为输出，有时称为消息摘要或数字指纹。
该唯一信息还可以采用MS的地理位置的形式。此信息以任何方式发送到HLR，识别部件4可以通过在第二处理器装置8中使用算法来识别MS，第二处理器装置8包含有关在某个时间点假定订户在哪里的信息。但是，该唯一信息可以是可被识别装置预测的任何其他信息，即识别装置编程为识别某些特征并将它们耦合到订户。
在图2中，第一切换装置2设在MS的SIM中，但是也可以设在MS的另一个部分中，或设在可连接到MS的外部装置中。
可以由MS和HLR根据选定的程序例程来自动控制IMSI处理系统。IMSI处理系统还可以由用户来手动控制，并且在此类情况中，MS设置成允许用户通过例如按下MS上的按键来控制该系统。
在图2中，空中接口由编号11表示。
图3以示意图形式示出GSM系统中根据本发明的第一实施例的示例的IMSI切换过程，GSM系统包括与图1和图2中相同的单元。图3是根据本发明的注册过程的流程图示意，并且在图3中，箭头示出系统中包含的不同单元之间的信息流。该流程图应该从步骤1到步骤9来阅读，下文将进一步论述这些步骤。
步骤1：系统使用旧IMSI和为MS提供的服务、例如电话呼叫等，对于先前释放的指定信道使用旧IMSI。因此，旧IMSI对于BTS、BSC、MSC、VLR和HLR单元是透明的。
步骤2：MS通过经由BTS、BSC、MSC和VLR单元将IMSI HopRequest发送到HLR来请求更改旧IMSI。
步骤3：HLR使用第二IMSI生成装置6和用于对空中接口加密的新密钥Ki来生成新IMSI。HLR确认步骤2中的请求，并经由BTS、BSC、MSC和VLR单元将确认信号IMSI Hop ACK(确认)发送到MS。IMSI Hop ACK包含新IMSI和新Ki，该Ki将消息加密并制作在空中接口中对第三方隐藏的IMSI Hop ACK中的有效负载，即IMSI。可以增加附加的加密以便保护IMSI免于被检测到。当MS接收到IMSI HopACK时，MS中的第一切换装置2从IMSI Hop ACK提取在MS中使用的IMSI。尽管在本实施例中，第一IMSI生成装置2不自己生成新IMSI，但应该理解，第一IMSI生成装置5在从IMSI Hop ACK提取IMSI的过程中生成新IMSI。
步骤4：MS向VLR发送信息以取消VLR中的旧IMSI的注册以便释放VLR空间。但是，在另一个实施例中，可以免去取消注册部分，因为可以通过当VLR检测到旧IMSI已经处于不活动状态一段时间时在VLR中使用GSM标准超时取消注册(de-registration)来代替它。而且，在步骤4中，将VLR信号从MS发送到VLR，并发送到HLR以便触发根据步骤6的HLR过程。
步骤5：MS使用第一IMSI生成装置例如通过更新SIM来切换到新IMSI。
步骤6：HLR重新定义订户以耦合到新IMSI。识别部件4准备将新IMSI耦合到正确的MSISDN，即订户的MSISDN。可以将新IMSI耦合到临时MSISDN并持续从新IMSI生成开始到步骤6的一段时间。可以同时执行步骤5和6或可以执行步骤5和6，以便在以新IMSI更新SIM之前或在以新IMSI更新SIM之后VLR重新定义了预定。但是，重要的是，当在步骤7中被VLR询问时HLR已准备好允许新IMSI。
步骤7：MS将新IMSI注册到VLR和HLR。根据步骤6中的动作，第一切换装置2可以设置成等待选定的一段时间，以便当新IMSI注册期间VLR询问(ask)HLR时，HLR准备好允许新IMSI。在步骤7期间，VLR和HLR交换信息，与HLR关联的AUC创建VLR要复制的一个或多个三元组。还可以将其他GSM标准信息从HLR复制到VLR。在HLR使用临时MSISDN的情况中，临时MSISDN与新IMSI解耦合，并将新IMSI耦合到订户的正确MSISDN。此动作由HLR来执行，并对于第三方是不可访问的。第三方仅看到旧IMSI消失，并且不会知道此切换。如果第二订户也进行了IMSI的更改并使用来自该MS的旧IMSI作为另一个位置处的新IMSI，则第三方会错误地认为该订户将地点更改到新的位置。这具有第三方无法通过订户的IMSI来跟踪MS的好处。
步骤8：MS对VLR进行认证检查，VLR相应地对HLR关于新IMSI和订户进行检查。应急电话对此是一个例外，然后可以离开步骤8。
步骤9：通过使用新IMSI，为该MS恢复服务。
本发明的一个优点是，新IMSI将在VLR中显示为访问网络中的新不相关的MS。这是可能的，因为新IMSI是在MS和HLR中定义的，这二者均由相同的组织控制而不受网络运营商的干扰。因此，IMSI切换脱离第三方的控制。VLR仅检查HLR来确定HLR是否知道新IMSI以及何时HLR确认，VLR接受来自HLR的信息，并不知道在HLR中或在HLR以外进行了什么。因此，在HLR中对应于新IMSI重新定义订户的MSISDN对于第三方不公开，但是HLR在被VLR询问时认出新IMSI，知道为什么新定义的IMSI作为新MS被网络接受。
而且，如果第三方一旦强制MS暴露其IMSI，并且该IMSI被更改，则第三方需要再次尝试迫使MS暴露新IMSI以便能够继续监视该MS。必须对IMSI的每次更改重复此模式，并迫使第三方以使得检测第三方的活动变得容易的方式动作。鉴于上面的原因，第三方由于IMSI切换而将变得混乱，并且第三方的监视能力由此变得削弱。本发明因此使得第三方难以持续监视/跟踪某个MS。
图4以示意图形式示出GSM系统中根据本发明的第二实施例的示例的IMSI切换过程，GSM系统包括与图1、图2和图3中描述的单元相同的单元。但是，在图4中，识别装置和第二切换装置设在HLR的外部单元(下文如附图所示称为EXT.UNIT)中。因此，在图4中，EXT.UNIT在处理IMSI切换过程方面代替HLR。
图4是根据本发明的注册过程的流程图示意，并且在图4中，箭头示出系统中包含的不同单元之间的信息流。该流程图应该从步骤罗马数字I到步骤罗马数字IX来阅读，下文将进一步论述这些步骤。
步骤I：系统使用旧IMSI和为MS提供的服务、例如电话呼叫等，对于先前释放的指定信道使用旧IMSI。因此，旧IMSI对于BTS、BSC、MSC、VLR和HLR单元是透明的。
步骤II：MS通过经由BTS、BSC和MSC单元将IMSI Hop Request发送到EXT.UNIT来请求更改旧IMSI。
步骤III：EXT.UNIT使用第二IMSI生成装置6和用于对空中接口加密的新密钥Ki来生成新IMSI。EXT.UNIT确认步骤II中的IMSIHop Request，并经由BTS、BSC和MSC单元将确认信号IMSI HopACK发送到MS。IMSI Hop ACK包含新IMSI和新Ki，该Ki将消息加密并制作在空中接口中对第三方隐藏的IMSI Hop ACK中的有效负载，即IMSI。可以增加附加的加密以便保护IMSI免于被检测到。当MS接收到IMSI Hop ACK时，MS中的第一切换装置2从IMSI HopACK提取在MS中使用的IMSI。尽管第一IMSI生成装置5不自己生成新IMSI，但是应该理解，第一IMSI生成装置5在从IMSI Hop ACK提取IMSI的过程中生成新IMSI。
步骤IV：MS向VLR发送信息以在VLR中取消旧IMSI的注册，以便释放VLR空间。但是，在另一个实施例中，可以免去取消注册部分，因为可以通过当VLR检测到旧IMSI已经处于不活动状态时在VLR中使用GSM标准超时取消注册来代替它。而且，在步骤IV中，将VLR信号从MS发送到VLR和HLR，以便触发根据步骤VI的HLR过程。
步骤V：MS使用第一IMSI生成装置例如通过更新SIM来切换到新IMSI。
步骤VI：EXT.UNIT向HLR提供信息，以便HLR能够重新定义订户以耦合到新IMSI。识别部件准备将新IMSI耦合到正确的MSISDN，即订户的MSISDN。可以将新IMSI耦合到临时MSISDN并持续自生成新IMSI开始到步骤6的一段时间。可以同时执行步骤5和6或可以执行步骤5和6，以便在以新IMSI更新SIM之前或在以新IMSI更新SIM之后VLR重新定义了预定。但是，重要的是，当在步骤VII中被VLR询问时HLR已准备好允许新IMSI。
步骤VII：根据常规GSM过程，MS向VLR和HLR注册新IMSI。在注册过程期间，EXT.UNIT与HLR通信，以便第二切换装置和识别部件能够接受新IMSI，从而在被VLR询问时HLR能够接受新IMSI。根据步骤VI中执行的动作，第一切换部件可以设置成等待选定的一段时间，以使当新IMSI注册期间VLR询问HLR时，HLR准备好允许新IMSI。在步骤VII期间，VLR和HLR交换信息，并且HLR中的AUC创建VLR要复制的一个或多个三元组。还可以将其他GSM标准信息从HLR复制到VLR。在HLR和EXT.UNIT使用临时MSISDN的情况中，临时MSISDN与新IMSI解耦合，并将新IMSI耦合到订户的正确MSISDN。此动作由HLR和EXT.UNIT来执行，并对于第三方是不可访问的。第三方仅看到旧IMSI消失，并且不会知道此切换。如果第二订户也进行了IMSI的更改并使用来自该MS的旧IMSI作为另一个位置处的新IMSI，则第三方会错误地认为该订户将地点更改到新的位置。这具有第三方无法通过订户的IMSI来跟踪MS的好处。
步骤VIII：MS对VLR进行认证检查，VLR相应地对HLR关于新IMSI和订户进行检查。应急电话对此是一个例外，然后可以离开步骤8。
步骤IX：通过使用新IMSI，为该MS恢复服务。
除了结合图3论述的好处外，外部系统管理HLR订户重新定义的本实施例的好处还在于，无需增加的HLR功能，因为新节点EXT.UNIT通过现有用户接口来工作。
图5以示意图形式示出GSM系统中根据本发明的第三实施例的示例的IMSI切换过程。图5示出第二切换装置6和识别部件4包含在HLR中，这与图3中一样，但是应该理解，图5中所示的实施例可以与将第二切换装置6和识别部件4包含在图4中的EXT.UNIT中一起使用。
在图5中，论述了多个步骤。步骤的数量对应于图3和5中的步骤的数量，以便利于本发明的描述和清晰地阐述某些优点。
步骤1：系统使用旧IMSI和为MS提供的服务、例如电话呼叫等，对于先前释放的指定信道使用旧IMSI。因此，旧IMSI对于BTS、BSC、MSC、VLR和HLR单元是透明的。
步骤2：IMSI处理系统1设置成启动IMSI Hop的过程，该过程涉及在MS和HLR处都生成新IMSI并切换IMSI。可以根据预先定义的算法自动地开始该过程，其中控制第一和第二切换装置2、3来分别通过第一和第二IMSI生成装置5、6生成新IMSI。还可以由MS的用户命令IMSI处理系统开始IMSI Hop过程来手动地开始该过程。第一和第二切换装置2、3可以同时送交新IMSI或可以先后地执行一个过程。第一切换装置2还可以设置成与第二切换装置3同步地切换IMSI或可以设置成与第二切换装置3异步地切换IMSI。
HLR使用第二IMSI生成装置5和用于对空中接口加密的新密钥Ki来生成新IMSI。可以增加附加的加密以便保护IMSI免于被检测到。
第三实施例不采用图3和4中的步骤2、步骤3或步骤4，因为MS和HLR不互相通信地分开工作。因此，无需IMSI Hop Request或IMSI Hop ACK。但是，在第三实施例中，在IMSI切换期间执行旧IMSI的取消注册，或者对于自动超时取消注册，可以免去旧IMSI的取消注册。
步骤5：MS使用第一IMSI生成装置例如通过更新SIM来切换到新IMSI。
步骤6：HLR重新定义订户以耦合到新IMSI。识别部件准备将新IMSI耦合到正确的MSISDN、即订户的MSISDN。可以将新IMSI耦合到临时MSISDN并持续自生成新IMSI开始到步骤6的一段时间。可以同时执行步骤5和6或可以执行步骤5和6，以便在以新IMSI更新SIM之前或在以新IMSI更新SIM之后VLR重新定义了预定。但是，重要的是，当在步骤7中被VLR询问时HLR已准备好允许新IMSI。
步骤7：MS向VLR和HLR注册新IMSI。根据步骤6中执行的动作，第一切换装置2可以设置成等待选定的一段时间，以使当新IMSI注册期间VLR询问HLR时，HLR准备好允许新IMSI。在步骤7期间，VLR和HLR交换信息，并且HLR中的AUC创建VLR要复制的一个或多个三元组。还可以将其他GSM标准信息从HLR复制到VLR。在HLR使用临时MSISDN的情况中，临时MSISDN与新IMSI解耦合，并将新IMSI耦合到订户的正确MSISDN。此动作由HLR来执行，并对于第三方是不可访问的。第三方仅看到旧IMSI消失，并且不会知道此切换。如果第二订户也进行了IMSI的更改并使用来自该MS的旧IMSI作为另一个位置处的新IMSI，则第三方会错误地认为该订户将地点更改到新的位置。这具有第三方无法通过订户的IMSI来跟踪MS的好处。
步骤8：MS对VLR进行认证检查，VLR相应地对HLR关于新IMSI和订户进行检查。应急电话对此是一个例外，然后可以离开步骤8。
步骤9：通过使用新IMSI，为该MS恢复服务。
除了本发明的上述优点外，第三实施例的一个好处在于，MS与HLR之间没有通过空中接口的信令，这意味着监视空中接口的第三方无法在MS与HLR之间的通信中发现可能暴露正在发生切换或即将发生切换的任何信息。第三实施例的另一个优点在于，管理VLR的网络运营商无法看到MS更改IMSI，但是网络运营商将根据系统标准过程将新IMSI视为HLR允许的新MS。标准过程是指新MS到达小区中并尝试与小区中的系统关联时的过程。
第三实施例还可以使用根据图4的EXT.UNIT。EXT.UNIT然后包括第二IMSI切换装置、第二IMSI生成装置和识别部件。
本发明并不局限于上述实施例，而是在权利要求的范围内，另一些实施例也是可能的。例如，MS可以包括具有允许IMSI的“软交换”的双SIM功能的SIM(两个SIM合二为一)，即不终止使用旧IMSI的当前服务，直到使用新IMSI的新服务关联到网络为止。
而且，VLR可以具有允许VLR用作过滤器以便可以使用外国号码的另一个功能。
本发明可以包括SIM应用套件，该SIM应用套件包括MS中的IMSI队列。该队列可以包括例如SIM上的三个基本文件：第一个文件是当前活动的IMSI、第二个文件是当请求IMSI切换时要使用的下一个IMSI，以及第三个文件通过第一IMSI生成装置下载要在下一个交换之后使用的IMSI(即，使下载能够在请求新IMSI之前发生的缓冲器)。可以周期性地启动IMSI切换或例如在每次呼叫完成之后启动IMSI切换。如果使用上文的SIM应用套件来进行呼叫建立，则SIM应用可以启动IMSI交换，并通过空中下载来将新IMSI送交到预定义的IMSI队列。
在所有上面的实施例中，可以仅在选定的一段时间期间使用新IMSI号，此后再次使用旧IMSI。这具有可将IMSI处理系统使用的IMSI的数量保持最小的优点。
本发明可以与专门调整的MS一起使用，其中每个MS具有与一组预定用户对应的移动标识号。当根据上文识别部件标识要与某个订户身份关联的新IMSI时，识别部件可以使用此标识号。
IMSI处理系统还可以包括用于变更MS中的信息以便可以将新IMSI耦合到不同MS身份的装置和过程。此步骤将增加第三方跟踪/监视网络中的MS的难度。所述装置可以被包括在第一IMSI切换装置中，并且可以用于对MS中的软件再次编程。
本发明可以用于W-CDMA网络或包括MS、VLR和HLR的任何其他系统中。在W-CDMA中，MS可以是任何用户设备，例如移动电话或计算机。在W-CDMA中，BTS称为节点B，BSC称为无线电网络控制器(RNC)。

Claims (28)

1.一种用于蜂窝电话网络的国际移动订户身份IMSI处理系统(1)，所述IMSI处理系统(1)包括至少一个移动台MS(MS)和归属位置寄存器HLR(HLR)，其中所述MS(MS)设置成与所述HLR(HLR)互相通信以在所述网络内建立通信链路，其中所述MS(MS)包括由所述HLR(HLR)使用以在订户注册到网络期间将所述MS(MS)识别为所述网络中的订户的IMSI，其特征在于，所述MS(MS)包括第一切换装置(2)以及所述HLR(HLR)与第二切换装置(3)关联，所述第一切换装置(2)设置成将IMSI从使用中的所述IMSI切换到新IMSI，所述第二切换装置(3)设置成相应地切换所述HLR(HLR)中的IMSI，其中所述第一和第二切换装置(2、3)设置成在选定的时间点上切换IMSI，以及其中所述第二切换装置(3)包括识别部件(4)，所述识别部件(4)设置成将所述HLR(HLR)中的所述新IMSI识别为所述订户。
2.如权利要求1所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第二切换装置(3)包括在所述HLR(HLR)中或所述第二切换装置(3)设置为所述HLR(HLR)的外部单元(EXT.UNIT)。
3.如权利要求1或2所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第一切换装置(2)包括第一IMSI生成装置(5)，所述第一IMSI生成装置(5)设置成在切换发生之前生成所述新IMSI。
4.如权利要求3所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第二切换装置(3)包括第二IMSI生成装置(6)，所述第二IMSI生成装置(6)设置成在切换发生之前生成与所述第一IMSI生成装置(5)相同的新IMSI。
5.如权利要求4所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第一和第二IMSI生成装置(5、6)包含有关生成所述新IMSI时允许哪些IMSI的信息。
6.如权利要求5所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第一和第二IMSI生成装置(5、6)均包含预定IMSI的列表，所述第一IMSI生成装置(5)设置成使用所述预定IMSI的列表来生成IMSI。
7.如权利要求4或5中任一项所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第一和第二IMSI生成装置(5、6)均包括处理器装置(7、8)，所述处理器装置(7、8)设置成在生成所述新IMSI时使用算法。
8.如前面权利要求中任一项所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第一切换装置(2)设置成与所述第二切换装置(3)同步地切换IMSI。
9.如权利要求1至7中任一项所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第一切换装置(2)设置成与所述第二切换装置(3)不同步地切换IMSI。
10.如权利要求9所述的IMSI处理系统(9)，其特征在于，所述第一切换装置(2)设置成首先切换到所述新IMSI，所述识别部件(4)设置成识别所述新IMSI并更改所述HLR中的IMSI。
11.如前面权利要求中任一项所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第一切换装置(2)包括加密装置(9)，所述加密装置(9)设置成以密码编写所述新IMSI，以及所述识别部件(4)包括解密装置(10)，所述解密装置(10)设置成将所述新IMSI解密。
12.如前面权利要求中任一项所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述第一切换装置(2)设在所述MS的SIM中、设在所述MS的另一个部分中或设在可连接到所述MS的外部装置中。
13.如前面权利要求中任一项所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述IMSI处理系统(1)由所述MS和所述HLR自动控制和/或所述MS设置成允许用户来控制所述系统。
14.如前面权利要求中任一项所述的IMSI处理系统(1)，其特征在于，所述IMSI处理系统(1)是GSM系统或W-CDMA系统。
15.一种用于蜂窝电话网络的国际移动订户身份IMSI处理系统(1)的方法，所述IMSI处理系统(1)包括至少一个移动台MS(MS)和归属位置寄存器HLR(HLR)，其中所述MS(MS)与所述HLR(HLR)互相通信以便在所述网络内建立通信链路，其中所述MS(MS)包括由所述HLR(HLR)使用以在订户注册到网络期间将所述MS(MS)识别为所述网络中的订户的IMSI，其特征在于，所述MS(MS)包括第一切换装置(2)以及所述HLR(HLR)与第二切换装置(3)关联，所述第一切换装置(2)将IMSI从使用中的所述IMSI切换到新IMSI，所述第二切换装置(3)相应地切换所述HLR(HLR)中的IMSI，其中所述第一和第二切换装置(2、3)在选定的时间点上切换IMSI，以及其中所述第二切换装置(3)包括识别部件(4)，所述识别部件(4)将所述HLR(HLR)中的所述新IMSI识别为所述订户。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二切换装置(3)包括在所述HLR(HLR)中或所述第二切换装置(3)设置为所述HLR(HLR)的外部单元(EXT.UNIT)。
17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述第一切换装置(2)包括第一IMSI生成装置(5)，所述第一IMSI生成装置(5)在切换发生之前生成所述新IMSI。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二切换装置(3)包括第二IMSI生成装置(6)，所述第二IMSI生成装置(6)在切换发生之前生成与所述第一IMSI生成装置(5)相同的新IMSI。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一和第二IMSI生成装置(5、6)包含有关生成所述新IMSI时允许哪些IMSI的信息。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一和第二IMSI生成装置(5、6)均包含预定IMSI的列表，所述第一IMSI生成装置(5)使用所述预定IMSI的列表来生成IMSI。
21.如权利要求18或19中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一和第二IMSI生成装置(5、6)均包括处理器装置(7、8)，所述处理器装置(7、8)在生成所述新IMSI时使用算法。
22.如权利要求15-21中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一切换装置(2)与所述第二切换装置(3)同步地切换IMSI。
23.如权利要求15至21中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一切换装置(2)与所述第二切换装置(3)不同步地切换IMSI。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第一切换装置(2)首先切换到所述新IMSI，所述识别部件(4)识别所述新IMSI并更改所述HLR中的IMSI。
25.如权利要求15-24中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一切换装置(2)包括加密装置(9)，所述加密装置(9)以密码编写所述新IMSI，以及所述识别部件(4)包括解密装置(10)，所述解密装置(10)将所述新IMSI解密。
26.如权利要求15-25中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一切换装置(2)设在所述MS的SIM中、设在所述MS的另一个部分中或设在可连接到所述MS的外部装置中。
27.如权利要求15-26中任一项所述的方法，其特征在于，所述IMSI处理系统(1)由所述MS和所述HLR自动控制和/或所述MS允许用户来控制所述系统。
28.如权利要求15-27中任一项所述的方法，其特征在于，所述IMSI处理系统(1)是GSM系统或W-CDMA系统。
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