CN102326422A - 全ip 3gpp ims网络的未验证的紧急呼叫 - Google Patents

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Abstract

具有GPRS接入的全因特网协议(IP)网络中的紧急呼叫能够完成而无需有效SIM。仅当尝试紧急呼叫时，才用有效订户识别模块代替丢失的或无效的SIM。紧急呼叫或者经由来自进行紧急呼叫的UE所提供的嵌入的SIM的IMSI来发送，或者紧急呼叫在被发送给HLR供验证之前通过由紧急SIM池功能代替IMSI来修改。SIM对于UE的紧急呼叫是有效的，因此，因为UE被认为经过网络验证，所以紧急呼叫完成。

Description

全IP 3GPP IMS网络的未验证的紧急呼叫
技术领域
本发明涉及因特网协议(IP)网络中的通信。非限制性地更具体来说，本发明针对用于便于IP网络中的紧急呼叫的系统和方法。
背景技术
当前经由紧急呼叫会话控制功能(E-CSCF)来支持IMS紧急服务，其在3GPP TS 24.229第5.1.6小节描述，称作在IMS级的紧急注册和会话建立。换言之，允许在IMS级的未验证的紧急呼叫。
但是，在纯蜂窝全IP 3GPP IMS网络中，在任何呼叫之前要求第一附连和PDP上下文激活，它们均取决于移动台中的有效SIM卡的可用性以及归属HLR或漫游合作伙伴的HLR中的有效预订。
另外，没有SIM卡或者紧急呼叫的有效注册的附连和PDP上下文激活尚未标准化(3GPP R7或R8；参见3GPP TS 23.167Annex E)。3GPP标准当前假定电路交换网络对于用于基于蜂窝的呼叫是可用的，并且因此没有针对纯基于IMS的3GPP蜂窝系统如何满足紧急呼叫要求，特别是对于未验证接入。
有利的是具有克服了现有技术的缺点的用于提供紧急呼叫连接的系统和方法。本发明提供这种系统和方法。
发明内容
本发明提供一种用于完成具有GPRS接入的全因特网协议(IP)网络中的紧急呼叫的方法。
如果由具有无效的SIM卡的或者丢失SIM卡的UE进行紧急呼叫，则因这个问题而没有完成呼叫。因此，在本发明中，使有效的代用订户识别模块可用于与丢失SIM卡或者具有无效SIM卡的用户设备(UE)配合使用。
在向IP网络进行紧急呼叫请求时，开始确定该呼叫是否具有有效SIM卡的标准过程。如果UE没有SIM卡或者存在的SIM卡是无效的(未支付帐单、UE的错误SIM等)，则用有效IMSI取代丢失的或无效的SIM。将紧急呼叫请求连同代用的有效IMSI一起转发给IMS网络的HLR。由于代用IMSI按照HLR是有效的，所以然后对它进行认证，并且将紧急呼叫路由到适当的公共安全应答点。
在另一方面，本发明针对一种用于完成具有GPRS接入的全因特网协议(IP)网络中的紧急呼叫的方法，其中将虚拟SIM、即IMSI的池和伴随凭证指定为紧急SIM池功能(ESPF)。
有效SIM的池由所述网络的运营商留出。在网络中检测到包括国际移动订户识别码(IMSI)的紧急呼叫并且进行呼叫的UE没有SIM卡或者SIM卡因某种原因是无效的时，UE的归属HLR没有认证该UE。将拒绝返回给该UE，并且该UE具有引起紧急号码与IMEI级联以便取代IMSI的指令，其与紧急呼叫请求结合使用并且被重传。ESPF检测具有新IMSI的紧急呼叫，并且在将新紧急呼叫转发给IMS网络的HLR之前从运营商为此而留出的虚拟SIM池中代用有效IMSI。UE可在IMS网络中漫游，因此第一紧急呼叫请求转到UE的归属网络供检验。在拒绝并且进行代用之后，第二紧急呼叫请求通过从IMS网络的虚拟SIM池提供有效IMSI的ESPF来路由。由于IMS网络已经向ESPF提供有效虚拟SIM，所以代用SIM由IMS网络来认证。然后，通过将经认证的紧急请求消息路由到公共安全应答点(PSAP)，来完成紧急呼叫。
在又一方面，本发明针对一种用于完成具有GPRS接入的全因特网协议(IP)网络中由UE进行的紧急呼叫的方法，其中附加“紧急”SIM在制造过程期间嵌入UE中。嵌入的SIM仅当UE的主要SIM不存在或无效时才是可用的。
当UE进行紧急呼叫并且SIM不可用时，UE则访问附连嵌入的SIM所提供的IMSI的嵌入的SIM。将紧急呼叫发送给RAN和SGSN，它使嵌入的SIM由网络HLR来验证，并且将紧急呼叫转发给PSAP。
附图说明
在以下部分中，将参照通过附图所示的示范实施例来描述本发明，附图包括：
图1示出按照本发明的一个实施例的IMS 3GPP网络的高级框图；
图2示出按照本发明的一个实施例、来自没有SIM的用户设备的紧急呼叫过程的高级流程图；
图3示出按照本发明的一个实施例、来自没有SIM卡或者具有无效SIM卡的用户设备的紧急呼叫过程的高级流程图；
图4示出来自具有SIM的用户设备的当前附连过程的高级流程图；以及
图5示出按照本发明的一个实施例、使用ESPF的呼叫流程的信令图。
具体实施方式
图1示出按照本发明的一个实施例的IMS 3GPP网络的高级框图。本发明提供代用SIM，以便提供纯VoIP基于IMS基于3GPP的网络中的未验证紧急呼叫。分组数据协议(PDP)上下文102是存在于服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)的数据结构，它在订户具有活动会话时包含该订户的会话信息。当移动台想要使用GPRS时，作为初始步骤，它必须首先附连并且然后激活PDP上下文。这在订户当前访问的SGSN以及服务于订户的接入点的GGSN中分配PDP上下文数据结构。所记录的数据包括：
订户的IP地址，
订户的IMSI，以及
在GGSN处的订户的隧道端点ID(TEID)，它是由GGSN所分配的、标识与特定PDP上下文相关的隧道传递数据的号码。
存在两种PDP上下文。主要PDP上下文具有与其关联的唯一IP地址。辅助PDP上下文与另一个PDP上下文共享IP地址，并且基于现有PDP上下文来创建(以便共享IP地址)。辅助PDP上下文可具有不同的服务质量设定。总共11个PDP上下文(具有主要和辅助的任何组合)能够共存。NSAPI(网络服务接入点标识符)用于区分不同的PDP上下文。
参照图4和图1，当归属网络或者被访问网络中的UE尝试经由GPRS连接到IP网络时，UE经由无线电接入节点(RAN)104向SGSN108发送用于激活主要PDP上下文102的附连消息。假定通过有效SIM卡来验证无论是归属还是被访问网络中的UE，SGSN 108则向GGSN114发送创建PDP上下文的请求。
GGSN 114采用创建PDP上下文消息来应答SGSN 108，其中SGSN 108向RAN发送RAB指配请求，并且接收关于RAB指配完成的消息。然后，GGSN 114向UE发送包含P-CSCF地址和IP地址的PDP上下文接受。这个过程提供从UE到IMS网络(116)的连接。这是当UE进行紧急呼叫时所沿用的相同过程。但是，由于当UE没有有效SIM卡或者甚至没有SIM卡时所涉及的问题，这个过程由于没有验证UE而失败。
ESPF 106在适当位置用于检测电话呼叫，并且确定UE的SIM卡是有效的还是丢失的。在将UE的SIM或者没有SIM呈现给UE的归属HLR 112时，HLR拒绝该SIM，并且通知UE关于该未验证。UE包括通过将UE的IMEI级联到紧急消息来取代作为标准标识符的IMSI而修改紧急消息来重复进行紧急附连请求的模块。ESPF 106检测到这个状况-具有级联IMEI取代标准IMSI的紧急呼叫-并且这触发ESPF从SIM池107中检索有效SIM IMSI。SIM池107包含严格地用于这种情况的有效IMSI：没有有效SIM的UE。SIM池107等于RAN104中的VoIP端口的数量，使得所有端口即使在全部用于紧急呼叫时也能够得到支持。
可拆卸SIM卡上的订户识别模块(SIM)安全地存储用于标识移动电话装置(例如计算机和移动电话)上的订户的服务订户密钥(IMSI)。SIM卡允许用户通过简单地从一部移动电话取出SIM卡并且将其插入另一部移动电话或宽带电话装置来变更电话。SIM卡包含其唯一序列号、国际移动订户唯一号码(IMSI)、安全认证和加密信息、与本地网络相关的临时信息(还有已经向用户发出的临时本地id)、用户有权访问的服务的列表和两个密码(通常使用的PIN和用于解锁的PUK)。
ESPF 106用有效SIM取代无效SIM，以便向被访问HLR 110、如TMobile认证UE。由于SIM是有效的，所以HLR 110对SGSN认证SIM，SGSN则激活UE与SGSN之间的PDP上下文。由此，完成经由GGSN和IMS基础设施到PSAP的紧急呼叫。
图2示出按照本发明的一个实施例、来自没有SIM的用户设备的紧急呼叫过程的高级流程图。该过程在用户设备传送紧急请求时开始于步骤202。当进行紧急请求时，如果UE具有有效SIM卡和有效预订，则附连和PDP上下文激活由UE来运行。当有效SIM卡或有效预订不可用时，按照当前IMS标准，UE紧急请求被拒绝。
当紧急请求由无线电接入节点(RAN)接收时，该过程进行到步骤204，无线电接入节点(RAN)将该请求发送给服务GPRS支持节点(SGSN)。随后，该过程转到步骤206，其中SGSN连接到UE的归属网络HLR以便确定UE所呈现的SIM是否有效。在步骤208判定SIM是否有效。如果判定为“是”，则该过程转到步骤210，其中HLR回送具有UE的验证的消息，并且PDP上下文在网络与UE之间建立，其中UE然后能够在步骤212连接到公共安全接入点。(PSAP)
另一方面，如果SIM被UE的归属HLR拒绝，则HLR发送拒绝无效SIM卡的消息。SIM卡也可能丢失而不是无效；SGSN在没有本发明的情况下仍将拒绝紧急请求。从步骤214移转，该过程从步骤208转到步骤214，其中UE接收到拒绝消息。该过程然后转到步骤216，其中UE传送经修改的紧急请求消息。通过将UE的国际移动设备识别码(IMEI)号加入紧急号码、例如911加上UE的IMEI的最后12位数，对紧急请求消息进行修改。
当新的紧急请求号码由RAN接收时，该过程转到步骤218，ESPF检测地其中附加了IMEI的新号码。这对于ESPF是关于新请求用于来自没有有效SIM的UE的紧急呼叫的警报。ESPF在步骤220通过代用有效IMSI再次修改紧急请求。
SGSN在步骤22接收有效呼叫请求，并且将请求发送给HLR供认证，仅在这个步骤中，才将有效呼叫请求发送给本地网络HLR。UE在漫游时最初由UE的归属HLR来验证或拒绝。这允许UE连接到被访问网络。另外，如果归属HLR拒绝UE，则不允许UE连接到被访问网络。HLR能够是归属HLR或者被访问HLR，并且当HLR接收新的验证的请求时，将准予对连接的准许。
当HLR在步骤224向UE所在的网络中的SGSN发送认证之后，该过程进行到步骤226，其中SGSN通过ESPF发送认证授权。在步骤228，ESPF截取请求并且使用来自ESPF SIM池的代用IMSI的预定义凭证对请求进行响应。
ESPF能够在RAN、SGSN中或者作为单独实体来实现，这取决于特定系统中的可行性。存在所需的来自移动台的最小支持。移动台需要发送预定义IMSI号码，例如由911加上来自IMEI的最后12位数组成的号码用于附连尝试，这从ESPF中的动作触发。ESPF识别紧急呼叫的附连尝试，并且通过在呼叫流程进展中需要的情况下插入IMSI/SRES/XRES，来修改附连和PDP上下文请求。
HLR中所需的代用预订条目的数量并不显著，因为仅需要等于RAN中的VoIP端口数量的数量。这通常是订户总数的很小一部分。ESPF或RAN将必须禁用这些未验证紧急呼叫的加密，因为凭证在移动台中是不可用的。
图3示出按照本发明的一个实施例、来自没有SIM卡或者具有无效SIM卡的用户设备的紧急呼叫过程的高级流程图。在该过程的第一步骤302，UE识别诸如911之类的紧急号码的输入。UE在步骤304开始确定UE的SIM卡是否存在并且有效的过程。即使SIM卡从UE的角度来看是有效的，但它在网络中仍然可能是无效的。在步骤306，进行该确定，并且如果SIM是有效的，则该过程进行到步骤308，其中UE按照正常方式向IP网络发送紧急呼叫。随后，在步骤312，建立基于IP的语音会话。然后，该过程转到步骤314，其中UE连接到公共安全接入点，并且紧急呼叫被连接。
另一方面，如果SIM不被认为是有效的，则该过程从步骤306转到步骤316，其中UE检测到SIM卡的无效性，并且代用呈现给网络的嵌入的SIM的IMSI。因为能够认证这个SIM(凭证在UE中是可用的)，该过程则转到步骤310，其中HLR识别SIM，并且采用验证进行响应。随后，该过程转到步骤312，以建立VOIP会话。在步骤312，UE连接到PSAP。与这个嵌入的SIM卡绑定的预订必须在HLR中正确地预先供应。
在UE没有有效SIM信息的情况下、即有效SIM卡或有效预订不可用的情况下进行紧急呼叫时，标准附连和PDP上下文激活步骤由移动台基于“嵌入的SIM卡”来运行。这仅要求移动台支持和HLR中的供应，即，不要求如图1和图2所述的ESPF。
这个嵌入的SIM使HLR中的预订数量加倍，因为需要对于该设备(嵌入的SIM卡)以及对于将由订户使用的常规SIM卡供应各移动台。
图5示出按照本发明的一个实施例、使用ESPF的呼叫流程的简图。在网络中检测到包括国际移动订户识别码(IMSI)的紧急呼叫并且进行呼叫的UE没有SIM卡或者SIM卡因某种原因是无效的时，UE的归属HLR没有认证该UE。将拒绝返回给UE，并且UE具有引起紧急号码与IMEI级联以便取代IMSI的指令，其与紧急呼叫请求结合使用并且被重传(502)。ESPF检测具有新IMSI的紧急呼叫，并且在将新紧急呼叫转发给IMS网络的HLR之前从运营商为此而留出的虚拟SIM池中代用来自ESPF的有效IMSI(504)。
UE可在IMS网络中漫游，因此第一紧急呼叫请求转到UE的归属网络用于检验。在拒绝并且进行代用之后，第二紧急呼叫请求通过从IMS网络的虚拟SIM池提供有效IMSI的ESPF来路由。由于IMS网络已经向ESPF提供有效虚拟SIM，所以代用SIM由IMS网络来认证(506和508)。在更新GPRS和UE的位置(510和512)之后，SGSN向ESPF发送安全模式命令，ESPF通过代表UE进行响应来禁用加密。ESPF通过下列步骤来完成UE附连过程：向UE发送附连消息，UE采用附连完成消息进行响应，该消息由ESPF转发给SGSN(514)。然后，通过将经认证的紧急请求消息路由到公共安全应答点(PSAP)，来完成紧急呼叫。
本领域的技术人员会理解，本申请所描述的新概念可在大范围的应用上进行修改和变更。相应地，专利主题的范围不应当局限于以上所述的具体示范示教的任一个，而是由以下权利要求书来定义。
缩写词
3GPP  第三代合作伙伴项目
3P    第三方
DNS   域名服务器
ESPF  紧急SIM池功能
SGSN  服务GPRS支持节点
GGSN  网关GPRS支持节点
GPRS  通用分组无线电服务
HLR   归属位置寄存器
HSS   归属订户服务器
IMEI  国际移动设备标识符
IMS   IP多媒体子系统
IMSI  国际移动订户识别码
MM    移动性管理
NSAPI 网络服务接入点标识符
PDP   分组数据协议
PSAP  公共安全应答点
RAN   无线电接入网
SIM   订户识别模块
TS    技术规范
UE    用户设备
UICC  通用集成电路卡
USIM  通用订户识别模块
VoIP  基于IP的语音

Claims (20)

1.一种用于完成具有GPRS接入的全因特网协议(IP)网络中的紧急呼叫的方法，所述方法包括：
在所述IP网络中的节点中实现指定为紧急SIM池功能(ESPF)的代用订户识别模块(SIM)的池；
从没有SIM卡或者具有无效SIM卡的用户设备接收紧急呼叫请求；
提供来自所述ESPF的有效SIM或者用来自所述ESPF的有效SIM代替所述UE的丢失的或无效的SIM；
将具有所述有效SIM的呼叫请求转发给所述IMS网络的HLR，其中认证所述代用SIM；以及
通过将所述经认证的紧急请求消息路由到公共安全应答点，来完成所述紧急呼叫。
2.如权利要求1所述的方法，其中，如果所述UE没有SIM卡，则所述UE生成包括通过级联所述UE的国际移动设备识别码(IMEI)的最后12位数与所述紧急呼叫请求所形成的紧急IMSI的后续紧急呼叫请求。
3.如权利要求2所述的方法，还包括
将所述紧急请求消息呈现给所述UE的归属网络HLR，以及在作为无效而拒绝时，所述ESPF截取来自所述UE的包含所述紧急IMSI的第二请求消息，以及
向所述HLR发送包括新IMSI的、具有有效SIM的紧急请求消息。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述代用SIM的池包括由所述IP网络的运营商为了允许具有无效SIM卡或丢失的SIM卡的UE完成紧急呼叫所留出的有效SIM。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述节点是服务GPRS支持节点(SGSN)、无线电接入网(RAN)节点或独立节点。
6.如权利要求1所述的方法，其中，如果所述UE处于被访问网络中，则接收所述紧急呼叫的步骤还包括：
向所述UE的归属网络HLR确认所述UE的SIM是否有效，以及如果是的话，则将所述紧急呼叫导向公共安全应答点(PSAP)；
如果所述SIM不是有效的，则用具有有效IMSI的、来自ESPF的有效SIM取代所述无效SIM；以及
向所述被访问网络的SGSN发送具有所述有效SIM的所述紧急请求。
7.如权利要求1所述的方法，转发具有所述有效SIM的所述呼叫请求的步骤还包括：
在所述ESPF中接收具有用于RAN的所述经认证信息的所述经认证的紧急请求消息，其中所述ESPF采用在没有通过所述RAN进行路由的情况下直接到所述SGSN的预计响应来响应来自所述SGSN的所述认证消息。
8.如权利要求1所述的方法，还包括
将所述呼叫路由到所述ESPF，所述ESPF通过根据需要插入IMSI/SRES/XRES(国际移动订户识别码)/(签署响应)/(预计用户响应)来修改附连和PDP(分组数据协议)上下文请求消息。
9.如权利要求1所述的方法，还包括：禁用所述未验证紧急呼叫的加密。
10.一种用于完成全因特网协议(IP)网络中的紧急呼叫的用户设备，所述UE包括：
SIM卡，其中，如果所述SIM卡是有效的，则附连和PDP上下文激活由所述UE来运行；以及
嵌入的SIM卡，用于当如所述UE归属位置寄存器所确定的所述SIM卡是丢失的或无效的时运行附连和PDP上下文激活；以及
处理器，将所存储指令用于
检测所述UE进行的紧急呼叫；
确定所述UE的SIM卡是否是丢失的或无效的，以及如果是的话，
则在所述紧急呼叫请求中用所述有效嵌入的SIM取代所述UE的丢失的或无效的SIM，以及
将具有有效SIM的所述呼叫请求转发给所述IP网络的HLR，其中认证所述代用SIM，其中所述紧急呼叫通过将所述经认证的紧急请求消息路由到公共安全应答点来完成。
11.如权利要求10所述的UE，所述嵌入的SIM是在所述制造过程期间为了进行紧急呼叫而安装在所述UE中的特殊SIM。
12.一种在IP网络中用于完成具有GPRS接入的全因特网协议(IP)网络中的紧急呼叫的节点，所述节点包括：
收发器部件，用于传送和接收紧急呼叫请求；以及
处理器，将所存储指令用于
仅当用户设备(UE)丢失SIM卡或者具有无效SIM卡时，才在所述UE中使用嵌入的有效代用订户识别模块(SIM)；
从所述UE接收PDP上下文请求；
向所述归属HLR发送具有所述嵌入的有效SIM的所述PDP上下文请求，之后认证所述代用SIM；以及
通过将所述经认证的紧急请求消息路由到公共安全应答点，来完成所述紧急呼叫。
13.如权利要求12所述的节点，其中，如果所述UE没有所述SIM卡，则所述节点接收由所述UE所生成的、包括通过级联所述UE的国际移动设备识别码(IMEI)的最后12位数与所述紧急呼叫请求所形成的紧急IMSI的后续紧急呼叫请求。
14.如权利要求13所述的节点，其中，所述收发器部件还包括：
用于执行如下操作的部件：将所述紧急请求消息发送给所述UE的归属网络HLR，以及在作为无效而拒绝时，所述ESPF截取来自所述UE的、包含所述紧急IMSI的第二请求消息，以及
用于向所述HLR发送包括新IMSI的、具有所述有效SIM的所述紧急请求消息的部件。
15.如权利要求12所述的节点，其中，所述代用SIM的池包括由所述IP网络的运营商为了允许具有无效的SIM卡或丢失的SIM卡的UE完成紧急呼叫所留出的有效SIM。
16.如权利要求12所述的节点，其中，所述节点是服务GPRS支持节点(SGSN)、无线电接入网(RAN)节点或独立节点。
17.如权利要求12所述的节点，其中，如果所述UE处于被访问网络中，则用于接收所述紧急呼叫的部件还包括：
用于执行下列操作的部件：向所述UE的归属网络HLR确认所述UE的SIM是否有效，以及如果是的话，则将所述紧急呼叫导向公共安全应答点(PSAP)；
所述SIM不是有效时用于用具有有效IMSI的、来自所述ESPF的有效SIM取代所述无效SIM的部件；以及
用于向所述被访问网络的SGSN发送具有所述有效SIM的所述紧急请求的部件。
18.如权利要求12所述的节点，转发具有所述有效SIM的所述呼叫请求的步骤还包括：
用于在所述ESPF中接收具有用于RAN的所述经认证信息的所述经认证的紧急请求消息的部件，其中所述ESPF采用在没有路由通过RAN的情况下直接到所述SGSN的预计响应来响应来自所述SGSN的所述认证消息。
19.如权利要求12所述的节点，还包括
路由部件，用于将所述呼叫路由到所述ESPF，所述ESPF通过根据需要插入IMSI/SRES/XRES(国际移动订户识别码)/(签署响应)/(预计用户响应)来修改附连和PDP(分组数据协议)上下文请求消息。
20.如权利要求12所述的节点，还包括用于禁用所述未验证紧急呼叫的加密的部件。
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