CN102714791A - 通信网络中的终端标识符 - Google Patents
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Abstract
用于将标识符分配给通信网络中的终端的方法和设备。例如移动性管理实体(MME)的核心网络控制节点从终端接收国际移动订户身份(IMSI)和国际移动设备身份(IMEI)。使用IMSI和IMEI二者来确定预订信息。能够用于标识用户的临时标识符然后被分配给预订信息。
Description
技术领域
本发明涉及提供通信网络中的终端标识符的领域。
背景技术
例如移动电话或个人计算机的通信装置允许订户附连到通信网络并且与其他装置通信。此外,增长领域是机器到机器(M2M)通信的领域,其中,通信在不同装置之间发送,而没有人的干预。使用M2M通信的示例包括供应传感器网络(例如,用于监控天气条件的网络)、监视设备(例如,警报系统、视频监控以及等等)、车队管理、售货机、监控制造以及等等。
预测在长远未来,将有数十亿的M2M装置,并且M2M装置的数量将远超用于人之间通信的装置(例如移动电话、个人计算机以及等等)的数量。
当装置希望附连到现有3GPP移动接入网络时,它必须向网络注册并且被认证。在装置处使用包含在订户身份模块(SIM)或通用订户身份模块(USIM)中的信息来处理注册和认证。由存储在SIM/USIM处的国际移动订户身份(IMSI)来独特地标识每个装置。IMSI是由ITU-T管理的号码范围,其中,号码分成如下三部分:
1.移动国家码(MCC),其独特地标识国家(三个数位)。
2.移动网络码(MNC),其标识移动订户的归属公用陆地移动网络(PLMN)(两或三个数位)。
3.移动订户身份号码(MSIN),其标识PLMN内的移动订户(九到十个数位)。
作为示例,如果MCC是429,MNC是01以及MSIN是1234567890,则IMSI是429011234567890。
如果对例如M2M装置的通信装置的增长的预测是准确的,则一些国家将面临IMSI号码的短缺。对于IMSI号码的潜在短缺的明显的解决方案是扩充IMSI的长度,例如通过使得MSIN十二个数位长。但是,这不是实用的解决方案,因为它会要求对终端、接入网络过程以及全部网络节点的改变。
如果数十亿的装置的预测成立,则一些国家将开始具有IMSI号码的短缺。对这个问题的明显的解决方案会简单地是扩充IMSI长度。但是这会使得它在现有系统中是困难的,因为它会要求对现有移动终端和全部其他网络节点的改变,以及对接入网络过程的改变。
发明内容
发明人已经认识到IMSI号码的有限数量的问题,以及通过增加IMSI号码的长度来解决IMSI号码的有限数量中固有的问题。本发明的目的是在网络中支持更多装置,而对现有IMSI号码进行改变。
根据本发明的第一方面,提供一种将标识符分配到通信网络中的终端的方法。例如移动性管理实体(MME)的核心网络控制节点从终端接收国际移动订户身份(IMSI)和国际移动设备身份(IMEI)。使用IMSI和IMEI二者来确定预订信息。然后将能够用于标识终端的临时标识符分配到预订信息。通过使用IMSI和IMEI二者而不只是IMSI来确定预订信息,很多终端能够与单个IMSI关联。
可选地从临时IMSI、分组临时IMSI以及全球独特临时身份中的任何身份来选择标识符。
在本发明的可选实施例中,归属订户服务器(HSS)从核心网络控制节点接收IMSI和IMEI。IMSI标识用户预订。序列号码计数器然后与IMSI和IMEI的组合相关联。以此方式,IMSI对于特定用户仍然是独特的,但是IMSI和IMEI的每个组合标识不同的终端,并且因此将序列号码计数器与每个IMSI/IMEI组合相关联是必要的。
作为选项,该方法还包括向核心网络控制节点发送认证询问,以作为生成终端的会话密钥过程的一部分,认证询问至少部分包括终端的标识符。这确保没有两个终端将被分配相同的会话密钥。
在可选实施例中,HSS从核心网络控制节点接收IMSI和IMEI,并且使用IMSI和IMEI的组合来标识用户预订。以此方式,对于特定用户,IMSI不一定是独特的,并且多于一个用户可具有相同的IMSI。
根据本发明的第二方面,提供一种用于在通信网络中使用的核心网络控制节点。核心网络控制节点包括第一接收机,用于从终端装置接收附连到网络的请求。提供第一传送机,用于向HSS发送对用于认证终端的信息的请求。提供第二接收机,用于从HSS接收有关预订的信息。处理器设置成基于有关终端的IMEI和IMSI二者分配临时标识符给预订信息。临时标识符用于标识终端。提供第二传送机,用于发送临时标识符给用户终端。
作为选项,从移动性管理实体、服务GPRS支持节点以及移动交换中心之一来选择核心网络控制节点。
根据本发明的第三方面,提供一种用于在通信网络中使用的HSS。HSS设有第一接收机,用于从核心网络控制节点接收对用于认证终端的信息的请求。接收机还设置成接收有关终端的MEI和IMSI。还提供处理器以确定与IMSI和IMEI的组合相关联的预订信息。
作为选项,HSS还包括传送机,用于向核心网络控制节点发送认证询问,以作为生成终端的会话密钥过程的一部分。认证询问至少部分包括终端的标识符。
作为选项,处理器设置成基于IMSI来标识用户预订,并且预订信息标识与用户预订有关的独特计数器。在这种情况下,HSS还包括用于向核心网络控制节点发送与用户预订有关的认证信息的传送机。备选的是,预订信息包括用户预订,并且HSS还包括用于向核心网络控制节点发送与用户预订有关的认证信息的传送机。
根据本发明的第四方面,提供一种包括计算机可读代码的计算机程序,当在可编程网络节点上运行时,该计算机可读代码使得可编程网络节点执行如上所述在本发明的第一方面中的方法。
根据本发明的第五方面,提供一种存储如上所述在本发明第四方面中的计算机可读代码的记录媒体
附图说明
现在将参考附图并且仅通过示例来描述本发明的一些优选实施例,其中:
图1是示出根据本发明一实施例的当用户设备附连到网络时所要求的信令的信令图;
图2是示出根据本发明一实施例的核心网络控制节点和归属订户服务器之间的信令的信令图;
图3是示出根据本发明一备选实施例的核心网络控制节点和归属订户服务器之间的信令的信令图;
图4在框图中示意性地示出根据本发明一实施例的用户、用户设备以及与每个用户设备有关的预订之间的关系;
图5在框图中示意性地示出根据本发明一实施例的在归属订户服务器处的扩充计数器处理;
图6在框图中示意性地示出根据本发明一实施例的用户、用户设备以及与每个用户和用户设备有关的预订之间的关系;
图7在框图中示意性地示出根据本发明一实施例的在归属订户服务器处的扩充凭证处理;
图8是示出本发明一实施例的步骤的流程图;
图9在框图中示意性地示出根据本发明一实施例的核心网络控制节点;以及
图10在框图中示意性地示出根据本发明一实施例的归属订户服务器。
具体实施方式
为了增加能够附连到网络的装置的数量,除了IMSI以外,还使用国际移动设备身份(IMEI),以便为每个终端创建独特的标识符。IMEI是对于每个3GPP移动装置独特的号码。它一般用于标识移动终端以确定其是否在被盗终端的黑名单上。如果是,则能够防止被盗移动终端接入通信网络,而不管与该移动终端关联的SIM是否已经改变。注意,IMEI仅用于标识终端并且与IMSI无关,虽然IMEI(通过检查它不在黑名单上)和IMSI的组合普遍用于确定订户是否能够使用特定移动终端连接到特定通信网络。
本文现在参考图1,当例如UE 1的终端附连到网络2时,它发送附连消息S1。网络2通过发送身份请求S2来响应。响应于身份请求,UE 1发送响应S3,其至少包括在UE 1的SIM或USIM处存储的IMSI。如果响应S3还不包括与UE 1关联的IMEI,则网络2向UE发送请求IMEI的另外的消息S4。UE 1通过发送包括其IMEI的消息S5来响应。一旦网络2知道IMSI和IMEI,则能够执行如下面描述的认证(authentication)过程S6。
为了标识与终端相关的预订(subscription)信息,网络元件不像现有技术中那样仅使用IMSI,而是使用IMSI和IMEI的组合。为了使用IMSI和IMEI的组合来标识预订信息,必须对大部分网络节点(例如服务GW、移动性管理实体(MME)、服务GPRS支持节点(SGSN)、移动交换中心(MSC)以及归属订户服务器(HSS))进行改变。无线电接入网络(GERAN、UTRAN、E-UTRAN)将不受IMSI和IMEI的组合的使用影响。
将临时IMSI(TMSI)和分组临时IMSI(P-TMSI)分配给用户的终端(使用上述IMSI和IMEI所确定的)并且用于确保分别在位置区和路由区内独特地标识终端。备选的是,当使用演进分组系统(EPS)时,可分配全球独特临时身份(GUTI)。如果具有相同IMSI的两个终端碰巧在相同的位置区和/或路由区内,则这是特别重要的。例如,在订户具有连接到网络的个人计算机和移动终端二者的情况下,这可能发生。在全部通信中在UE 1和网络2之间使用TMSI、P-TMSI或GUTI。在下面的示例中,使用TMSI和P-TMSI作为示例,但是能够改为使用GUTI。
通过将标识终端的预订信息与IMSI和IMEI的组合相关联,能够在网络中被独特地标识的UE的预订的数量远超单独使用IMSI能够在网络中被独特标识的UE的预订的数量。这是因为很多UE能够具有相同的IMSI,因为使用IMSI和IMEI二者的组合来标识不同的终端。
术语“用户预订”用于指与用户有关的预订,但是术语“终端预订”在本文中用于表示与特定UE相关的用户预订的一部分。因此,如果用户具有一个UE,则终端预订可与用户预订相同。如果用户具有两个注册的UE,则第一个UE的终端预订可以是包括该终端特有信息的来自用户预订的预订信息。
使用IMSI和IMEI的组合以标识预订信息能够导致认证的一些问题。目前,不可能在若干终端上使用相同的IMSI。这是因为认证凭证(credentials)耦合到IMSI。除了其他东西以外,认证凭证包括用于减轻重播攻击的序列号码计数器。这个计数器必须一直在UE和归属订户服务器(HSS)之间同步。在多个UE具有相同IMSI的情况下,它们中的一个一旦开始与网络认证其本身时,计数器就将丧失不同UE之间的同步。当使用本发明时,这需要被解决,因为本发明允许多个UE共享相同的IMSI。
有若干方式能够解决认证的问题,其中,使用IMSI和IMEI的组合来标识预订。解决这个问题的两个建议方式是:
1.在若干UICC之间再用SIM/USIM凭证;以及
2.独特凭证。
这两种情况中的基本原理在图2中示出,并且要扩充例如移动性管理实体(MME)3的核心网络控制节点和HSS 4之间的接口,使得在UE 1的认证期间,MME 3向HSS 4发送S7,UE的IMEI以及IMSI。HSS 4然后返回S8,IMSI和IMEI的组合特有的认证数据。
图3示出HSS请求来自MME 3的IMEI的情况。在这个示例中,MME 3向HSS 4发送S9认证数据请求。如果HSS没有接收到IMEI,则它将请求IMEI的请求S10发回给MME 3。作为响应,MME 3向HSS 4发送S11,IMEI,并且HSS 4响应具有认证数据响应的S12。
现在转向上面提到的第一解决方案,在若干UICC(UICC是通用集成电路卡,SIM位于此处)之间再用SIM/USIM凭证的方案,作出IMSI连接到预订所有者的假设。因此,所有者能够具有多个装置,每一个在HSS 4中具有单独的记录。
作为示例以及参考图4,如果用户A 5具有三个终端6、7、8,则每个终端可都具有相同的IMSI(被供应在其SIM中),但是每个终端的分开的预订信息能够由IMSI和IMEI的组合来标识。以此方式,一般耦合到特有SIM的凭证能够在若干SIM上复制,以在不同终端上使用。如上面所讨论的,在若干终端之间共享IMSI的主要问题是,当多于一个终端附连到网络时,与IMSI耦合的序列号码将脱离同步。为了克服这个,在HSS 4处引入扩充的序列计数器处理,如图5中示出。
为由ISIM/IMEI的组合标识的每个UE创建分开的计数器范围9、10、11,而不是为每个ISIM创建计数器范围。在图5的示例中,HSS4存储用于第一UE的计数器范围9,以及用于第二UE的第二计数器范围10,以及用于第三UE的第三计数器范围11,即使两个UE共享相同的IMSI。UE 1第一次向网络认证时,HSS 4接收与UE 1关联的IMEI_2和IMSI。HSS 4检测不存在对应于IMEI_2的条目,并且由此创建具有缺省序列号码的新条目10。以此方式,解决了两个终端使用相同ISIM的问题。
在用户将*SIM(并且因而ISIM)从一个UE移动到另一UE的情形中,*SIM中的序列号码可能与当第一次从UE 1认证时HSS 4中初始化的序列号码大不相同。这通过现有错误处理过程来处理,其中,UE 1将同步失败消息发回给网络,指示其预期接收的序列号码。HSS 4然后更新其缓存。
在共享ISIM的多个UE中再用相同的凭证存在非常低的风险。如果向两个不同UE发送完全相同的询问、相同的序列号码以及等等,则存在相同的会话密钥(Ck/lk)将被创建并用于每个UE的风险,使到一个UE的通信对于具有相同的会话密钥的另一UE的所有者是不安全的。两个UE被分配相同的会话密钥的风险是264分之1的级别,因为总是从网络创建新鲜的询问。但是,消除这个可能性极少的风险的一种方式是,创建以下询问:使得例如前8个比特标识UE,并且随机创建询问的剩余。以此方式,所发送的完整询问将在共享相同的ISIM的全部UE之间是独特的。注意,确保询问是独特的所要求的比特数量取决于共享相同ISIM的UE的数量。上述8比特示例意味着ISIM能在高达256个不同的UE之间共享。
对于认证的问题的第二解决方案是使用独特凭证。如图6中所示,每个IMSI/IMEI组合标识独特用户预订,从而允许大量的用户预订。在图7的示例中,用户5、12、14中的每个都具有UE(分别是6、13、15)。每个UE 6、13、15共享相同的IMSI。但是,因为每个用户预订现在由IMSI和IMEI的组合来标识,所以每个用户的预订能够分开被标识,尽管UE共享IMSI。
使用独特凭证的方法暗示着,对于每个IMSI,还存在一个或更多配置的IMEI指向要用于认证UE的凭证,如图7中所示,其中,三个预订16、17、18具有独特的IMEI,但是共享相同的IMSI。
当MME 3使用IMSI和IMEI来执行认证数据请求时,HSS 4首先在数据库中找到IMSI条目,并且然后定位IMEI以及与该IMEI有关的认证数据。以此方式,UE能够在网络中被认证(或不被认证)。
在某一点,凭证必须耦合到IMSI和IMEI二者。如何以及何时做这个的一些示例如下所述:
●当被销售时,UE被交付并且设有*SIM,并且因此能够在交付设备之前用与目前供应*SIM相同的方式进行相关数据的供应。
●用户购买装置和分开的*SIM。要求用户使用自供应系统,例如通过登录到激活页面,其中,用户输入*SIM身份以及IMEI以便在运营商的网络中将这两个耦合以及以便激活SIM。
●可下载USIM解决方案能够扩充成包括IMEI,作为对在UE上自动供应*SIM的参考。
在若干UICC之间再用SIM/USIM凭证以及使用独特凭证能够同时在相同的网络内使用,从而允许网络运营商对不同的预订类型的灵活性。本发明可用于任何类型的UE,但是它被视为最适合于M2M网络,其中,UE可不要求大量的功能性并且ISIM由单个实体所拥有。例如,使用M2M网络的煤气表运营商可具有256个充当表流量监控器的UE。每个UE具有相同的ISIM但是不同的IMEI,并且以致它们具有不同的预订。
现在参考图8,示出了示出本发明实施例的步骤的流程图。以下编号对应于图8的编号:
S13.网络中例如MME的核心网络控制节点接收与UE 1处的SIM关联的IMSI以及与UE 1其本身关联的IMEI,如图1中所示。
S14.向HSS 4发送认证请求。
S15.HSS使用IMSI和IMEI来确定UE 1的预订信息并且将认证信息返回给MME 3。
S16.HSS还启动与IMSI/IMEI组合相关联的序列号码计数器。如果计数器不存在,则用缺省值创建新的计数器。如果计数器存在,则使用现有计数器。
S17.TMSI和P-TMSI被分配给终端预订,用于通信会话的持续时间。
S18.TMSI和P-TMSI用于网络2和UE 1之间的全部通信。
现在参考图9,示出例如MME的核心网络控制节点3。MME 3设有接收机19,用于从UE 1接收向网络注册的请求。传送机20用于向HSS 4发送认证UE 1的请求,并且第二接收机21从HSS 4接收有关预订信息的信息。处理器22基于从UE 1接收的IMSI和IMEI分配TMSI和P-TMSI(或GUTI),并且第二传送机23向UE 1发送TMSI和P-TMSI。MME 3还可包括软件24以允许它执行上述功能。
现在转向图10,示出HSS 4。接收机25设置成从MME 3接收对认证信息的请求。接收机25还设置成从MME 3接收有关UE 1的IMEI和IMSI。处理器26将序列号码计数器27与IMSI/IMEI组合相关联。数据库28包含用户预订信息,其与IMSI或IMSI/IMEI的组合相关联,如上所述。传送机29设置成向MME 3发送用户预订的认证信息。HSS4还可包括软件30以允许它执行上述功能。
本发明允许网络对于更多终端再用IMSI,而不影响UE以及UE和网络之间的接口。这确保无需修改传统UE以及某些网络元件,并且能够在网络中供应多得多的UE。
将领会的是,来自上述实施例的变化仍然可能落入本发明的范围内。例如,虽然已经使用MME作为核心网络控制节点的示例,但是其他示例包括GPRS支持节点(SGSN)和移动交换中心(MSC)。
已经在本说明书中使用以下缩略语:
EPS演进分组系统
GUTI全球独特临时身份
HSS归属订户服务器
IMEI国际移动设备身份
IMSI国际移动订户身份
MCC移动国际码
MME移动性管理实体
MNC移动网络码
MSC移动交换中心
MSIN移动订户身份号码
PLMN公用陆地移动网络
SGSN服务GPRS支持节点
SIM订户身份模块
UE用户设备
UICC通用集成电路卡
USIM通用订户身份模块
Claims (13)
1.一种将标识符分配到通信网络中的终端的方法,所述方法包括:
从所述终端接收与所述终端有关的国际移动设备身份和国际移动订户身份;
使用所述国际移动设备身份和所述国际移动订户身份二者来确定预订信息;以及
将临时标识符分配到所述预订信息,所述临时标识符用于标识所述终端。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,从临时国际移动订户身份、分组临时国际移动订户身份以及全球独特临时身份中的任何身份来选择所述标识符。
3.根据权利要求1或2所述的方法,还包括:
在归属订户服务器,从核心网络控制节点接收所述国际移动订户身份和国际移动设备身份,所述国际移动订户身份标识用户预订;
将序列号码计数器与所述国际移动订户身份和所述国际移动设备身份的组合相关联。
4.根据权利要求3所述的方法,还包括向所述核心网络控制节点发送认证询问,以作为生成用于所述终端的会话密钥的过程的一部分,所述认证询问至少部分包括所述终端的标识符。
5.根据权利要求1或2所述的方法,还包括:
在归属订户服务器,从核心网络控制节点接收所述国际移动订户身份和国际移动设备身份;
使用所述国际移动订户身份和所述国际移动设备身份的组合来标识用户预订。
6.一种用于在通信网络中使用的核心网络控制节点,所述核心网络控制节点包括:
第一接收机,用于从终端装置接收附连到所述网络的请求;
第一传送机,用于向归属订户服务器发送对用于认证所述终端的信息的请求;
第二接收机,用于从所述归属订户服务器接收有关预订的信息;
处理器,用于基于与所述终端有关的国际移动设备身份和国际移动订户身份二者来将临时标识符分配到预订信息,所述临时标识符用于标识所述终端;以及
第二传送机,用于将所述临时标识符发送到用户终端。
7.根据权利要求6所述的核心网络控制节点,其中,从移动性管理实体、服务GPRS支持节点以及移动交换中心之一来选择所述核心网络控制节点。
8.一种用于在通信网络中使用的归属订户服务器,所述归属订户服务器包括:
第一接收机,用于从核心网络控制节点接收对用于认证终端的信息的请求,所述接收机还设置成接收与所述终端有关的国际移动设备身份和国际移动订户身份;
处理器,设置成确定与所述国际移动订户身份和所述国际移动设备身份的组合相关联的预订信息。
9.根据权利要求8所述的归属订户服务器,还包括传送机,用于向所述核心网络控制节点发送认证询问,以作为生成用于所述终端的会话密钥的过程的一部分,所述认证询问至少部分包括所述终端的标识符。
10.根据权利要求8或9所述的归属订户服务器,其中,所述处理器设置成基于所述国际移动订户身份来标识用户预订,并且所述预订信息标识与所述用户预订有关的独特计数器,所述归属订户服务器还包括传送机,用于向所述核心网络控制节点发送与所述用户预订有关的认证信息。
11.根据权利要求8所述的归属订户服务器,其中,所述预订信息包括用户预订,所述归属订户服务器还包括传送机,用于向所述核心网络控制节点发送与所述用户预订有关的认证信息。
12.一种计算机程序,包括计算机可读代码,当在可编程网络节点上运行时,所述计算机可读代码使得所述可编程网络执行根据权利要求1到5中的任一项所述的方法。
13.一种存储根据权利要求12所述的计算机可读代码的记录媒体。
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