CN103716787A - 一种支持对家用基站进行验证的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种支持对家用基站进行验证的方法。该方法避免了攻击基站对运营商网络的影响，保证了接入网络的用户的安全。

Description

一种支持对家用基站进行验证的方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种支持对家用基站进行验证的方法。
背景技术
在当前的移动通信系统中，为了向用户群提供更好的业务服务，经常需要针对该特定用户群将多个无线资源管理实体（即无线接入网络中管理无线资源、负责用户设备接入的网络实体，比如各种移动通信系统中的基站或者小区）组成一个闭合用户组（CSG）——比如，一个公司或学校内部的所有用户即是一个特定的用户群，针对该用户群将多个无线资源管理实体组成一个闭合用户组，来提供专门的接入服务。针对一个特定的用户群将多个无线资源管理实体组成闭合用户组的情况在移动通信系统中是普遍存在的。为了更加清楚地说明该情况，下面以系统结构演进（SAE）的长期演进（LTE）系统为例进行说明。
图1是LTE系统的结构示意图，如图中所示，LTE系统的无线接入网络中，无线资源管理实体包括宏基站（eNB）和家用基站（HeNB），无线接入网络中可选地包括家用基站网关（HeNB GW）。eNB可以与核心网络中的移动管理实体（MME）直接相连，当无线接入网络中中包括了HeNB GW时，HeNB需要通过HeNB GW与MME相连；而当无线接入网络中不包括HeNB GW时，HeNB则可以与MME直接相连。
对于LTE系统中的无线资源管理实体，为了提供更加丰富的接入服务，以HeNB为例，现有技术中提供了多种类型的HeNB：包括开放型、混合型和闭合用户组型。其中，开放型HeNB没有特定接入的用户群，任意用户设备（UE）都可以接入；闭合用户组型HeNB就是以上介绍一个公司或学校内部的所有用户组成的用户组所使用的HeNB，闭合用户组型HeNB只允许其服务的特定用户群中的用户设备（为便于描述，以下将特定用户群中的用户设备简称为CSG用户设备）接入；混合型HeNB则既与其他HeNB组成了闭合用户组，允许其服务的CSG用户设备接入，以便于针对该CSG用户设备提供更加优质的接入服务，同时也可以允许其他非CSG用户设备（不属于该CSG的用户设备）接入。
由以上描述可以看出，在现有的移动通信系统中，对于无线资源管理实体，不仅可以由多个无线资源管理实体组成闭合用户组，提供闭合用户组型的无线资源管理实体，如闭合用户组型HeNB，而且为了提供更加丰富的接入服务，还可以提供混合型的无线资源管理实体，如混合型的HeNB。同时，宏基站（eNB）也可以支持CSG的功能，或者在支持CSG功能时当作混合型eNB来使用。
当现有的HeNB注册到HeNB GW的时候，HeNB GW不对HeNB进行验证，只有安全网关（SeGW）对HeNB进行验证。这样一个攻击性的HeNB可以假用另一个HeNB的标识，对接入的UE的信息进行窃听，目前没有网络侧的机制来保证这种HeNB的攻击。因此3GPP提出了在HeNB网关或者MME对HeNB的标识以及对接入的UE的消息进行验证的需求。
特别是对于通过S1接入家用基站的UE，如何对UE接入的消息进行验证是没有解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种支持对家用基站进行验证的方法，能够避免攻击基站对运营商网络的影响，保证了接入网络的用户的安全。。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种支持对家用基站进行验证的方法，该方法包括：
MME把从源基站收到的目的家用基站的接入模式发送给家用基站网关；
家用基站网关验证目的家用基站的接入模式的有效性。
需要说明的是，所述的MME还发送CSG标识给家用基站网关，如果目的小区是闭合用户组模式，家用基站网关对目的家用基站的CSG标识的有效性进行验证。
需要说明的是，所述源基站发送给MME的和/或MME发送给家用基站网关的接入模式包含开放模式，家用基站网关家验证目的开放模式的家用基站的接入模式的有效性。
需要说明的是，家用基站网关根据从MME收到消息中接入模式和CSG标识不存在知道目的小区是开放模式，家用基站网关家验证目的开放模式的家用基站的接入模式的有效性。
需要说明的是，家用基站网关根据从MME收到消息中成员状态和CSG标识存在知道目的小区是混合模式，家用基站网关家验证目的混合模式用基站的接入模式的有效性。
本发明另外一种支持对家用基站进行验证的方法，包括步骤：
目的家用基站收到切换请求消息；
目的家用基站发送其接入模式和CSG标识给其上层节点；
目的家用基站的上层节点验证目的家用基站的接入模式的有效性，如果是闭合用户组模式，对目的家用基站的CSG标识的有效性进行验证。
需要说明的是，在有家用基站网关部署的情况下，所述的目的家用基站的上层节点是家用基站网关。
需要说明的是，在没有家用基站网关部署的情况下，所述的目的家用基站的上层节点是MME。
本发明另外一种支持对家用基站进行验证的方法包括步骤：
源基站发送切换需求消息给MME，所述切换需求消息包含目的家用基站的接入模式和CSG标识；
MME验证目的家用基站的接入模式的有效性，如果是闭合用户组模式，对目的家用基站的CSG标识的有效性进行验证。
由上述的技术方案可见，本发明实施例提供的支持对家用基站进行验证的方法，避免了攻击基站对运营商网络的影响，保证了接入网络的用户的安全。
附图说明
图1为现有技术中LTE系统的结构示意图。
图2为本发明支持对家用基站进行验证的实施例一。
图3为本发明支持对家用基站进行验证的实施例二。
图4为本发明支持对家用基站进行验证的实施例三。
图5为本发明支持对家用基站进行验证的实施例四。
图6为本发明支持对家用基站进行验证的实施例五。
图7为本发明支持对家用基站进行验证的实施例六。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例一：
本发明支持对家用基站进行验证的实施例一如图2所示。在本实施例中有HeNB GW部署，HeNB通过HeNB GW接入核心网。本实施例中HeNB GW根据从MME收到的目的家用基站的信息对家用基站进行验证。下面是对该实施例的详细说明。这里省略了与本发明无关的步骤的详细说明。
步骤201：UE发送测量报告给源基站。
所述测量报告包含测量小区的PCI。
步骤202：源基站配置UE来执行特定PCI对应小区的系统信息SI请求和报告。
步骤203，目的家用基站广播所控制小区的小区标识，TAI和CSG标识。
步骤204,UE发送测量报告给源基站。
UE用自动间隙来获取目的HeNB的相关的系统信息。
所述测量报告包含目的HeNB小区的全球小区标识（ECGI），路由区域码（TAC），CSG ID和成员。
步骤205：源基站发送切换需求消息给MME。
所述切换需求消息包含目的HeNB小区的ECGI和CSG ID，进一步地，如果目的小区是hybrid接入模式，则所述切换需求消息还包含小区接入模式是混合模式。如果目的小区是open接入模式，则所述切换需求消息还可以包含小区接入模式是open模式，这时对应的CSG标识不存在。或者当目的HeNB是开放模式时，不需要包含接入模式，MME根据接入模式和CSG标识不存在且目的eNB标识是28bit的HeNB知道目的HeNB是开放模式，从而在步骤208中对目的HeNB的接入模式进行验证。
步骤206：MME根据收到的CSG ID和保存的UE的签约CSG信息对UE进行接入控制。
在本步骤中，如果接入控制失败，MME发送切换准备失败消息给源基站结束该切换过程，且如果切换需求消息包含接入模式为混合模式，则MME决定UE的成员状态，并且通过切换请求消息把成员状态发送给目的基站。
步骤207：MME发送切换请求消息给目的HeNB GW。
所述切换请求消息包含CSG ID，且如果目的小区是hybrid接入模式，所述消息还包含CSG成员指示。所述切换请求消息还包含接入模式。所述接入模式可以包含混合模式。所述接入模式还可以包含开放模式，这时对应的CSG标识不存在。或者当目的HeNB是开放模式时，MME不需要包含接入模式和CSG ID，HeNB GW根据接入模式和CSG标识不存在知道目的HeNB是开放模式，从而在步骤208中对开放模式的目的HeNB的接入模式进行验证。所述消息还可以不包含信息元素接入模式，HeNB GW根据CSG标识存在而成员状态不存在知道目的HeNB小区是CSG模式，CSG标识和成员状态同时存在知道目的HeNB小区是混合模式，CSG标识和成员状态都不存在知道目的HeNB小区是开放模式，从而在步骤208中对目的HeNB的接入模式的有效性进行验证。
步骤208，HeNB GW验证目的HeNB的接入模式是有效的。如果目的小区是CSG小区，HeNB GW验证目的HeNB小区的CSG ID是有效的。
步骤209，HeNB GW发送切换请求消息给HeNB。
步骤210，HeNB发送切换请求确认消息给HeNB GW。
步骤211：HeNB GW发送切换请求确认消息给MME。
步骤212：MME发送切换命令消息给源基站。
步骤213：源基站发送切换命令消息给UE。
至此，即完成了本发明实施例一的整个工作流程。
实施例二
本发明支持对家用基站进行验证的实施例二如图3所示。在本实施例中无HeNB GW部署。本实施例中MME根据从源基站收到的信息对家用基站进行验证。下面是对该实施例的详细说明。这里省略了与本发明无关的步骤的详细说明。
步骤301：UE发送测量报告给源基站。
所述测量报告包含测量小区的PCI。
步骤302：源基站配置UE来执行特定PCI对应小区的系统信息SI请求和报告。
步骤303，目的家用基站广播所控制小区的小区标识，TAI和CSG标识。
步骤304,UE发送测量报告给源基站。
UE用自动间隙来获取目的HeNB的相关的系统信息。
所述测量报告包含目的HeNB小区的全球小区标识（ECGI），路由区域码（TAC），CSG ID和成员。
步骤305：源基站发送切换需求消息给MME。
所述切换需求消息包含目的HeNB小区的ECGI和CSG ID，进一步地，如果目的小区是hybrid接入模式，则所述切换需求消息还包含小区接入模式是混合模式。如果目的小区是open接入模式，则所述切换需求消息还可以包含小区接入模式是open模式，这时对应的CSG标识不存在。或者当目的HeNB是开放模式时，MME不需要包含接入模式和CSG ID，MME根据接入模式和CSG标识不存在以及目的eNB的标识是28bit的HeNB标识知道目的HeNB是开放模式，从而在步骤307中对开放模式的目的HeNB的接入模式进行验证。
步骤306：MME根据收到的CSG ID和保存的UE的签约CSG信息对UE进行接入控制。
在本步骤中，如果接入控制失败，MME发送切换准备失败消息给源基站结束该切换过程，且如果切换需求消息包含接入模式为混合模式，则MME决定UE的成员状态，并且通过切换请求消息把成员状态发送给目的基站。
步骤307，MME验证目的HeNB的接入模式是有效的。如果目的小区是CSG小区，MME验证目的HeNB小区的CSG ID是有效的。
步骤306和步骤307没有绝对的先后顺序。
步骤308：MME发送切换请求消息给目的HeNB。
所述切换请求消息包含CSG ID，且如果目的小区是hybrid接入模式，所述消息还包含CSG成员指示。
步骤309，HeNB发送切换请求确认消息给MME。
步骤310：MME发送切换命令消息给源基站。
步骤311：源基站发送切换命令消息给UE。
至此，即完成了本发明实施例二的整个工作流程。
实施例三
本发明支持对家用基站进行验证的实施例三如图4所示。在本实施例中有HeNB GW部署，HeNB通过HeNB GW接入核心网。本实施例中HeNB GW根据从目的家用基站的收到的信息对家用基站进行验证。下面是对该实施例的详细说明。这里省略了与本发明无关的步骤的详细说明。
步骤401至步骤404与步骤201至204相同，这里不再赘述。
步骤405：源基站发送切换需求消息给MME。
所述切换需求消息包含目的HeNB小区的ECGI和CSG ID，进一步地，如果目的小区是hybrid接入模式，则所述切换需求消息还包含小区接入模式是混合模式。
步骤406：MME根据收到的CSG ID和保存的UE的签约CSG信息对UE进行接入控制。
在本步骤中，如果接入控制失败，MME发送切换准备失败消息给源基站结束该切换过程，且如果切换需求消息包含接入模式为混合模式，则MME决定UE的成员状态，并且通过切换请求消息把成员状态发送给目的基站。
步骤407：MME发送切换请求消息给目的HeNB GW。
所述切换请求消息包含CSG ID，且如果目的小区是hybrid接入模式，所述消息还包含CSG成员指示。
步骤408，HeNB GW发送切换请求消息给HeNB。
步骤409，HeNB发送切换请求确认消息给HeNB GW。所述切换请求确认消息包含目的HeNB小区的接入模式，如果目的HeNB小区是闭合用户组型或者混合型，则所述消息还包含CSG标识。所述接入模式包含混合型接入模式。所述接入模式还可以包含开放模式，这时对应的CSG标识不存在。或者当目的HeNB是开放模式时，HeNB不需要包含接入模式和CSG ID，HeNB GW根据接入模式和CSG标识不存在知道目的HeNB是开放模式，从而在步骤410中对开放模式的目的HeNB的接入模式进行验证。
步骤410，HeNB GW验证目的HeNB的接入模式是有效的。如果目的小区是CSG小区，HeNB GW验证目的HeNB小区的CSG ID是有效的。
步骤411至步骤413与步骤211至213相同，这里不再赘述。
至此，即完成了本发明实施例三的整个工作流程。
实施例四
本发明支持对家用基站进行验证的实施例四如图5所示。在本实施例中无HeNB GW部署。本实施例中MME根据从目的家用基站收到的信息对家用基站进行验证。下面是对该实施例的详细说明。这里省略了与本发明无关的步骤的详细说明。
步骤501至步骤504与步骤301至步骤304相同，这里不再赘述。
步骤505：源基站发送切换需求消息给MME。
所述切换需求消息包含目的HeNB小区的ECGI和CSG ID，进一步地，如果目的小区是hybrid接入模式，则所述切换需求消息还包含小区接入模式是混合模式。
步骤506：MME根据收到的CSG ID和保存的UE的签约CSG信息对UE进行接入控制。
在本步骤中，如果接入控制失败，MME发送切换准备失败消息给源基站结束该切换过程，且如果切换需求消息包含接入模式为混合模式，则MME决定UE的成员状态，并且通过切换请求消息把成员状态发送给目的基站。
步骤507：MME发送切换请求消息给目的HeNB。
所述切换请求消息包含CSG ID，且如果目的小区是hybrid接入模式，所述消息还包含CSG成员指示。
步骤508，HeNB发送切换请求确认消息给MME。所述切换请求确认消息包含目的HeNB小区的接入模式，如果目的HeNB小区是闭合用户组型或者混合型，则所述消息还包含CSG标识。所述接入模式包含混合型接入模式。所述接入模式还可以包含开放模式，这时对应的CSG标识不存在。或者当目的HeNB是开放模式时，HeNB不需要包含接入模式和CSG ID，MME根据接入模式和CSG标识不存在以及目的eNB的标识是28bit的HeNB标识知道目的HeNB是开放模式，从而在步骤509中对开放模式的目的HeNB的接入模式进行验证。
步骤509，MME验证目的HeNB的接入模式是有效的。如果目的小区是CSG小区，MME验证目的HeNB小区的CSG ID是有效的。
步骤510至步骤511与步骤310至311相同，这里不再赘述。
至此，即完成了本发明实施例四的整个工作流程。
实施例五
本发明支持对家用基站进行验证的实施例五如图6所示。本实施例中UE初始接入HeNB的过程中由HeNB GW或者MME根据从HeNB基站收到的信息对家用基站进行验证。下面是对该实施例的详细说明。这里省略了与本发明无关的步骤的详细说明。
步骤601：UE向HeNB发送NAS消息，如Attach消息或者TA更新请求消息等。本步骤中，UE可以通过上行信息传输或者RRC连接建立完成来发送上行的NAS消息给HeNB。
步骤602，HeNB发送初始UE消息给HeNB GW或者MME。所述消息包含从UE收到的NAS消息。在有HeNB GW部署的情况下，所述消息先发送给HeNBGW，通过HeNB GW发送给MME，在没有HeNB GW部署的情况下，所述消息直接发送给MME。
所述初始UE消息包含HeNB小区的CSG ID，进一步地，如果HeNB小区是hybrid接入模式，则所述初始UE消息还包含小区接入模式是混合模式。如果目的小区是open接入模式，则所述初始UE消息还可以包含小区接入模式是open模式，这时对应的CSG标识不存在。或者当HeNB是开放模式时，HeNB不需要包含接入模式和CSG ID，HeNB GW根据接入模式和CSG标识不存在知道目的HeNB是开放模式，在没有HeNB GW部署的情况下MME根据接入模式和CSG标识不存在以及eNB的标识是28bit的HeNB标识知道HeNB是开放模式从而在步骤603中对开放模式的目的HeNB的接入模式进行验证。
步骤603：HeNB GW或者MME验证目的HeNB的接入模式是有效的。如果目的小区是CSG小区，HeNB GW或者MME验证目的HeNB小区的CSG ID是有效的。
在有HeNB GW部署的情况下，上述验证是HeNB GW来完成的。在没有HeNBGW部署的情况下，上述验证是通过MME来完成的。
在有HeNB GW部署的情况下，HeNB GW发送初始UE消息给MME。
步骤604，其他的过程与现有过程相同，这里不再赘述。
至此，即完成了本发明实施例五的整个工作流程。
实施例六
本发明支持对家用基站进行验证的实施例五如图7所示。本实施例中UE通过X2切换接入HeNB的过程中由HeNB GW或者MME根据从HeNB基站收到的信息对家用基站进行验证。下面是对该实施例的详细说明。这里省略了与本发明无关的步骤的详细说明。
步骤701，eNB发送切换请求消息给HeNB；
步骤702，HeNB发送切换请求确认消息给eNB；
步骤703，eNB发送RRC连接重配置消息给UE；
步骤704，UE发送RRC连接重配置完成消息给HeNB；
步骤705，HeNB发送路径切换请求消息给HeNB GW或者MME。在有HeNBGW部署的情况下，所述消息发送给HeNB GW，通过HeNB GW发送给MME，在没有HeNB GW部署的情况下，所述消息直接发送给MME。
所述路径切换请求消息包含HeNB小区的CSG ID，进一步地，如果HeNB小区是hybrid接入模式，则所述路径切换请求消息还包含小区接入模式是混合模式。如果目的小区是open接入模式，则所述路径切换请求消息还可以包含小区接入模式是open模式，这时对应的CSG标识不存在。或者当HeNB是开放模式时，HeNB不需要包含接入模式和CSG ID，HeNB GW根据接入模式和CSG标识不存在知道目的HeNB是开放模式，在没有HeNB GW部署的情况下MME根据接入模式和CSG标识不存在以及eNB的标识是28bit的HeNB标识知道目的HeNB是开放模式从而在步骤706中对开放模式的目的HeNB的接入模式进行验证。
步骤706：HeNB GW或者MME验证目的HeNB的接入模式是有效的。如果目的小区是CSG小区，HeNB GW或者MME验证目的HeNB小区的CSG ID是有效的。
在有HeNB GW部署的情况下，上述验证是HeNB GW来完成的。在没有HeNBGW部署的情况下，上述验证是通过MME来完成的。
在有HeNB GW部署的情况下，HeNB GW发送路径切换请求给MME。
步骤707，HeNB收到路径切换请求确认消息。在没有HeNB GW部署的情况下MME发送所述消息给HeNB，在有HeNB GW部署的情况下MME通过HeNBGW发送所述消息给HeNB；
步骤708，HeNB发送释放UE上下文消息给eNB。
至此，即完成了本发明实施例六的整个工作流程。
实施例七
本发明支持对家用基站进行验证的实施例七具体为：
在UE通过S 1切换接入HeNB的过程中，在有HeNB GW部署的情况下，HeNBGW执行两次对HeNB进行验证的过程，第一次验证与实施例一即图2中相同，由HeNB GW根据从MME收到的信息对HeNB进行验证，通过该步骤验证，可以尽早的终止UE接入攻击基站。为了避免UE提供错误的信息给源基站，第二步验证与实施例三即图4相同，HeNB GW根据从目的HeNB来的信息对HeNB进行验证，保证了第一步验证从UE收到的信息是正确的。通过这两步验证，在保证尽早验证的基础上，避免不彻底的验证。
同样，在没有HeNB GW部署的情况下，在UE通过S 1切换接入HeNB的过程中，MME执行两次对HeNB进行验证的过程，第一次验证与实施例二即图3中相同，由MME根据从源基站收到的信息对HeNB进行验证，通过该步骤验证，可以尽早的终止UE接入攻击基站。为了避免UE提供错误的信息给源基站，第二步验证与实施例四即图5相同，MME根据从目的HeNB来的信息对HeNB进行验证，保证了第一步验证从UE收到的信息是正确的。通过这两步验证，在保证尽早验证的基础上，避免不彻底的验证。
至此，即完成了本发明实施例七的整个工作流程。
由上述可见，本发明实施例提供的支持对家用基站进行验证的方法，能够避免了攻击基站对运营商网络的影响，保证了接入网络的用户的安全。
最后，需要指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种支持对家用基站进行验证的方法，其特征在于，该方法包括：
MME把从源基站收到的目的家用基站的接入模式发送给家用基站网关；
家用基站网关验证目的家用基站的接入模式的有效性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的MME还发送CSG标识给家用基站网关，如果目的小区是闭合用户组模式，家用基站网关对目的家用基站的CSG标识的有效性进行验证。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源基站发送给MME的和/或MME发送给家用基站网关的接入模式包含开放模式，家用基站网关家验证目的开放模式的家用基站的接入模式的有效性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，家用基站网关根据从MME收到消息中接入模式和CSG标识不存在知道目的小区是开放模式，家用基站网关家验证目的开放模式的家用基站的接入模式的有效性。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，家用基站网关根据从MME收到消息中成员状态和CSG标识存在知道目的小区是混合模式，家用基站网关家验证目的混合模式用基站的接入模式的有效性。
6.一种支持对家用基站进行验证的方法，其特征在于，该方法包括：
目的家用基站收到切换请求消息；
目的家用基站发送其接入模式和CSG标识给其上层节点；
目的家用基站的上层节点验证目的家用基站的接入模式的有效性，如果是闭合用户组模式，对目的家用基站的CSG标识的有效性进行验证。
7.根据权利6所述的方法，其特征在于，在有家用基站网关部署的情况下，所述的目的家用基站的上层节点是家用基站网关。
8.根据权利6所述的方法，其特征在于，在没有家用基站网关部署的情况下，所述的目的家用基站的上层节点是MME。
9.一种支持对家用基站进行验证的方法，其特征在于，该方法包括：
源基站发送切换需求消息给MME，所述切换需求消息包含目的家用基站的接入模式和CSG标识；
MME验证目的家用基站的接入模式的有效性，如果是闭合用户组模式，对目的家用基站的CSG标识的有效性进行验证。
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