DE19525276C1 - Verfahren zur Vereinfachung des Tests von Roaming-Beziehungen in GSM-Mobilfunknetzen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Vereinfachung der Tests von Roaming-Beziehungen in GSM-Mobilfunknetzen.

Zur Authentisierung eines Mobilfunkteilnehmers im GSM- Mobilfunknetz benötigt der Mobilfunkteilnehmer eine Chipkarte, auch als SIM-Karte (Subscriber Identity Module) bezeichnet, auf der ein Identifikationskey (Ki) gespeichert ist, wobei der Ki auch der Vermittlungsstelle (dort abgelegt im HLR "Home Location Register") bekannt ist.

Während der Authentisierung bekommt das Mobilfunkendgerät von der Vermittlungsstelle eine Zufallszahl gesendet und berechnet aus dieser Zahl und dem auf der Chipkarte gespeicherten Identifizierungskey nach einem festgelegten Algorithmus einen Zahlenwert. Dieser Zahlenwert wurde bereits vorher im Teilnehmerauthentisierungscenter (HLR/AC) berechnet und an die Vermittlungsstelle weitergereicht, wo er nun mit dem in der Mobilstation berechneten Wert verglichen wird. Bei Übereinstimmung der beiden Werte ist die Authentisierung erfolgreich.

Um für Testzwecke Zugang zum Mobilfunknetz zu erhalten, ist es oft notwendig, ein Mobilfunkendgerät zu simulieren. Der simulierte "Mobilfunkteilnehmer" muß dem realen Netz bekannt sein. Es besteht aber das Problem, daß zur Simulation eine Chipkarte mit dem entsprechenden Identifizierungskey notwendig ist. In der Regel ist eine Simulation und Authentisierung mit einer Chipkarte zu aufwendig bzw. es ist keine Chipkarte vorhanden. Somit muß für den Zeitraum der Testreihe die gesamte Authentisierungssequenz im Netz ausgeschaltet werden. Dies bedeutet für Tests in einer Wirknetzumgebung einen unzulässigen Eingriff, da die Authentisierung somit für keinen Mobilteilnehmer mehr durchgeführt wird, obwohl diese nach GSM unbedingt erfolgen muß.

Zu dieser Problematik sind als Stand der Technik die folgenden Druckschriften relevant:
Siemens AG: D 900 Mobile Communication System, System Descripion SYD, 1992, Seiten 59 bis 60 sowie BIALA, Jacek: Mobilfunk und Intelligente Netze, Braunschweig/Wiesbaden: Vieweg-Verlag, 1994, Seiten 190-192.

Die erstgenannte Druckschrift zum Stand der Technik offenbart vor allem die Möglichkeit der Simulation einer Mobilstation unter Umgehung des Einsatzes einer realen SIM-Karte, die zweite Druckschrift beschäftigt sich besonders mit dem Authentisierungsverfahren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Vereinfachung der Tests von Roaming-Beziehungen vorzuschlagen, das es ermöglicht, mittels Simulation der Authentisierungssequenz unter Umgehung des Einsatzes realer SIM-Karten Testreihen im Wirknetz durchzuführen, ohne die Authentisierung im gesamten Netz ausschalten zu müssen, und gleichzeitig funktechnische und funkvermittlungstechnische Fehlerquellen weitgehend aus schaltet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des Patentanspruchs 1.

Merkmal der Erfindung ist, daß die Authentisierungssequenz unter Umgehung des Einsatzes realer SIM-Karten simuliert wird. Durch Simulation mindestens einer Mobilstation und einer Vermittlungsstelle (MSC), kann die Authentisierungssequenz simuliert werden, so daß nachfolgende Tests im Wirknetz vereinfacht werden.

Die Simulation setzt auf der sogenannten A-Schnittstelle an, welche die Funk-Feststationen der einzelnen Zellen mit den hierarisch höher liegenden vermittlungsstellen verbindet. Es werden also die Protokoll- und Datensequenzen zwischen simulierter Mobilstation und realen bzw. simulierten Feststationen simuliert.

Erfindungsgemäß läuft die Authentisierung gemäß der Erfindung folgendermaßen ab, wobei dazu die Mobilstation und mindestens eine Vermittlungsstelle eines realen Netzes simuliert werden müssen.

Die Mobilstation meldet sich an. Dazu sendet die Vermittlungsstelle eine Authentisierungsaufforderung an die Mobilstation, welche die Zufallszahl für die Authentisierung enthält. Der Vermittlungsstelle ist der von der Mobilstation zu berechnende Authentisierungswert bereits bekannt. Die Mobilstation sollte nun den gleichen Authentisierungswert zurück an-die Vermittlungsstelle senden, welcher aber gemäß des hier beschriebenen Verfahrens nicht benötigt bzw. auch gar nicht bekannt ist.

Hier setzt die Erfindung ein, die sich einer Eigenheit des GSM-Netzes zu Nutze macht. Vor jeder Authentisierungs­ aufforderung hat das Teilnehmerauthentisierungscenter (HLR/AC) bereits im voraus insgesamt fünf Authentisierungssets (auf Basis von 5 verschiedenen Zufallszahlen), berechnet welche nach und nach bei jeder Authentisierungsaufforderung (z. B. bei einem Zellenwechsel des Mobilfunkendgerätes) an die Mobilstation gesendet werden.

Wechselt nun die Mobilstation die Funkzelle (dies wird simuliert) so fordert die aktuelle Vermittlungsstelle (MSC) diese im Voraus berechneten Authentisierungssets von der vorhergehenden Vermittlungsstelle an, d. h. die Authentisierungssets werden von der vorhergehenden Vermittlungsstelle an die aktuelle Vermittlungsstelle übergeben. Dies geschieht mittels der Übergabeprozedur im MAP (Mobile Applications Part) "send parameters from previous VLR". Ist diese vorhergehende Vermittlungsstelle (MSC) als Simulation realisiert, so hat man auf diese Weise die Möglichkeit, selbst Authentisierungssets (Authentication Sets) zu liefern, deren Werte man beliebig vorgeben kann. Benutzt man nun in der A-Schnittstellensimulation die von der simulierten Vermittlungsstelle vorgegebenen Werte, so ist die Authentisierung bzw. der Authentisierungsnummernvergleich für jeden beliebigen simulierten Mobilteilnehmer erfolgreich.

Diese Prozedur kann man sich insbesondere zu Nutze machen bei der Erstellung von automatischen Testreihen, bei denen die Mobilteilnehmer reale Teilnehmer mit Datensätzen in einem realen Mobilfunknetz (national oder international) sind.

Es kann bei diesem Testszenario die komplizierte Ansteuerung von Mobilstationen über nicht standardisierte Schnittstellen entfallen, anstelle dessen kann man auf sehr wohl standardisierte Schnittstellen in GSM zurückgreifen (A- Schnittstelle), für die es bereits umfangreiche Simulationswerkzeuge gibt.

Da die Simulation direkt an der A-Schnittstelle angreift, schließt diese Anordnung funktechnische und funkvermittlungstechnische Fehlerquellen aus, da keine Hochfrequenzübertragungsstrecken verwendet werden müssen. Es kann mit dieser Testanordnung der vermittlungstechnische Bereich der Vermittlungsstellen und deren Teilnehmerregister isoliert auf Fehlerquellen hin untersucht werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Vereinfachung der Tests von Roaming- Beziehungen in GSM-Mobilfunknetzen, bei dem die Authentisierungssequenz zwischen einer Mobilstation und einer Vermittlungsstelle (MSC) unter Umgehung des Einsatzes realer SIM-Karten simuliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem realen Mobilfunknetz zumindest eine Mobilstation und eine Vermittlungsstelle (MSC) simuliert werden und daß bei der Standortaktualisierung (Location Update Sequenz), bei der die Ortsinformation der Mobilstation aktualisiert wird, ein Zellenwechsel der Mobilstation zwischen der simulierten Vermittlungsstelle und einer realen Vermittlungsstelle simuliert wird, so daß die aktuelle, reale Vermittlungsstelle von der vorhergehenden, simulierten Vermittlungsstelle bereits errechnete Authentisierungsdaten (Authentication Sets) abfragt, welche dieser nun beliebig vorgegeben werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Simulation an der A-Schnittstelle, zwischen Funk- Feststationen (BSC) und den Vermittlungsstellen (MSC) unter Umgehung der Hochfrequenzfunkstrecken angreift.