HU224273B1 - Nyilvános mobil kommunikációs rendszerrel kompatibilis, zsinór nélküli kommunikációs rendszer és eljárás ennek üzemeltetésére - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya nyilvános mobil kommunikációs rendszerrelkompatibilis, zsinór nélküli kommunikációs rendszer és eljárás enneküzemeltetésére. Az eljárás során legalább egy azonosító modulrólinformációkat olvasnak és arra információkat írnak egy olvasó-íróberendezés révén a bázisállomáson át, és ennek során a bázisállomásbanhasznált azonosító modul adattartományai azonosak egy hozzáférésrejogosult mobil végberendezés csipkártyáján (SIM) tárolt adatokkal. Azolvasott adatokat a bázisállomásban implementált szoftverrelfeldolgozzák. A mobil végberendezést hitelesítik a bázisállomástekintetében az azonosító modul által olvasott és feldolgozott adatokalapján, amelynek során a bázisállomás ugyanazokat a funkciókat ésfeladatokat látja el, mint a mobil kommunikációs rendszerhonregisztere, illetőleg feljogosító központja, és sikeres hitelesítésesetén a mobil végberendezést a nyilvános fix hálózaton átüzemeltetik.

Description

1. ábra

A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 2 lap ábra)

HU 224 273 Β1

A találmány tárgya nyilvános mobil kommunikációs rendszerrel kompatibilis, vezeték nélküli kommunikációs rendszer és eljárás ennek üzemeltetésére. A nyilvános mobil kommunikációs rendszer tartalmaz a nyilvános vezetékes hálózattal összekötött bázisállomást, amely a rádiós interfészen kompatibilis a mobil kommunikációs rendszerrel, amelynek van legalább egy funkciója a hitelesítésre.

A jelenlegi mobil kommunikációs rendszerekben világosan meg vannak különböztetve a nyilvános mobil rádiós rendszerek, mint például a GSM-rendszer és magánkézben lévő, zsinór nélküli kommunikációs rendszerek, amelyek például a digitális DECT szabvány szerint működnek. Ennek következtében eltérő készülékrendszerek jöttek létre, amelyek vagy a mobil rádiós üzemre, vagy a zsinór nélküli üzemre alkalmasak.

Már végeztek kísérleteket olyan végberendezések, elsősorban mobil végberendezések konstruálására, amelyek alkalmasak két mobil kommunikációs rendszerben való üzemeltetésre. A különböző szabványok összeférhetetlensége miatt azonban ez viszonylag kevéssé felhasználóbarát és drága megoldásokhoz vezet.

Egy másik kiindulópont a zsinór nélküli kommunikációs rendszer olyan kialakítása, hogy kompatibilis legyen egy nyilvános mobil kommunikációs rendszerrel, vagyis kommunikálni tudjon a nyilvános mobil kommunikációs rendszer hagyományos mobil végberendezéseivel. Hiányoznak azonban az alkalmas megoldási javaslatok például a szükséges biztonsági funkció megvalósításához. Problémát jelent továbbá, hogy a zsinór nélküli kommunikációs rendszer bázisállomása vezetékes fix hálózattal van összekötve, úgyhogy a bázisállomás közvetlen befolyásolása a mobil kommunikációs rendszeren át nem lehetséges.

A WO-A-95/24106 számú szabadalmi irat egy biztos személyi kommunikációs rendszerrel foglalkozik. Ez a rendszer a nyilvános fix hálózatra csatlakoztatott bázisállomáson alapszik, amely lehetővé teszi egy mobil kommunikációs rendszer végberendezéseinek üzemeltetését. A kommunikáció biztosságáról a mobil kommunikációs rendszerben szokásos hitelesítési eljárás gondoskodik. Ehhez a bázisállomás a nyilvános fix hálózaton át össze van kötve a mobil kommunikációs rendszer biztonsági berendezéseivel, és ezzel biztonsági információkat cserél, hogy lehetővé tegye a mobil végberendezés belépését a bázisállomásnál. Ez az eljárás tehát a hitelesítési szekvenciáknak egyrészt a mobil végberendezés és a bázisállomás közötti, másrészt a bázisállomás és a mobil kommunikációs hálózat berendezései közötti cseréjén alapszik.

A WO-A-95/02927 számú szabadalmi iratból ismert egy eljárás rádiós kommunikációs rendszer adó-vevő berendezéseinek vezérlésére. Az adó-vevő berendezés el van látva berendezésekkel egy úgynevezett smart card (intelligens kártya) olvasására, amelyen az adó-vevő berendezés által használható, a rádiós kommunikációs hálózat üzemeltetője által engedélyezett frekvenciákra vonatkozó információk vannak tárolva.

A találmányunk elé kitűzött feladat biztonsági funkciókkal rendelkező olyan zsinór nélküli kommunikációs rendszer, amely egy nyilvános mobil kommunikációs rendszerrel kompatibilis, és a hozzá tartozó mobil végberendezések használatát lehetővé teszi.

A találmány további feladata, hogy a zsinór nélküli kommunikációs rendszer - annak ellenére, hogy magánrendszer - lehetővé tegye, hogy a szóban forgó mobil kommunikációs hálózat üzemeltetőjének ellenőrzése alatt lehessen beállítani és üzemeltetni.

Ezt a feladatot az eljárás tekintetében a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy legalább egy azonosító modulról információkat olvasunk és arra információkat írunk egy olvasó-író berendezés révén a bázisállomáson át, és ennek során a bázisállomásban használt azonosító modul adattartományai azonosak egy hozzáférésre jogosult mobil végberendezés csipkártyáján (SÍM) tárolt adatokkal, az olvasott adatokat a bázisállomásban implementált szoftverrel feldolgozzuk, a mobil végberendezést hitelesítjük a bázisállomás tekintetében az azonosító modul által olvasott és feldolgozott adatok alapján, aminek során a bázisállomás ugyanazokat a funkciókat és feladatokat látja el, mint a mobil kommunikációs rendszer honos helyzetregisztere, illetőleg feljogosító központja, és sikeres hitelesítés esetén a mobil végberendezést a nyilvános fix hálózaton át üzemeltetjük.

A feladatot a rendszer tekintetében a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy az tartalmaz egy, a bázisállomásban elhelyezett olvasó-író berendezést információk olvasására és írására legalább egy azonosító modulról, illetőleg modulra, aminek során a bázisállomásban használt azonosító modul adattartományai azonosak egy hozzáférésre jogosult mobil végberendezés csipkártyáján (SÍM) tárolt adatokkal, a bázisállomásban implementált szoftvert az olvasott adatok feldolgozására és a mobil végberendezés hitelesítésére a bázisállomás tekintetében az azonosító modul által olvasott és feldolgozott adatok alapján, amelynek során a bázisállomás ugyanazokat a funkciókat és feladatokat látja el, mint a mobil kommunikációs rendszer honos helyzetregisztere, illetőleg feljogosító központja.

A találmány lényege az, hogy a zsinór nélküli kommunikációs rendszer bázisállomása alkalmas olvasó-író készülékkel van ellátva, amellyel olvasni és írni lehet hagyományos azonosító modulok, például csipkártyák, SIM-ek (subscriber identity modules=előfizetői azonosító modulok), és általában minden aktív információtároló és információfeldolgozó adathordozó információit. A zsinór nélküli kommunikációs rendszer bázisállomása így egy alkalmas szoftver és az azonosító modulban tárolt adatok segítségével át tudja venni hitelesítési funkcionalitással ellátott mobil kommunikációs rendszer bázisállomásának funkcióit, pontosabban egy honos helyzetregiszter (HLR: home location register), illetőleg feljogosító központ (AUC: authentication center) funkcióit, (gy a használatra jogosult minden mobil végberendezés a zsinór nélküli kommunikációs rend2

HU 224 273 Β1 szer bázisállomásánál bejelentkezhet és a fix hálózaton át kommunikálhat.

A következőkben a „bázisállomás” fogalmon a zsinór nélküli kommunikációs rendszer bázisállomását értjük, amennyiben ennek ellenkezőjét nem adjuk meg.

A következőkben a találmány szerinti gondolat sok lehetőségének egyikét egy GSM mobil kommunikációs rendszer példája alapján írjuk le. A találmány azonban nem korlátozódik a GSM mobil kommunikációs rendszerre.

A zsinór nélküli kommunikációs rendszer bázisállomásában egy vagy több csipkártyaolvasó és -író készüléket implementálva elérjük, hogy a bázisállomás a GSM-hálózat szóban forgó üzemeltetőjének ellenőrzése alatt működjön, és hogy a „GSM zsinór nélküli üzemnél” az előfizető rendelkezésére álljanak azok biztonsági jellemzők, például a beszélgetési adatok hitelesítése és kódolása, amelyek a GSM mobil rádióhálózat működésekor fennállnak. Fontos, hogy a bázisállomás üzemeltetéséhez szükséges csipkártyát kizárólag a hálózat üzemeltetője adja ki, ahogyan ez a GSM mobil végberendezéseknél is szokásos.

A bázisállomásban alkalmazott csipkártya itt egy alkalmas, a bázisállomásban implementált szoftverrel együtt a honos helyzetregiszter (HLR), illetőleg feljogosító központ (AUC) funkcióit látja el, vagyis a mobil végberendezés most nem a szokásos módon a mobil rádióhálózathoz, hanem a zsinór nélküli rendszer bázisállomásához képest van hitelesítve. Ehhez a bázisállomás az implementált szoftver alapján előállít egy véletlen számot, amely mindkét csipkártyában, a bázisállomás csipkártyájában és a mobil végberendezés csipkártyájában azonosan tárolt K< kulccsal és a GSM-rendszer specifikus A3 algoritmusával egy-egy SRES-válasszá (a hitelesítés eredményévé) alakul át. A két hitelesítési eredmény - a bázisállomás hitelesítési eredménye és a mobil végberendezés hitelesítési eredménye - megegyezése esetén a hitelesítés sikeres. Ez a hitelesítési folyamat megegyezik a GSM-rendszerével.

Ugyanebből a véletlen számból a K, kulccsal és az A8 algoritmussal származtatjuk az ismert módon a K_c kódot, amely arra szolgál, hogy a kommunikációt a rádiós interfésznél zsinór nélküli üzemben kódolja (mint a GSM-rendszerben).

A bázisállomás előfizetői azonosító kártyáján (SÍM) a személyi adatokon kívül manipulálhatatlanul tárolni lehet járulékos adatokat, mint például a megengedett frekvenciákat, a bázisállomáson és a mobil végberendezésen megengedett maximális teljesítményt, a megengedett szolgáltatásokat (telefónia, adatátvitel, fax) és minden más inicializálóparamétert, amelyeket a hálózat üzemeltetője befolyásolni kíván, és amelyeket a bázisállomásnak használni szabad. Ez - legalábbis, ami a szolgáltatásokat illeti - megfelel a GSM mobil rádióhálózat honos helyzetregiszterében (HLR) folyó ismert jogosítási igazgatásnak.

Alkalmas kódmenedzseléssel megvalósítható, hogy több résztvevő, például családtagok ugyanazon a bázisállomáson át kommunikáljanak. Ennek első lehetősége az, hogy minden előfizetőnek, aki a bázisállomást használni kívánja, van saját második előfizetői azonosító kártyája (SÍM), amely a bázisállomásba bedugható. A bázisállomásnak evégett több kártyaolvasó készülékre van szüksége. Egy másik lehetőség szerint a bázisállomás előfizetői azonosító kártyáján (SÍM) több előfizető adatai és kódjai vannak tárolva.

Lehetséges továbbá, hogy a bázisállomásban csoportkód van, amely lehetővé teszi több egyéni előfizető hitelesítését.

Fontos, hogy a bázisállomásban alkalmazott csipkártya magrésze ugyanazokat az információkat tartalmazza, mint annak a GSM mobil végberendezésnek a csipkártyája, amelyikkel a bázisállomást üzemeltetni kell. A mobil végberendezés a bázisállomásnál csak akkor jelentkezhet be és hitelesítheti magát, ha a két kártyán lévő személyi felhasználói adatok, elsősorban a biztonsági funkciók megegyeznek.

A szabályos GSM-előfizetői viszony felmondásakor a mobil végberendezés előfizetői azonosító kártyájában (SÍM), előnyös módon a GSM rádiós interfészen át töröljük a jogosultságot a bázisállomással való kommunikálásra. Ekkor a bázisállomás további üzemeltetése a szóban forgó hálózat üzemeltetője által szabaddá kapcsolt frekvenciákon ésszerűen már nem lehetséges, mert a mobil végberendezés nem tudja magát hitelesíteni a bázisállomásnál.

Emellett az egyik lehetséges kiviteli alakban a bázisállomás tartalmaz egy időtartam-kapcsolót (timert), amelyet a hálózat üzemeltetője meghatározott időre programozott, és amely mindig automatikusan nullázódik, amikor az előfizető a bázisállomást használja. Ha a bázisállomást nem használja, például az előfizetői viszony felmondása után, akkor a bázisállomás a programozott időtartam letelte után elveszíti a jogosultságot arra, hogy az adót a mobil kommunikációs rendszer frekvenciáin üzembe vegye. Ha a bázisállomást hosszabb ideig nem használják, akkor az időtartam-kapcsoló működése a bázisállomás lekapcsolása útján befagyasztható.

Ha az előfizető például hosszabb szabadság megkezdése előtt elfelejti a bázisállomást kikapcsolni, és az automatikusan inaktiválódott, akkor meghatározott időablakon belül fennáll a szükségújrakezdés lehetősége.

A GSM-kompatibilis bázisállomás megvalósításához ezt először el kell látni kártyolvasóval GSM-előfizetői azonosító kártyák (SÍM) olvasásához. Emellett a bázisállomásnak alkalmasnak kell lennie arra, hogy szabványos GSM-frekvenciákon adjon és vegyen. A bázisállomás funkcióinak vezérlése alkalmas szoftverrel történik, amilyent például a GSM-végberendezésekben használnak, és amely a GSM-ben szokásos hitelesítést és további funkciókat ellát és vezérel.

Maga a mobil végberendezés csak kevés szoftvertechnikai módosítást igényel.

Találmányunkat annak példaképpen! kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra a találmány szerinti rendszer példaképpen! fizikai elrendezése, a

HU 224 273 Β1

2. ábra a találmány szerinti rendszer példaképpen! logikai elrendezése.

Az 1. ábrán vázlatosan ábrázoltuk egy nyilvános mobil kommunikációs rendszer néhány berendezését. Látható egy 3 mobil végberendezés, amely a mobil kommunikációs rendszer egyik 4 bázisállomásának ellátási területén van, és ezzel a rádiós interfészen át kódolva kommunikálni tud. A mobil kommunikációs rendszer 4 bázisállomása egy 5 alközponttal van összekötve, amelynek hozzáférése van egy 9 nyilvános fix hálózathoz. Az 5 alközpont érintkezésben van továbbá a mobil rádióhálózat honos helyzetregiszterével (HLR) és feljogosító központjával (AUC). Ha a 3 mobil végberendezés be akar jelentkezni a mobil kommunikációs hálózatba, akkor az ismert módon a 6 honos helyzetregiszterben (HLR), illetőleg a feljogosító központban (AUC) végbemegy a 3 mobil végberendezés hitelesítése.

Ábrázoltuk továbbá egy zsinór nélküli kommunikációs rendszernek egy vezetékes 2 nyilvános fix hálózattal [PSTN (nyilvános telefonhálózat), ISDN] összekötött 1 bázisállomását. A bázisállomás ellátási területe a kis kimenöteljesltmény miatt viszonylag kicsi. Az 1 bázisállomás rendszerint egy nyilvános mobil kommunikációs hálózat egy vagy több 4 bázisállomásának ellátási területén van.

Ahogyan ez a 2. ábrán látható, a 3 mobil végberendezés mobil rádióüzemben a mobil rádióhálózaton át hitelesíti magát, mégpedig egy különleges azonosító kulcs (Kj kulcs) segítségével, amely egyrészt a 3 mobil végberendezés 8 előfizetői azonosító kártyájában (SÍM), másrészt a mobil kommunikációs rendszer 6 honos helyzetregiszterében (HLR), illetőleg feljogosító központjában (AUC) van tárolva.

A találmány értelmében a zsinór nélküli kommunikációs rendszer 1 bázisállomása el van látva egy 7 azonosító modullal [például ugyancsak egy előfizetői azonosító kártyával (SÍM)] és egy alkalmas szoftverrel, hogy a 7 azonosító modulban tárolt adatokkal ugyanazokat a funkciókat és feladatokat lássa el, mint a mobil kommunikációs rendszer 6 honos helyzetregisztere, illetőleg feljogosító központja, úgyhogy a 3 mobil végberendezés - amennyiben a zsinór nélküli kommunikációs rendszer ellátási területén belül van és hozzáférési jogosultsággal rendelkezik - a zsinór nélküli rendszer hozzárendelt 1 bázisállomásán hitelesítheti magát, bejelentkezhet és kódoltan kommunikálhat.

Ez csak akkor lehetséges, ha az 1 bázisállomáson használt 7 azonosító modul adatainak lényeges részei azonosak a hozzáférésre jogosult 3 mobil végberendezés csipkártyáján (SÍM) tárolt adatokkal.

A találmány értelmében a zsinór nélküli rendszer 1 bázisállomása most kompatibilis a mobil kommunikációs rendszerrel, vagyis készenléti (standby) üzemmódban a zsinór nélküli rendszer 1 bázisállomása periodikusan specifikus ismertetőjelet ad le, hogy jelenlétét és üzemkészségét jelezze. A 3 mobil végberendezés a frekvenciasávot az 1 bázisállomás specifikus ismertetőjele szerint hallgatja le. Ha a 3 mobil végberendezés az 1 bázisállomás ellátási területére jut, és annak ismertetőjelét zavar nélkül veszi, akkor a 3 mobil végberendezés megkísérli, hogy a leírt módon bejelentkezzen az 1 bázisállomásnál. Ehhez az 1 bázisállomás és a 3 mobil végberendezés hitelesítési és inicializálási híreket cserél úgy, mint a GSM-rendszerben. Ha a hitelesítés sikeres volt, akkor a 3 mobil végberendezés a 2 nyilvános fix hálózaton át - a mobil kommunikációs rendszeren át vezető kerülőút nélkül kommunikálhat.

Természetesen lehetséges az is, hogy több jogosított 3 mobil végberendezés egy 2, 9 nyilvános fix hálózat vagy mobil kommunikációs hálózat közreműködése nélkül a zsinór nélküli kommunikációs hálózat 1 bázisállomáson keresztül kódoltan kommunikáljon egymással.

Claims (10)

1. Eljárás vezeték nélküli kommunikációs hálózat üzemeltetésére nyilvános mobil kommunikációs rendszer mobil végberendezésével, amely zsinór nélküli kommunikációs hálózat tartalmaz a nyilvános vezetékes hálózattal összekötött bázisállomást, amely a rádiós interfészen kompatibilis a mobil kommunikációs rendszerrel, amelynek van legalább egy funkciója a hitelesítésre, azzal jellemezve, hogy legalább egy azonosító modulról információkat olvasunk és arra információkat írunk egy olvasó-író berendezés révén a bázisállomáson át, és ennek során a bázisállomásban használt azonosító modul adattartományai azonosak egy hozzáférésre jogosult mobil végberendezés csipkártyáján (SÍM) tárolt adatokkal, az olvasott adatokat a bázisállomásban implementált szoftverrel feldolgozzuk, a mobil végberendezést hitelesítjük a bázisállomás tekintetében az azonosító modul által olvasott és feldolgozott adatok alapján, amelynek során a bázisállomás ugyanazokat a funkciókat és feladatokat látja el, mint a mobil kommunikációs rendszer honregisztere, illetőleg feljogosító központja, és sikeres hitelesítés esetén a mobil végberendezést a nyilvános fix hálózaton át üzemeltetjük.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mobil kommunikációs rendszer hálózatának üzemeltetője zárhatja a mobil végberendezés jogosultságát a zsinór nélküli kommunikációs rendszer bázisállomásán való bejelentkezésre.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az azonosító modulon a hitelesítésre szolgáló egyéni előfizetői adatokon kívül manipulálhatatlanul tárolva vannak a megengedett frekvenciák, a bázisállomáson és a mobil végberendezésen megengedett maximális teljesítmény, a megengedett szolgáltatások és minden más inicializálóparaméter, amelyeket a hálózat üzemeltetője befolyásolni kíván, és amelyek a vezeték nélküli kommunikációs rendszer bázisállomásának üzemeltetéséhez előre adott keretként szolgálnak.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a zsinór nélküli kommunikációs rendszer bázisállomásának rádiós interfésze egy nyil4

HU 224 273 Β1 vános mobil kommunikációs rendszer frekvenciaspektrumában dolgozik.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rádiós interfészben az átvitt adatokat kódoljuk.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bázisállomás tartalmaz egy időtartam-kapcsolót, amelyet a hálózat üzemeltetője meghatározott időre programoz, és amely a bázisállomásnak az előfizető által való jogszerű használata esetén mindig automatikusan nullázódik; ha a bázisállomást nem használják, vagyis az időtartam-kapcsolóban programozott időtartam letelte után megszűnik jogosultsága, hogy az adót a mobil kommunikációs rendszer frekvenciáin üzembe vegye.

7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bázisállomásnak az időtartam-kapcsoló lejárta miatti automatikus lekapcsolásakor fennáll az üzemeltetés szükségújrakezdésének lehetősége.

8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az üzemeltetés szükségújrakezdésének lehetősége csak meghatározott időablakon belül lehetséges.

9. Vezeték nélküli kommunikációs rendszer nyilvános mobil kommunikációs rendszer mobil végberendezésének (3) üzemeltetésére, a nyilvános vezetékes fix hálózattal (2) összekötött bázisállomással (1), amely a rádiós interfészen kompatibilis a mobil kommunikációs rendszerrel, amelynek van legalább egy funkciója a hitelesítésre, azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy, a bázisállomásban (1) elhelyezett olvasó-író berendezést információk olvasására és írására legalább egy azonosító modulról (7), illetőleg azonosító modulra (7), amelynek során a bázisállomásban (1) használt azonosító modul (7) adattartományai azonosak egy hozzáférésre jogosult mobil végberendezés (3) csipkártyáján (SÍM) tárolt adatokkal, és a bázisállomásban (1) implementált szoftvert az olvasott adatok feldolgozására és a mobil végberendezés (3) hitelesítésére a bázisállomás (1) tekintetében az azonosító modul (7) által olvasott és feldolgozott adatok alapján, amelynek során a bázisállomás (1) ugyanazokat a funkciókat és feladatokat látja el, mint a mobil kommunikációs rendszer honregisztere, illetőleg feljogosító központja.

10. A 9. igénypont szerinti zsinór nélküli kommunikációs rendszer, azzal jellemezve, hogy azonosító modulként (7) a mobil kommunikációs rendszerekben rendszerint használt csipkártyák (SÍM), mint például az ISO ID-1, ID-000, DOS 1800, PSC 1900 vannak alkalmazva.