KR100603154B1 - 무선로컬루프시스템을위한가입자인증방법 - Google Patents

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Abstract

무선 로컬 루프 시스템의 네트워크 보안은 적합한 가입자 장비로 인증받지 않은 사용자들에 의한 네트워크의 부정한 사용을 막는데 매우 바람직하다. 고정 가입자들에 대하여, 기지국(1)과 가입자 유닛(3)간의 전파 지연이 결정될 것이며, 이것이 충분히 정확하게 측정된다면, 가입자로부터 기지국까지의 거리가 결정될 수 있다. 이것은 가입자의 인증을 돕기 위한 것으로서 사용될 수 있다. 예컨대 방향성 정보와 같이, 가입자라고 주장된 것의 물리적 위치를 나타내는 다른 신호 특징들이 사용될 수 있다. 다른 목적을 위해, 예컨대 직교 CDMA 코드 동기화 또는 TDM 시스템과 같은, 전파 지연이 어쨌든 모니터되어야만 하는 시스템에서, 많은 추가 비용 없이 추가된 보안이 달성될 수 있다.

Description

무선 로컬 루프 시스템을 위한 가입자 인증 방법
기술 분야
본 발명은 무선 로컬 루프 시스템들(radio local loop systems)에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 공기 인터페이스(air interface)를 통해 네트워크로 인증받지 않은(unauthorized) 액세스를 막기 위해 이 시스템들의 인증 절차들(authentication procedures)을 개선하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 배경
로컬 루프는 로컬 교환국(local exchange)을 가입자들에 접속하는 원격 통신 시스템의 일부이다. 통상적으로 이는 와이어나 광섬유들에 의해 행해지나, 무선 링크도 가능하다. 만약 가입자국들이 이동전화라면, 무선 링크가 사용되어야 하지만, 이는 스태틱(static) 가입자들에 대해서도 유리하다. 예를 들어, 포장 도로들을 파헤치거나 전신주(telegraph pole)를 세워 올릴 필요 없이 라인들이 놓이고, 변경되고, 유지될 수 있다. 무선 로컬 루프는 신호 세기들과 수신 상태들에 의해 결정되는 위치에서 무선 신호들을 송수신하는 기지국을 포함하는데, 상기 기지국은 반드시 로컬 전화 교환국(local telephone exchange)에 가까이 있지 않아도 되며, 가입자 구내에 위치된 가입자 유닛들 각각은 안테나를 포함하며, 그 안테나의 위치는 신호 송수신 및 가입자 장비(전화, 팩스, 컴퓨터, 등)로의 접속을 고려하여 결정된다. 네트워크로의 액세스를 시도하는 가입자들은 보통 몇 가지의 수단들(예를 들어, 전자 시리얼 번호, 가입자 PIN, 가입자 유닛에 삽입된 스마트 카드 키 등)을 통해 그들의 신원(identity)을 증명해야만 한다. 그러나, 이 메커니즘들은 대표적인(또는 훔친) 장비를 사용하여 공기 인터페이스를 통해 액세스를 획득하기 위해 유효한 가입자(valid subscriber)를 흉내낼 수 있는(impersonate) 제 3 자에게 알려지게 될 수 있다.
본 발명의 요약
본 발명에 따라 독립 청구항들에서 설명된 바와 같은 방법 및 시스템이 제공된다.
본 발명의 특정 형태들은 종속 청구항들에서 설명된다.
고정(fixed) 가입자와 그 서빙 기지국간의 전파 지연의 측정은 가입자의 대략적인 위치를 결정하고 임의의 명백한 가입자 이동을 검출하는 방법을 제공하며, 이 둘 중 어느 하나에 있어서 예외들은 잠재적인 인증받지 않은 가입자를 하이라이트할 것이다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 실시예는 이제 첨부한 도면을 참조하여 예로서 기술될 것이며, 첨부한 도면은 본 발명을 구현하는 장치의 바람직한 형태로 어떻게 무선 전송 지연이 측정되고 조절되며 모니터되는지를 나타내는 제어도이다.
무선 로컬 루프 시스템내의 가입자들의 위치들은 그들의 특성(nature)에 의해 고정되므로, 이와 같이 가입자들과 그를 서빙하는 기지국간에 전파 지연(가까운 범위 내에서)이 있다. 기지국에 의한 이러한 전파 지연의 통상의 측정은 쉽게 달성된다(예컨대, 기지국에 의해 가입자 유닛들에 전송된 마커와 동기하여 가입자 유닛들에 의해 의사 잡음 시퀀스들의 전송).
이 정보는 강화된 인증을 제공하는 다수의 방법들에서 이용될 수 있다. 예컨대, 가입자라고 주장된 것(a purported subscriber)에 의해 시스템으로의 액세스를 획득하고자 하는 시도가 행해지고 측정된 전파 지연이 그 가입자에 대해 저장된 값과 일치하지 않을 때, 가입자라고 주장된 것에게 액세스가 간단히 거부될 수 있다. 대안적으로, 드물게만 사용되기 때문에, '스캐닝' 기술들에 대해 덜 취약한 제 2 보안 절차가 개시될 수 있고, 액세스 시도마다 거쳐야 하는 절차보다 더 복잡하게 될 수 있다.
새로운 가입자와 기지국의 위치가 이미 알려졌을 것이므로, 가입자의 처음 등록은 미리 계산된(pre-calculated) 값을 사용할 수 있다. 대안적으로, 매우 안전한 절차들을 사용할 수 있는 서비스 제공자에 의해 실행된 세팅 업(setting up) 절차 동안 취해진 측정값이 사용될 수 있다.
방향탐지(directional)의 기지국 안테나들을 사용하여 기지국의 적용 범위 영역을 섹터화하는 것(sectorisation)도 역시 가입자 위치의 모호성을 감소시킨다. 이 절차들이 완벽하게 확실하지는 않지만, 현존하는 수단들과 협력하여 사용될 때 강화된 네트워크 보안을 제공한다.
도면에 도시된 시스템은 본 발명에 따라 동작하도록 수정된, 영국 특허 출원번호 제 9523760.8호에 개시된 바와 같이 순방향 및 역방향 링크들 내의 직교 코드들을 사용하는 코드 분할 다중 액세스 시스템(code-division multiple-access system)이다. 완전히 직교 CDMA 시스템의 성능에 접근하기 위해, 각 전송 가입자국으로부터 수신된 신호들은 기지국에서 수신될 때 모든 가입자국의 전송들의 심벌 경계들이 칩 주기(상호간의 칩 레이트(the reciprocal of the chip rate))로 규정된 시간 간격 내에 놓이도록 하기 위해 시간 정렬된다(time-aligned). 이를 달성하기 위해 채용된 메커니즘들은 각 가입자 유닛에서 코드 위상 및 칩핑 레이트(chipping rate)의 동기화; 서로의 칩 주기 내에서 가입자 유닛에서 각 가입자로부터 기지국으로 무선 전송 지연의 균등화(equalisation); 가입자 유닛에 의해 랜덤 액세스 시도들의 보정 동작을 보장하기 위해 유휴(idle) 주기 동안 요구가 있는 즉시 가입자 유닛에 의해 전송된 의사 잡음 시퀀스(pseudo-noise sequence)의 사용에 의해, 상기 (2)를 수행하기 위해, 기지국에 의한 무선 전송 지연들의 측정; 지연시간으로 임의의 사소한 변화들을 설명하기 위해 호출(call) 동안 지연 균등화의 폐쇄된 루프 제어를 제공하기 위해 콜 동안 가입자 유닛의 CDMA 전송들의 사용; 기지국이 각 가입자국으로부터 수신된 CDMA 신호들에서 무시할 수 있는 캐리어 주파수 에러를 경험하도록 가입자 유닛에 의한 전송 이전에 CDMA 신호들의 보상 및 신뢰할 수 있는 복조를 위해 가입자국에서 캐리어 주파수를 기지국의 캐리어 주파수와 정확하게 정렬시키는 것이다. 이는 가입자 유닛에 의해 캐리어 주파수 에러 추정 및 가입자 유닛에 의해 수신된 CDMA 신호들의 후속 보상에 의해 달성될 수 있으나, 충분히 안정된 발진기들이 기지국 및 가입자 유닛 둘 다에서 사용되면 그것은 필요치 않을 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 각 가입자에 대하여 적절한 조절을 이루기 위해 각 가입자 유닛 지연 블록(9)의 제어를 수행할 2개의 메커니즘들이 존재한다. 즉, 랜덤 액세스 및 콜 셋업 동안 다른 전송 유닛들과 정확한 정렬을 보장하기 위해 유휴(idle)(인-콜(in-call)이 아님) 가입자 유닛들의 전파 지연의 균등화 및 절대 주기 측정; 콜 지속 기간 동안 충분히 정확한 균등화를 유지하기 위해 인-콜 균등화 조절.
제 1 메커니즘에서, 기지국 제어기(11)는 순방향 링크 제어 채널(12)을 통해 메시지 유닛을 차례로 각 가입자 유닛에 전송하며, 무선 경로를 통해 메시지 수신과 동기화된 의사 잡음 시퀀스(13)를 보내도록 가입자 유닛 모뎀에 요청한다. 각각의 가입자 유닛은 이 목적을 위해 의사 랜덤 시퀀스 발생기(14)를 포함한다. 기지국(1)은 가입자 유닛(3) 및 기지국(블록 15)간의 전파 지연을 측정하기 위해 수신된 의사 랜덤 시퀀스를 사용한다. 그 다음 기지국 제어기(11)는 지연 블록(9)에 프로그램될 적당한 지연을 포함하는 제 2 메시지를 전송할 수 있다. 이 메커니즘은 가입자에 의해 행해진 랜덤 액세스 시도들 동안 가입자의 전송의 획득이 쉽게 달성될 수 있음을 보장하기 위해 규칙적인 근거(regular basis)에 입각하여 가입자 유닛의 지연 균등화를 교정하는데 사용된다.
제 2 메커니즘은 실제로 콜에 수반되는 임의의 가입자 유닛의 역방향 링크 무선 전송 지연 균등화의 폐쇄된 루프 조절을 제공한다. 역방향 링크 트래픽 채널들(17)은 기지국(1)에 의해 모니터되고, 다양한 인-콜 가입자국들의 시간 지연들은 추적(track)된다(블록 18). 기지국에 의해 전송된 몇몇 트래픽 채널들(16)은 전송 가입자 유닛들에 주기적으로 업데이트된 시간 지연 균등화 메시지들을 전달하도록 제공된다. 콜들에 현재 수반되는 가입자 유닛들은 이 채널들을 디코드하고(블록 19) 인-콜 동안 충분히 정확한 균등화를 유지하기 위해 그들의 이전 값에 대해 적은 증가들로 그들의 전자 시간 지연을 조절하기 위해 그들 자신의 전송들에 특정한 이 정보의 일부를 사용한다.
그러므로, 영국 특허 출원 번호 제 9523760.8호의 시스템에 있어서, 기지국에서 수신될 때 리턴 링크에서 신호들이 직교될 수 있도록 하기 위해 전파 지연에 관한 정보가 규칙적으로 모아지고 변화들이 모니터링된다. 도면에 도시된 시스템에서 이 정보는 또한 보안을 향상시키기 위해 채용된다.
가입자가 처음에 시스템에 부가될 때, 그 가입자에 대한 전파 지연에 관한 정보가 메모리(20)에 저장된다. 몇몇 조건들 하에서, 가입자의 위치에 대한 지식으로부터 충분히 정확하게 전파 지연을 계산하는 것이 가능하다. 대안적으로, 측정된 값은 앞서 논의한 바와 같이, 사용될 수 있다. 그 이후, 가입자라고 주장된 것이 시스템으로의 액세스를 획득하려고 시도할 때마다, 제어기(11)는 메모리(20)로부터 그 가입자에 대한 저장된 전파 지연을 검색하고, 검색된 값과 현재 측정된 값을 비교 수단(21)에 인가한다. 만약 비교 결과에 의해 측정된 값과 저장된 값이 일치하지 않으면, 즉, 이 값들이 몇몇 작은 임계값과 많이 다르다면, 인증 실패 신호(22)가 생성된다. 인증 실패 신호에 응답하여, 제어기는 가입자라고 주장된 것의 액세스를 간단히 거부할 수 있거나 다른 인증 절차를 개시할 수 있다. 둘 중 어느 한 경우에, 인증 실패 기록이 또한 행해질 수 있어서, 이러한 이벤트들은 서비스 제공자에 의해 더 조사될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 상세히 기재되었다 하더라도, 본 발명의 범위는 그 상세에 한정되지 않으며 청구 범위에 의해 규정됨을 알 수 있을 것이다. 특히, 본 발명은 CDMA 시스템들에 한정되지 않는다. 실제로, 본 발명은 특히 시간 분할 멀티플렉스(TDX) 시스템들에 이로울 수 있다. 또한, 이는 전파 지연의 모니터링에 한정되지 않는다. 다른 적합한 특징들은 방향적 특징들을 포함하며, 이 특징은 기지국에서 방향적으로 민감한 장치를 사용하여 획득될 수 있으며(섹터화(sectorisation)), 또는 다이버시티 수신 기법들의 산물로서 획득될 수 있다. 그러나, 바람직하게, 이러한 다른 특징들은 전파 지연과 결합하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 고정(fixed) 가입자와 그 서빙 기지국간의 전파 지연의 측정은 가입자의 대략적인 위치를 결정하고 임의의 명백한 가입자 이동을 검출하는 방법을 제공하며, 이 둘 중 어느 하나에 있어서 예외들은 잠재적인 인증받지 않은 가입자를 하이라이트할 것이다.
도 1은 본 발명을 구현하는 장치의 바람직한 형태로 어떻게 무선 전송 지연이 측정되고 조절되며 모니터되는지를 나타내는 제어도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 기지국 제어기 12 : 순방향 링크 제어 채널
13 : 의사 잡음 시퀀스 14 : 의사 랜덤 시퀀스 발생기
16 : 트래픽 채널 17 : 역방향 링크 트래픽 채널

Claims (6)

  1. 정적 무선 로컬 루프 시스템(static radio local loop system)에서의 가입자 인증 방법에 있어서,
    가입자국이라고 주장된 것으로부터 기지국에 수신된 신호들의 하나 이상의 특징들을 모니터링하는 단계로서, 상기 하나 이상의 특징들은 상기 가입자국이라고 주장된 것과 상기 기지국간의 거리를 나타내는, 상기 모니터링 단계와,
    상기 하나 이상의 특징들을 대응하는 진짜 가입자국과 상기 기지국간의 예상되는 거리를 나타내는 저장된 정보와 비교하는 단계와,
    상기 하나 이상의 특징들이 상기 저장된 정보와 일치하지 않으면 인증 실패 신호(failed-authentication signal)를 생성하는 단계를 특징으로 하는, 가입자 인증 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 특징들은 전파 지연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가입자 인증 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 특징들은 방향성 특징(directional characteristic)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가입자 인증 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 인증 실패 신호에 응답하여 상기 가입자국이라고 주장된 것으로의 액세스를 거부하는 단계를 더 특징으로 하는, 가입자 인증 방법.
  5. 1 항에 있어서, 상기 인증 실패 신호에 응답하여 상기 가입자국이라고 주장된 것에 대한 다른 인증 절차를 개시하는 단계를 더 특징으로 하는, 가입자 인증 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 인증 실패 신호들이 생성되는 이벤트들을 기록하는 단계를 더 특징으로 하는, 가입자 인증 방법.
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