NO306090B1 - Telekommunikasjonsnett - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører telekommunikasjonsnett der abonnenter kan komme i forbindelse med hverandre, samt en fremgangsmåte til drift av et celleoppbygget telefonnett. Utførelsesformer for oppfinnelsen som skal beskrives mer i detalj i det følgende omfatter telekommunikasjonsnett i form av telenett og mer bestemt nett som omfatter mobiltelefoner (som f.eks. i et telenett med celler) som kan komme i forbindelse med hverandre og med faste telefoner over vanlige koblende telenett (PSTN). Et telenett av denne type er det planlagte pan-Europeiske digitale telenett ("GSM"-nettet).

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et telekommunikasjonsnett ved hjelp av hvilket et antall abonnenter kan komme i forbindelse med hverandre når hver abonnent har et adgangstegn ved hjelp av hvilket de kan identifisere seg selv overfor nettet og der hvert adgangstegn er innrettet til å avgi et eget sikkert identifikasjonsnummer som inngang til nettet, omfattende et hovedlager med mange lagringspunkter som hvert er beregnet for lagring av et av de sikre identifikasjonsnummere og et tilsvarende adgangsnummer ved hjelp av hvilket abonnenten som har adgangstegnet knyttet til dette identifikasjonsnummer får adgang til nettet. I tillegg vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte til drift av et celleoppbygget telefonnett der hver av abonnentene identifiserer seg selv overfor nettet ved hjelp av smartkort som sørger for at abonnentens identifikasjonsnummer innføres i nettet via dettes tilhørende celler, der det i et hjemmelokaliseringsregister settes opp lagerpunkter for hvert telefonnummer og der det ved hvert punkt også lagres tilsvarende abonnentidentifikasjonsnummer og andre abonnentdata.

I de utførelsesformer for oppfinnelsen som skal beskrives blir abonnenter som ønsker forbindelser over mobiltelefoner utstyrt med adgangstegn ved hjelp av hvilke de kan identifisere seg selv når de ringer opp via systemets nett og slike adgangstegn kan f.eks. være i form av såkalte "smartkort". Slike smartkort bærer data som f.eks. identifikasjonsnummere og andre informasjoner som ivaretar systemets sikkerhet. Det er ønskelig at slike smartkort kan utstedes til nye abonnenter og at erstatningssmartkort kan utstedes til eksi-sterende abonnenter hvis kortet er slitt ut eller tapt og denne utstedelse bør foregå hurtig og enkelt f.eks. hos en forhandler, men uten at dette går ut over sikkerheten for det utstedte smartkort og for systemet.

I henhold til oppfinnelsen kjennetegnes telekommunikasjons-nettet ved ytterligere lageranordninger som er delt opp i deler der hver del er lokalisert ved et forskjellig punkt (f.eks. MSC) i nettet og der hver del er for lagring av en tilhørende del av en analysetabell som knytter identifikasjonsnummeret til identiteten for det tilhørende lagerpunkt i hovedlageret (10), adgangsanordninger (MSC) som påvirkes av hver inngang av identifikasjonsnummere i systemet for å komme til den tilhørende del av det ytterligere lager (f. eks. MSC) og for å trekke ut fra den del av analysetabellen som her er lagret adresse til tilsvarende andre lagerpunkter i hovedlageret (10) og uttrekningsanordninger for fra dette lagerpunkt å trekke ut det tilsvarende adgangsnummer for derved å gjøre det mulig at oppkallinger til og fra abonnenten kan settes opp og å muliggjøre et tilfeldig forhold mellom identifikasjonsnummerene og adgangsnummerene.

Ytterligere utførelsesformer av anordningen vil fremgå av de vedlagte patentkrav, samt av den etterfølgende beskrivelse med henvisning til den vedlagte tegning.

I henhold til oppfinnelsen kjennetegnes fremgangsmåten ved at identifikasjonsnummerene har et tilfeldig forhold til abonnentens telefonnummer og ved at det settes opp en analysetabell som sammenholder hvert identifikasjonsnummer med det tilsvarende lagerpunkt i hjemmelokaliseringsregisteret, med lagring av tilhørende deler av denne analysetabell i forskjellige lokaliseringer i nettet og med reaksjon på inngang av et identifikasjonsnummer ved en bestemt celle ved avledning av en adresse fra identifikasjonsnummeret og ved å benytte denne adresse til å lokalisere den del det gjelder av analysetabellen i nettet samt ved at det her avgis lagerpunktet i hjemmelokaliseringsregisteret svarende til identifikasjonsnummeret med påfølgende uttrek-ning av den tilsvarende abonnents telefonnummer fra dette lagerpunkt og lagring av telefonnummeret i et lokaliseringsregister for abonnenter som blir oppringt og er knyttet til den celle der det hele begynte.

Endel av et celleoppbygget telefonnett som f.eks. det foreslåtte GSM system innbefattende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet bare som eksempel under henvisning til den skjematiske tegning som er et blokkdiagram for nettet.

Det nett som skal beskrives er drevet som celleoppbygget. Kommunikasjon til og fra mobiltelefoner i nettet foregår ved radiooverføring mellom mobiltelefonene og de respektive basisstasjoner der hver basisstasjon utgjør en celle i nettet. Når en mobiltelefon tas i bruk blir dette sig-nalisert til basisstasjonen i den celle der mobiltelefonen for øyeblikket befinner seg og nettet identifiserer mobiltelefonen og registrerer det lokaliseringsområde der den i øyeblikket befinner seg (et lokaliseringsområde omfatter en gruppe celler) og denne informasjon oppdateres når mobiltelefonen beveger seg fra et lokaliseringsområde til et annet. En mobiltelefon kan foreta en oppringning via sin basisstasjon og nettet til en annen mobiltelefon eller via PSTN (som nettet er knyttet til) til en stasjonær abonnent som er knyttet til PSTN. På lignende måte kan det ringes opp til mobiltelefonen via nettet fra andre mobiltelefoner eller fra stasjonære abonnenter knyttet til PSTN. For å kunne ringe og motta oppringning og for at ringeomkostningene skal bli belastet riktig for mobilabonnenter er det klart av stor viktighet at de rette foranstaltninger må tas for å identifisere abonnenten og for å sikre så langt som mulig at bare riktig autoriserte abonnenter kan foreta oppringninger fra bestemte mobiltelefoner. Som et middel til å oppnå dette utstyrer systemet hver abonnent med et smartkort. Smart-kortet er forprogrammert med et eget identifikasjonsnummer nemlig "International Mobile Subscriber Identity" (IMSI) som holdes sikret, d.v.s. at det ikke er synlig på kortet og ikke er kjent for abonnenten. I tillegg vil hver abonnent få et eget kjent nummer MSISDN ("Mobile Station International ISDN Number"). Dette er abonnentens telefonnummer ved hjelp av hvilket abonnenten kan få oppringninger som foretas av andre abonnenter i systemet og knyttet til PSTN.

For å klargjøre en mobiltelefon i nettet (slik at man kan ringe fra den eller motta oppringninger) må abonnenten anbringe sitt smartkort i en kortleser på mobiltelefonen og han må innføre et identifikasjonsnummer (PIN). Under forutsetning av at det innførte PIN nummer synes å være korrekt for dette bestemte smartkort vil mobiltelefonen sende IMSI (lest fra kortet) til den rette basisstasjon for å sette systemet istand til å registrere hvor denne bestemte mobiltelefonen befinner seg. Det er imidlertid også nødvendig naturligvis at systemet er klar over MSISDN som er knyttet til denne IMSI, slik at f.eks. en innkommende samtale til denne bestemte mobiltelefon (som oppringeren vil sette opp ved anvendelse av den oppringte abonnents MSISDN) vil bli ledet riktig.

Abonnenter i systemet vil normalt abonnere via en forhandler som da vil være mellommann mellom abonnenten og telenettet. I praksis vil man ha et stort antall slike forhandlere. Hver forhandler vil av de som driver telenettet bli overlatt en bunke med smartkort som hvert bærer et forprogrammert IMSI (og annen informasjon så som PIN og sikkerhetsdata) hvorav ingen er synlige fra utsiden. I tillegg vil kortet ha et identifiserende serienummer preget inn og dette vil da være lett synlig. Forhandleren overlater en ny abonnent et av disse smartkort som velges tilfeldig og vil gi abonnenten MSISDN som utstedes av de som driver telenettet. Forhandleren vil også informere de som driver telenettet om det pregede (synlige) serienummer på det utgitte smartkort. Den som driver nettet vil dermed være istand til å sammenholde IMSI for det utgitte smartkort med det tilsvarende MSISDN, men denne informasjonen vil være ukjent for enhver annen.

I praksis er det sannsynlig at smartkortene trenger utskiftning på grunn av slitasje etter f.eks. to år. I tillegg vil noen av dem etter all sansynlighet bli mistet eller skadet og vil måtte erstattes. Når en abonnent ønsker å bytte ut sitt smartkort går han tilbake til forhandleren som velger et nytt smartkort fra den bunke han har av ubrukte kort og igjen er valget tilfeldig. Denne gang vil imidlertid ikke noe nytt MSISDN bli utstedt idet abonnenten alltid beholder samme MSISDN og forhandleren må derfor informere de som driver telenettet om det pregede (synlige) serienummer på det nye utstedte smartkort sammen med den uforandrede (MSISDN). De som driver telenettet vet derfor igjen det IMSI nummer som er knyttet til dette MSISDN, men som før vil det ikke være noen andre som vet det.

På denne måte er bare den minst mulig informasjon kjent for forhandleren (og abonnenten) og sikkerheten er så høy som den kan bli. Imidlertid er resultatet av dette at forholdet mellom hver IMSI og den tilhørende MSISDN stort sett er tilfeldig. Systemet må derfor lagre i et "hjemmelokaliseringsregister" (HLR) informasjoner for å kunne sammenholde hver IMSI med det riktige MSISDN og andre abonnentdata. Når derfor en mobiltelefon tas i bruk i nettet (på den måte som er beskrevet) og dermed sender sin IMSI inn på nettet må nettet være istand til å registrere lokaliseringen av abonnenten ikke bare for å identifisere abonnenten med IMSI men også med det tilhørende MSISDN (for f.eks. å gjøre det mulig å lede innkommende samtaler riktig til denne abonnent). Tegningen viser endel av nettet i forenklet form. Som man ser har man her flere basisstasjoner (BS) 5 som hver dekker et bestemt geografisk område eller en celle. Et koblings-senter (MSC) 6 for mobiltjenester er koblet til en gruppe basisstasjoner over ledningsforbindelser der hver MSC bare betjener noen av basisstasjonene i det samlede nett. Hver MSC er tilknyttet et lokaliseringsregister (VLR) 8 for de som ringer opp og forbindelsen er en ledningsforbindelse. I tillegg inneholder systemet et "hjemmelokaliseringsregister"

(HLR) 10.

HLR omfatter et fast datalager med adskilte lagerpunkter for hver abonnent. I hvert slik lagerpunkt er MSISDN for abonnenten lagret og den tilhørende IMSI sammen med andre abonnentdata. Når en mobilabonnent (MS) som antydet skjematisk ved 12 kommer inn i en celle og sender sitt IMSI til den tilhørende basisstasjon (på den måte som allerede er beskrevet) vil MSC 6, på den måte som vil bli beskrevet, bevirke at den riktige lokalisering i HLR granskes og de rette abonnentdata, innbefattende det rette MSISDN blir trukket ut og lagret midlertidig i et punkt i VLR 8. Når derfor en oppringning foretas av eller til den bestemte MS vil MSC 6 ha alle de nødvendige informasjoner i VLR 8 til å kunne sette opp samtalen og til å kunne utstede rette informasjoner om omkostningene.

Vellykket bruk av den prosedyre som er beskrevet ovenfor krever at VLR er istand til å reagere på innkommende IMSI ved at det gis adgang til det riktige punkt i HLR. Som forklart ovenfor er forholdet mellom hvert IMSI og dets MSISDN fullstendig tilfeldig. Man må derfor ha en "analysetabell" i nettet for å knytte hvert IMSI til det tilsvarende punkt i HLR. En måte å oppnå dette på ville være om hver VLR inneholder en slik analysetabell og bruker denne etter mottak av hvert IMSI for å identifisere det tilsvarende HLR punkt og for dermed å kunne trekke ut de rette abonnentdata. Imidlertid må hver slik analysetabell ha en inngang for hver individuelle IMSI som for tiden er tildelt i nettet (d.v.s. for hver enkelt abonnent) og dette vil til slutt bli meget omfattende og vanskelig å holde ved like.

Dette problemet kunne naturligvis løses hvis det alltid var et direkte forhold mellom IMSI og MSISDN. Ved mottaking av en bestemt IMSI ville derfor VLR kunne trekke ut den tilsvarende MSISDN og benytte dette for å få adgang til det rette punkt i HLR. En slik anordning vil imidlertid ha som resultat at ethvert smartkort ville høre til en bestemt MSISDN, noe som ville komplisere utstedelse og utskiftning av smartkortene. For å bevare dette forhold til MSISDN måtte erstatningssmartkort fremstilles individuelt for å ha den rette IMSI. Hvis dette blir gjort av de som driver telenettet ville abonnenten stå overfor en forsinkelse som er uakseptabel når det var behov for å skifte ut et smartkort. Det ville på den annen side heller ikke være tillatelig av sikkerhetsårsaker å la forhandleren fremstille erstatnings-kort. En slik anordning ville også i høy grad være bort-kastet fordi det krever at de som driver telenettet må sørge for ressurser i dette ikke bare for aktive abonnementer men også mulige fremtidige abonnementer som representeres av de ikke utstedte smartkort.

For å løse dette problemet blir derfor analysetabellen ikke opprettholdt ved hver av VLR enhetene, men en eneste analysetabell fordeles gjennom nettverket og analysetabellen deles opp i deler der hver av delene holdes i et bestemt punkt eller "knute" i nettet som f.eks. ved en bestemt MSC (eller et annet signalelement). Når en IMSI mottas fra en mobilabonnent som kommer inn i nettet blir IMSI analysert for direkte fra dette å avlede en "Global Title" som et middel til å få adgang til den rette del av analysetabellen. Hver knute lagrer ikke bare endel av analysetabellen, men også informasjon som angir hvor de øvrige deler av analysetabellen er lagret. Derfor vil den første knute som mottar den globale titel (Global Title) svarende til en bestemt IMSI analysere den globale titel for å bestemme om den tilsvarer en bestemt IMSI som den detaljerte analysetabell er lagret for ved denne knute. Hvis dette viser seg å vær tilfelle blir lokaliseringen av HLR trukket ut og meldingen sendes til denne HLR. Hvis imidlertid knuten finner at den globale titel tilsvarer en IMSI som ikke er innbefattet i den del av analysetabellen som er lagret i knuten, vet denne hvilken annen del av nettet (d.v.s. hvilken annen knute) som lagrer den del av analysetabellen som samsvarer med denne IMSI og frembringer en ruteinformasjon som sender spørremeldingen til denne knute. HLR lokaliseringen kan på denne måte bli bestemt riktig som tidligere.

Når et erstatningssmartkort utstedes til en abonnent finnes den tilhørende del av analysetabellen i nettet og oppdateres for å kunne rette påfølgende spørremeldinger til det riktige punkt i HLR og denne oppdatering kommer i tillegg til den oppdatering som er utført ved dette bestemte punkt i HLR.

Claims (7)

1. Telekommunikasjonsnett ved hjelp av hvilket et antall abonnenter kan komme i forbindelse med hverandre når hver abonnent har et adgangstegn ved hjelp av hvilket de kan identifisere seg selv overfor nettet og der hvert adgangstegn er innrettet til å avgi et eget sikkert identifikasjonsnummer som inngang til nettet, omfattende et hovedlager (10) med mange lagringspunkter som hvert er beregnet for lagring av et av de sikre identifikasjonsnummere og et tilsvarende adgangsnummer ved hjelp av hvilket abonnenten som har adgangstegnet knyttet til dette identifikasjonsnummer får adgang til nettet,karakterisert vedytterligere lageranordninger som er delt opp i deler der hver del er lokalisert ved et forskjellig punkt (f.eks. MSC) i nettet og der hver del er for lagring av en tilhørende del av en analysetabell som knytter identifikasjonsnummeret til identiteten for det tilhørende lagerpunkt i hovedlageret (10), adgangsanordninger (MSC) som påvirkes av hver inngang av identifikasjonsnummere i systemet for å komme til den tilhørende del av det ytterligere lager (f. eks. MSC) og for å trekke ut fra den del av analysetabellen som her er lagret, adressen til tilsvarende andre lagerpunkter i hovedlageret (10) og uttrekningsanordninger for fra dette lagerpunkt å trekke ut det tilsvarende adgangsnummer for derved å gjøre det mulig at oppkallinger til og fra abonnenten kan settes opp og å muliggjøre et tilfeldig forhold mellom identifika-sjon snumme r ene og adgangsnummerene.

2. Nett som angitt i krav 1,karakterisert vedat hvert adgangstegn er et smartkort.

3. Nettverk som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat hver del av det ytterligere lager (f. eks. MSC) også lagrer informasjon for identifisering i de andre deler av det ytterligere lager og de identifikasjonsnummere som svarer til dette.

4 . Nett som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det er i form av et celleoppbygget telefonnett for mobilabonnenter (MS) der adgangsnummerene er abonnentenes telefonnummer.

5. Nett som angitt i kravene 3 og 4,karakterisert veden flerhet av lokaliseringsregistere (8) for abonnenter som blir oppringt med hvert register knyttet til noen av cellene i nettet og ved at hovedlageret omfatter et hjemmelokaliseringsregister (10) for i det minste en del av nettet, at i det minste noen av de nevnte deler av det ytterligere lager er knyttet til hver sin forskjellige signalknute i nettet, at adgangsanordningen omfatter midler knyttet til hver slik knute for å bli påvirket av en bestemt av identifikasjonsnummerinngangene i nettet via en av cellene som er knyttet til et av lokaliseringsregistrene (8) for abonnenter som blir ringt opp til bestemmelse av om den del av analysetabellen som er knyttet til identifikasjonsnummeret inneholdes ved denne knute og hvis ikke for å avlede fra den lagrede informasjon ved denne knute lokaliseringen av den tilhørende del av analysetabellen og for derfra å få adressen til det tilsvarende lagerpunkt i hjemmelokaliseringsregisteret (10), og at uttrekningsanordningen omfatter midler til å gi adgang til dette lagerpunkt i hjemmelokaliseringsregisteret (10) og for å sende informasjon fra dette innbefattende av abonnentens telefonnummer til det lokaliseringsregister for abonnenter som blir oppringt, som er knyttet til den celle der abonnenten har innført identifikasjonsnummeret .

6. Nett som angitt i krav 5,karakterisert vedat noen av knutene er koblingssentere (6) for mobiltjeneste der hver av dem styrer noen av cellene i nettet og der hver er tilknyttet minst et av lokaliseringsregistrene (8) for abonnenter som ringes opp.

7. Fremgangsmåte til drift av et celleoppbygget telefonnett der hver av abonnentene identifiserer seg selv overfor nettet ved hjelp av smartkort som sørger for at abonnentens identifikasjonsnummer innføres i nettet via dettes tilhørende celler, der det i et hjemmelokaliseringsregister (10) settes opp lagerpunkter for hvert telefonnummer og der det ved hvert punkt også lagres tilsvarende abonnentidentifikasjonsnummer og andre abonnentdata,karakterisert vedat identifikasjonsnummerene har et tilfeldig forhold til abonnentens telefonnummer og ved at det settes opp en analysetabell som sammenholder hvert identifikasjonsnummer med det tilsvarende lagerpunkt i hjemmelokaliseringsregisteret (10), med lagring av tilhørende deler av denne analysetabell i forskjellige lokaliseringer i nettet og med reaksjon på inngang av et identifikasjonsnummer ved en bestemt celle ved avledning av en adresse fra identifikasjonsnummeret og ved å benytte denne adresse til å lokalisere den del det gjelder av analysetabellen i nettet samt ved at det her avgis lagerpunktet i hjemmelokaliseringsregisteret (10) svarende til identifikasjonsnummeret med påfølgende uttrekkning av den tilsvarende abonnents telefonnummer fra dette lagerpunkt og lagring av telefonnummeret i et lokaliseringsregister (8) for abonnenter som blir oppringt og er knyttet til den celle der det hele begynte.