移動通信系統用戶身份標識更新方法
2023-05-18 08:33:46
專利名稱：移動通信系統用戶身份標識更新方法
技術領域：
本發明涉及通信系統中用戶身份標識的重分配方法，特別涉及寬帶碼分多址分組域移動用戶臨時身份標識重分配方法。
背景技術：
在寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access，簡稱「WCDMA」)通信系統中，如何防止用戶的永久身份標識在無線接入網遭到非法竊取和跟蹤，是十分重要的研究課題。
WCDMA系統中，每一個合法籤約用戶用一個永久而唯一的國際移動臺識別號碼(International Mobile Station Identify，簡稱「IMSI」)來標識。但是如果在用戶每一次通信中都使用IMSI來標識，比較容易導致用戶身份的洩露。因此，在目前的核心網(Core Net，簡稱「CN」)和移動用戶之間，為避免用戶的永久身份標識長期暴露在空中，通過核心網分配一個臨時身份標識來識別用戶。
具體地說，在電路域中，上述臨時性身份標識是臨時移動用戶識別碼(Temperate Mobile Subscription Identity，簡稱「TMSI」)；在分組域，則是通過分組臨時移動用戶識別碼(Packet Temperate Mobile SubscriptionIdentity，簡稱「P-TMSI」)來標識和鑑別一個合法用戶。由於P-TMSI是核心網的通用分組無線業務服務支持節點(Serving GPRS Support Node，簡稱「SGSN」)臨時分配給移動用戶在分組域的身份標識，可以不定期的重新分配，即核心網可以通過一個專門的P-TMSI重分配流程(以下簡稱為「顯式P-TMSI重分配」)來實現，也可以隱含在用戶的附著和路由更新流程中實現，由此保護移動用戶身份的機密性。
需要補充的是，P-TMSI只在分配該P-TMSI時用戶所在的路由區有意義，一旦離開該路由區，就必須結合路由區標識才能準確地標識一個用戶。簡而言之，必須通過將用戶的臨時身份標識P-TMSI與分配P-TMSI時所在的路由區標識路由區域標識(Routeing Area Identity，簡稱「RAI」)配對，才能準確地唯一標識用戶。
一般情況下，核心網SGSN在用戶附著和路由更新時，發起P-TMSI的重分配流程。其中，如圖1所示，附著的具體過程為用戶向SGSN發送「Attach Request(附著請求)」消息；SGSN向用戶反饋「Attach Accept(附著接受)」消息；最後用戶向SGSN發送「Attach Complete(附著完成)」消息。如圖2所示，路由更新的具體過程為用戶向SGSN發送「Routing AreaUpdate Request(路由更新請求)」消息；SGSN向用戶反饋「Routing AreaUpdate Accept(路由更新接受)」消息；最後用戶向SGSN發送「Routing AreaUpdate Complete(路由更新完成)」消息。
其中，在「附著接受消息」以及「路由更新接受消息」中都包含有核心網重新分配給用戶的P-TMSI，當用戶收到上述消息後，通過「附著完成消息」和「路由更新完成消息」，向SGSN確認接受新分配的P-TMSI。
另外，根據協議的規定，核心網的SGSN也能夠通過專門的P-TMSI重分配流程，給移動用戶重新分配新的P-TMSI。具體流程如圖3所示，SGSN向用戶發送「P-TMSI Reallocation Command(P-TMSI重分配命令)」消息，該消息中含有核心網重新分配給用戶的P-TMSI，此後用戶向SGSN反饋「P-TMSI Reallocation Complete(P-TMSI重分配完成)」消息，確認接受新分配的P-TMSI。
需要說明的是，在圖1、圖2和圖3中，用戶處在移動臺(Mobile Station，簡稱「MS」)位置，通過MS和SGSN通信，通信過程中各種消息實際上都是通過通用移動通信系統地面無線接入網(UMTS Terrestrial Radio AccessNetwork，簡稱「UTRAN」)中轉的，但是從邏輯上可以看成是MS和SGSN之間的消息透明傳遞。
在實際應用中，上述方案存在以下問題第一，可能會導致核心網資源的浪費。具體的說，對於用戶由於諸如直接拔掉電池板等原因非正常關機的情況，如果RNC不具備檢測用戶活動的保護措施，或者RNC通知SGSN釋放用戶Iu(核心網與RNC之間的接口)連接的消息異常丟失時，SGSN側的用戶上下文仍然處於有Iu連接的狀態。此時，用戶佔用的核心網資源有可能長期得不到釋放，導致核心網資源的浪費。
第二，對於SGSN發起P-TMSI重分配的時機，協議沒有予以明確的規定。因此除了在用戶首次附著或路由更新到本SGSN時，核心網通過附著和路由流程給用戶重新分配P-TMSI以外，當用戶非首次附著或SGSN內的路由更新時，由運營商自己配置是否進行重分配P-TMSI，即協議上未明確說明何時進行P-TMSI重分配。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種移動通信系統用戶身份標識更新方法，使得能夠更好地避免核心網資源的浪費，並且明確SGSN對用戶發起P-TMSI重分配流程的時機問題。
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種移動通信系統用戶身份標識更新方法，包含以下步驟所述系統判斷用戶處於有連接但無活動的狀態的時間是否超過門限，如果是則重新分配該用戶的身份標識。
其中，所述身份標識是分組臨時移動用戶識別碼。
所述連接是無線網絡控制器與核心網之間的標準接口連接。
所述方法進一步包含以下子步驟
當發現所述用戶停止信令面和用戶面活動時，啟動定時器；在所述定時器超時前，如果檢測到所述用戶恢復信令面或用戶面活動，則停止所述定時器；當所述定時器超時時，判斷所述用戶的分組數據協議上下文是否處於保留狀態，如果不是則重新分配所述用戶的分組臨時移動用戶識別碼。
所述方法進一步包含以下子步驟A讀取一個用戶上下文，並判斷該用戶是否處於有連接但無活動的狀態，如果是則進入步驟B；B定時器超時次數加1，並且判斷所述定時器超時次數是否達到上門限，如果是則進入步驟C；C判斷所述用戶的分組數據協議上下文是否處於保留狀態，如果不是則重新分配所述用戶的身份標識。
所述用戶上下文中包含表示所述用戶是否處於有連接但無活動的狀態的欄位；所述步驟A中根據該欄位判斷所述用戶是否處於有連接但無活動的狀態。
所述方法還進一步包含以下子步驟當系統定時器超時時，D1掃描次數加1；D2判斷所述掃描次數是否達到上門限，如果是則對下一條用戶上下文執行所述步驟A，此後進入步驟D1，如果不是則結束掃描。
通過比較可以發現，本發明的技術方案與現有技術的區別在於，對用戶資料庫中每一條用戶上下文記錄進行掃描，判斷用戶處於有Iu連接但無活動的狀態的時間是否超過門限，如果是則發起P-TMSI重分配流程。另外，系統中設置一個統一的定時器，當該定時器超時時，掃描固定條數的用戶上下文記錄，當該定時器下一次超時時，從上一次掃描結束的位置之後繼續進行掃描。
這種技術方案上的區別，帶來了較為明顯的有益效果，即當用戶由於諸如直接拔掉電池板等原因非正常關機時，或者RNC通知SGSN釋放用戶Iu連接的消息異常丟失時，仍然可以在合理時間段內釋放該用戶佔用的核心網資源。
當用戶處於有Iu連接但無活動的狀態的時間超過門限時，明確地發起P-TMSI重分配流程。
圖1是用戶(MS)與核心網SGSN的附著過程示意圖；圖2是用戶(MS)與核心網SGSN的路由更新過程示意圖；圖3是核心網的SGSN對用戶的P-TMSI重分配流程示意圖；圖4是用戶狀態變化示意圖；圖5是根據本發明的一個實施例的P-TMSI重分配方法的流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
根據本發明的原理，對處於Iu連接狀態的用戶，啟動P-TMSI重分配定時器，同時監控用戶是否處於有Iu連接但無活動的狀態。在本發明中，系統監控用戶信令和用戶面數據流量，當發現用戶停止信令面和用戶面活動時，判定該用戶處於有Iu連接但無活動的狀態。
當在定時器超時之前，系統檢測到該用戶恢復信令或數據活動，則停止該P-TMSI重分配定時器。這裡說的停止是指將P-TMSI重分配定時器清零，當再次發現用戶停止信令面和用戶面活動時再用P-TMSI重分配定時器從零開始計時。
當該P-TMSI重分配定時器超時時，如果用戶還處於有Iu連接但無活動的狀態，則進一步判斷該用戶的分組數據協議(Packet Data Protocol，簡稱「PDP」)上下文是否處於保留狀態，如果是的話就不發起P-TMSI重分配流程，如果不是的話啟動P-TMSI重分配流程。
當對用戶進行P-TMSI重分配時，如果該用戶仍然在網上，則能夠通過重分配P-TMSI來保護用戶身份的機密性。另一方面，如果該用戶已經不在網上，比方該用戶直接拔掉手機電池板而導致非正常關機時，P-TMSI重分配流程將失敗。SGSN將釋放用戶佔用的Iu連接，同時啟動用戶可達定時器，繼續對該用戶進行監視，如果在可達定時器超時前，系統未檢測到用戶的信令或數據活動，則該用戶將被分離，從而釋放其佔用的所有資源。參見圖4，當用戶處於無Iu連接狀態時，SGSN可以啟動用戶可達定時器，用以監視用戶的活動。
如果直到此定時器超時，仍然沒有用戶信令戶動，則SGSN將發起用戶分離，釋放用戶佔用所有核心網資源；如果有信令活動，則建立Iu連接，直至SGSN或RNC釋放該Iu連接，用戶又回到無Iu連接狀態，並且SGSN啟動用戶可達定時器。
另一方面，如果由於信令活動而建立Iu連接的用戶被發現沒有活動，則進入有Iu連接，無活動的狀態，並啟動P-TMSI重分配定時器，超時後如果重新分配P-TMSI失敗，則用戶回到無Iu連接狀態。
上面描述了本發明的原理以及產生的影響。考慮到SGSN接入的用戶數很多，無法做到對每一個用戶都啟動一個定時器，因此為節省資源，可以通過啟動一個定時器進行定時掃描監控。下面將描述建立在這樣一個條件下的流程。
在這個實施例中，需要在用戶的上下文中增加兩個欄位。一個欄位用於表示該用戶是否處於有Iu連接，但無活動的狀態。另一個欄位用於表示定時器超時的次數。其中，對於佔有Iu連接的用戶，通過監控該用戶的信令和用戶面數據流量，發現用戶是否停止了信令面和用戶面活動，以判斷出用戶是否處於有Iu連接但無活動的狀態。
下面根據圖5對本發明進行詳細描述。
首先啟動系統對用戶的掃描。在本實施例中，通過一個循環定時器的超時來啟動對用戶的掃描。循環定時器的超時時間可以預先設置，在本實施例中，設定為10秒。每當該循環定時器超時，系統便逐個掃描用戶資料庫中的用戶上下文記錄。
然後進入步驟100，在此步驟中，更新對用戶的掃描次數，即將對用戶的掃描次數加1。此步驟的意義在於對掃描的次數進行統計。需要說明的是，在本發明中，更新掃描次數的步驟可以在任何適當的位置，例如在圖5的步驟200判斷為否的分支之後之後，也可以達到更新的目的。
此後進入步驟200，判斷上述掃描次數是否大於上限。如果判定掃描次數未達到上限，則進入步驟300，如果判定已達到上限，則結束掃描。掃描次數的上限也是預先設定的，設定的原則是系統能夠在下一次循環定時器超時之前達到本次掃描的上限。從理論上來說最佳的狀態是在一次循環中對用戶資料庫中所有的用戶上下文記錄都作一次掃描，但是在實際工作中，用戶資料庫中的記錄數目可能很大，可能會導致循環定時器下一次超時發生的時候系統還沒有完成上一次對所有記錄的掃描，此時系統可能會從頭開始掃描，導致部分記錄永遠無法被掃描到的問題發生。為了防止這種問題發生，一種可行的方法是在每一次循環定時器發生超時的時候只對一部分記錄進行掃描，例如每次掃描500條記錄，此後記錄下一次掃描的起點位置，在下一次循環定時器超時的時候從上次記錄的起點位置開始掃描剩餘的記錄。例如當一個資料庫中有20000條記錄時，可以每隔10秒掃描500條，分40次掃完。
在步驟300中，由於上一個步驟中判定對用戶的掃描次數未達到上限，故繼續對用戶上下文進行掃描，即讀取下一個用戶上下文。其中，如上所述，在用戶上下文中包含表示用戶是否處於有Iu連接但無活動的狀態的欄位。
此後進入步驟400，根據用戶上下文中表示用戶是否處於有Iu連接但無活動的狀態的欄位，判斷用戶的狀態。如果判定用戶不處於有Iu連接但無活動的狀態，則返回步驟100；否則，進入步驟500。
在步驟500中，對定時器超時的次數加1，以更新該用戶處於有Iu連接但無活動的狀態的定時器超時的次數，此後進入步驟600。
在步驟600中，由於在步驟400判定用戶處於有Iu連接但無活動的狀態，因此判斷在步驟500更新的定時器超時次數是否達到上限。
需要說明的是，在本實施例中，如上所述循環定時器的時間設定為10秒，假定每10秒掃描500個用戶，而掃描次數的上限，即接入的用戶數為50000，因此掃描一遍需要50000/500*10＝1000秒。如果運營商配置P-TMSI的重分配定時器時長為5小時，則當一個用戶上下文的定時器超時次數累計到5小時/1000秒＝18次時，系統將對該用戶發起P-TMSI重分配流程。其中18次即本實施例中定時器超時次數的上限。
當在本步驟中判定用戶處於有Iu連接但無活動的狀態的定時超時次數未達到上限，則返回步驟100；否則，進入步驟700。
在步驟700中，由於在步驟600判定該用戶處於有Iu連接但無活動的狀態的定時器超時次數已經達到上限，因此系統發起P-TMSI重分配流程。發起P-TMSI重分配流程之前還應該判斷該用戶的PDP上下文是否處於保留狀態，如果是的話就不發起P-TMSI重分配流程，如果不是的話才能夠P-TMSI重分配流程。完成後返回步驟100，依次循環，直至在步驟200判定系統對用戶的掃描次數達到上限，則結束掃描。
雖然通過參照本發明的某些優選實施例，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種移動通信系統用戶身份標識更新方法，其特徵在於，包含以下步驟所述系統判斷用戶處於有連接但無活動的狀態的時間是否超過門限，如果是則重新分配該用戶的身份標識。
2.根據權利要求1所述的移動通信系統用戶身份標識更新方法，其特徵在於，所述身份標識是分組臨時移動用戶識別碼。
3.根據權利要求2所述的移動通信系統用戶身份標識更新方法，其特徵在於，所述連接是無線網絡控制器與核心網之間的標準接口連接。
4.根據權利要求3所述的移動通信系統用戶身份標識更新方法，其特徵在於，所述方法進一步包含以下子步驟當發現所述用戶停止信令面和用戶面活動時，啟動定時器；在所述定時器超時前，如果檢測到所述用戶恢復信令面或用戶面活動，則停止所述定時器；當所述定時器超時時，判斷所述用戶的分組數據協議上下文是否處於保留狀態，如果不是則重新分配所述用戶的分組臨時移動用戶識別碼。
5.根據權利要求3所述的移動通信系統用戶身份標識更新方法，其特徵在於，所述方法進一步包含以下子步驟A讀取一個用戶上下文，並判斷該用戶是否處於有連接但無活動的狀態，如果是則進入步驟B；B定時器超時次數加1，並且判斷所述定時器超時次數是否達到上門限，如果是則進入步驟C；C判斷所述用戶的分組數據協議上下文是否處於保留狀態，如果不是則重新分配所述用戶的身份標識。
6.根據權利要求5所述的移動通信系統用戶身份標識更新方法，其特徵在於，所述用戶上下文中包含表示所述用戶是否處於有連接但無活動的狀態的欄位；所述步驟A中根據該欄位判斷所述用戶是否處於有連接但無活動的狀態。
7.根據權利要求5所述的移動通信系統用戶身份標識更新方法，其特徵在於，所述方法還進一步包含以下子步驟當系統定時器超時時，D1掃描次數加1；D2判斷所述掃描次數是否達到上門限，如果是則對下一條用戶上下文執行所述步驟A，此後進入步驟D1，如果不是則結束掃描。
全文摘要
本發明涉及通信系統中用戶身份標識的重分配方法，公開了一種移動通信系統用戶身份標識更新方法，使得能夠更好地避免核心網資源的浪費，並且明確SGSN對用戶發起P－TMSI重分配流程的時機問題。這種移動通信系統用戶身份標識更新方法包含以下步驟所述系統判斷用戶處於有連接無活動的狀態的時間是否超過門限，如果是則重新分配該用戶的身份標識。
文檔編號H04W40/24GK1595859SQ0315787
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月13日 優先權日2003年9月13日
發明者胡偉華 申請人:華為技術有限公司