管理在移动无线网络之间漫游 的移动站的识别符的系统 【技术领域】
本发明涉及移动电话系统，更具体地，涉及管理在移动无线网络之间漫游的移动站的识别符的系统。
背景技术
众所周知，当是在同一国家的不同地点或海外有若干分支的公司地雇员的移动无线服务的用户和他/她的蜂窝电话连接到属于公司分支之一的专用网络的无线电覆盖区域时，只要他/她的用户简档预先存储在适当的公司数据库中，他/她通常可毫无问题的完成例如由GSM的ETSI标准或UMTS系统的3GPP标准所提供的语音呼叫。如果他/她想要获得不同服务，例如数据服务或天气、交通、定位或由本地运营商提供并基于例如GSM或UMTS技术的其他信息服务时，他/她则不能这样做，因为他/她的移动站和访问移动网络基础结构之间的不兼容性。
总可以获得语音通信服务，然而，根据包括在不同移动无线网络之间漫游的协定，访问移动网络的运营商收取的费用通常必然比对该运营商自身用户所收取的费用要高。
当前，克服这一问题的仅有方法是用另一个具有访问网络运营商发行的卡的移动站物理替换该移动站，所述卡由所述运营商可识别的代码区别。这样使得对允许其访问者获益于本地运营商提供的服务的公司被迫获取相当数目的移动终端和在每一场合分配的卡，这样显然会带来较高成本。
成本问题并不是在此种情形下遇到的唯一问题：感兴趣的公司必须负担除由于移动终端和卡的更换引起的成本之外的其他费用，例如采用属于访问移动无线网络运营商的新的MSISDN(移动站ISND号码)。
【发明内容】
通过本发明提供的用于管理在移动无线网络之间漫游的移动站的识别符的系统克服了上述缺点，并解决了上述技术难题，该系统允许用户在移动无线网络之间漫游以接入访问移动网络的运营商提供的服务，获益于上述服务而不用将电话机内的原始订购的卡更换为访问国家网络的卡。因此能够减少业务费用，并确保了到提供上述服务的运营商的较大部分的业务。
本发明特别涉及用于管理在移动无线网络之间漫游的移动站的识别符的系统，如在权利要求1特征部分所述的。
【附图说明】
从下面对以非限制性例子的方式提供的本发明优选实施例的描述以及从附随附图中会更加清楚本发明的这些和其他特点，其中：
图1是结合本发明的系统的整体网络结构；
图2是该系统的功能结构；
图3是该系统的可能实施例。
【具体实施方式】
在以下的说明中，作为示例，参考国际间漫游的用户，该用户被提供装有SIM卡的移动站并运行在GSM系统内。预见到UMTS标准的直接扩展，将UMTS VIM设备放在3G MSC和RNC之间的Iucs接口的控制平面上。在此例子中，它运行在承载UMTS标准中对应信息的RANAP消息上。为简洁起见，在下面的段落中仅详细说明在GSM环境中的操作。虽然在下面的说明中，在某些情况中会给出对UMTS环境的详细参考(括号中显示的参考)。
当访问他/她的移动站的用户试图向访问国的公共陆地移动网络(PLMN)注册他/她自己时，一些程序被激活，这些程序意味着移动站与GSM公共移动无线网络的记录之间的信息交换，所述移动站由移动终端和其内包含的SIM卡构成。在所述程序中，一个必需的程序是鉴权程序，所述程序在属于访问国运营商的公共移动无线网络的鉴权中心(AuC)激活。现在将参考图1说明此程序，图1显示了结合本发明的系统的整体网络结构。
如所述的，在鉴权程序内激活信息交换；此种信息包括移动站MS(UE，UMTS方案中的用户设备)和公共网络PLMN之间的信令消息。所述交换启动了AuC和MS之间的随后的信息交换。
信令消息在被称为时隙(UMTS方案中是ATM VC/VP)的预定GSM信令时间间隔内传送，所述信令消息特征在于64Kbit/s的比特速率并在公共信道CCSS 7号(公共信道信令系统)(在UMTS方案中是BB CCSS7)上形成信令流，所述公共信道存在于接口A(UMTS方案中是Iucs)，接口A连接网络交换子系统NSS的移动交换中心MSC和位于访问公司的基站子系统BSS(UMTS方案中是无线网络系统RNS)的基站控制器BSC(UMTS方案中是无线网络控制器RNC)。图1中显示的接口A被分为两个部分IF′和IF″，第一个通向NSS，第二个通向BSS。此外，连接1允许将MSC连接到传输中涉及到的其他公共网络。
众所周知，BSC任务是管理无线接口，即它分配和释放无线信道并执行切换程序。它一端连接到多个BTS(UMTS方案中是节点B)，另一端连接到NSS的MSC。
图1还显示了代码转换和速率适配单元(TRAU)，任务是将GSM语音流从13Kbit/s代码转换为64Kbit/s。
本发明的系统，如前所述，应用于专用GSM移动无线网络，由一个或多个基站收发信机(BTS)以及管理基站收发信机的参考BSC控制器构成，并被公共移动无线网络视为标准的BSS子系统。
在NSS和参考BSS之间的接口A上的GSM信令时隙的传输，根据本发明，通过用于SIM卡识别符实际管理的系统进行，所述系统也称为VIM(虚拟识别符管理器)，并被放于上述两个公共移动无线网络实体之间，即NSS的交换中心MSC和BSS的无线基站控制器BSC之间。
在此环境中，GSM标准(技术规范GSM03.12)提供的注册程序包括，除了系统VIM之外，通常的移动无线运营商GSM网络元件，例如本地位置寄存器HLR，AuC，MSC的访问者位置寄存器，由BSC加上参考基站BTS(节点B)构成的BSS和移动站MS。
更具体地，当注册国际漫游用户时，系统VIM模拟移动站从BSS到NSS的MSC的行为，将从本地运营商使之可用的卡中选择出的新的SIM卡所持有的识别简档与该移动站关联；并以完全类似的形式，在注册移动站MS的显而易见的步骤期间系统VIM模拟NSS从NSS的MSC到BSS的BSC的行为，这样确保注册程序自身的正确执行。
现在详细说明允许VIM成功完成和漫游用户注册相关的信令程序的技术模式。
当通过漫游用户由他/她的移动站引入的GSM注册程序激活时，GSM标准在从BSS的BSC到NSS的MSC方向提供相应GSM信令信息流；64Kbit/s的GSM时隙构成信令流，经过接口A传送，到达连接到目的地NSS的MSC。MSC分离并处理执行鉴权程序所需并随后要被传输到和适当HLR相关的AuC的信息内容。AuC执行并完成和GSM注册程序相关的鉴权程序。
在存在系统VIM的情况下，上述信令时隙在通过相同的系统VIM进入BSS之前，在接口A的双方向上在系统VIM中执行分析，滤波，处理以及消息产生操作。
详细分析这些操作，在漫游用户进入系统VIM连接的专用移动无线网络覆盖区域时，访问国家的PLMN网络独立迫使他/她自身提供他(她)自己的国际移动用户识别符(IMSI)，而不是临时国际移动用户识别符(TIMSI)。
根据此信息，系统VIM能查询自己的数据库以察看该用户是否被鉴权，从而替换识别简档。如果没有，VIM运行在透明方式，否则它激活识别符替换程序。在GSM注册程序的开始，在相关GSM消息到达目的地MSC之前，VIM捕获这些消息，并在自身内部注册该移动站，即检测漫游用户SIM卡的原始识别符(IMSI识别符)以及移动终端的国际移动设备识别符(IMEI)，并在其数据库中记录(note)它的出现。
在整个剩下的移动站注册程序部分，系统VIM将有序数据组和第二数据组相关联，该有序数据组规定了漫游用户拥有并存在于其移动站中的原始SIM卡的识别简档，该第二数据组形式上和第一组类似并代表由访问网络运营商发行的SIM卡的识别简档，并采用可用的IMEI代码之一替换移动终端原始IMEI代码。从此刻起，漫游用户可被GSM公共移动无线网络从由系统VIM提供的新的数据组识别。
应当注意到，系统VIM通过提供的互联网协议(IP)网络接口可被连接到相互连接的其它系统VIM，实现了系统VIM的国际网络。在这点上，能够使用原始专用移动无线网络的系统VIM激活“可选的”GSM注册程序，形式上和刚才讨论的类似，该系统VIM通过上述IP网络接口连接到漫游用户访问的专用移动无线网络的系统VIM。
随后，在系统VIM国际网络集合体(complex)中，由原始专用移动无线网络可选激活的GSM注册程序允许定位和另一国的访问专用移动无线覆盖区域相连的国际漫游用户。无论如何，可由原始专用移动无线网络执行定位，其中访问专用移动无线网络的系统VIM已经用访问国的网络运营商所有的SIM卡识别简档替换了原始SIM卡识别简档。
从更普遍的观点来看，应当强调可选注册程序被作为参考系统的访问专用移动无线网络的系统VIM，即作为“主”系统VIM同步。为防止两个注册的发生，主系统VIM确保包括注册程序的事件的正确顺序，所述两个注册用属于各个专用移动无线网络(原始的和访问的网络)的VIM利用相同漫游用户的两个识别简档来区别。
由系统VIM以在此说明的方式执行构成在访问国公共无线移动网络的BSC和MSC之间出现的信令流的单方向64Kbit/s GSM时隙的处理。
和上述信令流相连的各个64Kbit/s GSM时隙在物理层上的抽取和重插入由系统VIM通过为其提供的硬件装置执行，在下面详细说明该硬件装置。
在抽取信令时隙后，系统VIM的处理资源允许识别并滤波在信令时隙上传送的消息的直接传送应用程序部分DTAP(RANAP，UMTS方案中的无线接入网络应用部分)分量，它能读取、分析以及根据情况而定，修改所述DTAP分量的移动管理和呼叫控制管理内容。和GSM标准08系列技术规范一致，在接口A出现的协议栈的DTAP级别表示在其内部要寻找的和用户所持的SIM卡识别简档相关的所有信息元素的上下文，其是执行由系统VIM执行的操作所必需的。
一旦完成该处理，系统VIM用经过处理的DTAP分量重新装配这些消息，替换“已滤波”的消息。该处理必须遵照在系统内配置的定时参数进行。
在此步骤中，通知用户它的新识别符，该识别符被用于通过系统VIM的消息(例如SMS短消息)传输和公共移动无线网络交换信令信息，系统VIM证实用户注册的完成，给用户提供了由VIM分配给他/她的新简档。更具体地，VIM传输的消息不仅通知用户包含在对应简档中的他/她的新识别符，还识别他/她关心的参数，例如新的MSISDN号码。
迄今为止，描述了当激活国际漫游用户注册程序的系统VIM的操作。当激活注销程序时，执行几乎完全相同的处理。然而，强调在图1结构环境内显示的系统VIM不仅在激活移动站注册或注销程序时发挥作用，而且还在移动站和访问国的公共移动无线网络之间交换信令信息的所需所有步骤中起作用是重要的，显然信令信息可以是用于建立和执行语音或数据GSM呼叫的信息。
每当存在通过设置在BSC和属于移动网络运营商的参考MSC之间的系统VIM的信息流交换时，相同VIM确定该呼叫不是紧急呼叫，在紧急呼叫情况中，它采用完全透明模式操作，即它的存在和网络不相关。如果信令流和紧急呼叫不相关，它通常提供：
-滤波并开放包含用户识别数据的DTAP分量；
-交换移动站内SIM卡的原始识别简档和系统VIM使之可用的SIM卡的简档；
-修改DTAP分量参数，以便考虑在上述项描述的识别简档交换；
-将在BSS和NSS之间传输的正确信息流内处理的DTAP分量插入GSM信令时隙；
-可选的传输到原始专用移动无线网络的系统VIM，其中通过允许多个系统VIM物理连接的IP网络接口互连到原始专用移动无线网络和原始SIM卡识别简档相关的参数被放入对应于那些代表访问专用网络使之可用的SIM卡识别简档中。
现在在图2的显示的帮助下描述能根据上述程序操作的系统VIM的功能结构的例子，所述程序与MS-BSS-NSS(上行链路)链路以及NSS-BSS-MS(下行链路)链路上的信令传输有关。
更具体地，现在分析此种情况，其中移动站传输一系列包含在64Kbit/s GSM信令时隙内的消息到公共移动无线网络，即在MS-BSS-NSS(上行链路)链路。
每当承载和DTAP分量相关的信息内容的GSM信令时隙消息通过系统VIM时，该消息都被捕获并经历一系列处理其内容的操作。因此，一旦处理完成，将时隙重新插入它的信令流中。如上所述，DTAP分量的信息内容允许执行，例如移动管理和呼叫控制管理。
在上行链路，所有来自BSC控制器并承载DTAP和非DTAP信令数据的GSM时隙，在系统VIM内通过MSN(消息探测器)元件的输入1获得。该元件打开时隙并从中提取和该消息DTAP分量相关的内容。承载消息的非DTAP部分的信令时隙分量通过方向4到达MI(消息注入器)元件，一旦处理完成，该元件会提供重新装配的非DTAP分量以及在信令时隙中处理的两个DTAP分量，并通过在指向NSS的MSC的流内的输出2将其重新插入。被提取的消息的剩余内容在方向3上传递到移动管理SW处理器(MMSH)元件，并在此处理和移动管理相关的DTAP部分。
MMSH元件执行下列操作：
-它唯一识别由GSM信令时隙承载的消息；
-它在和移动管理协议层相关的部分读取代表漫游用户原始SIM卡识别简档的对应的信令数据；
-它从系统VIM内部的数据库DB中获取一组代表漫游用户简档的数据；
-它从适当的SCR读取器中获取的访问国运营商使之可用的SIM卡的识别简档；
-它用从SCR读取的新的SIM卡识别简档顺序交换包含在信令消息中的漫游用户的SIM卡识别简档。从此刻起，并直至用户完成注销程序，所有在MS-BSS-NSS链路上由GSM信令时隙承载的和移动管理内容相关的所有消息都要经历用系统VIM使之可用的新的SIM卡识别简档交换漫游用户原始或真实SIM卡识别简档；
-最后，它分析由GSM信令时隙承载的消息是否包含其处理是DTAP分量自身呼叫管理层权限的数据。如果有，MMSH释放该消息到另一个呼叫控制管理SW处理器(CMSH)元件，该元件处理由上述信令消息承载的信息。
更具体地，MMSH元件处理的消息在方向7上被传递到CMSH元件，该元件对和呼叫管理相关的DTAP部分执行一系列处理操作，形式上和那些由MMSH元件在移动管理环境中执行的类似。CMSH元件将和关于呼叫管理并涉及漫游用户SIM卡识别简档的数据与确保呼叫管理程序完成所必需的数据，即，代表由运营商发行的SIM卡识别简档的数据进行交换。例如，该后一简档允许激活被呼叫用户的语音邮箱，使用WAP的鉴权、电子邮件服务等。
在处理操作结束时，CMSH元件释放包含DTAP部分的消息，从而前进到方向6上的MI元件。
如果GSM信令时隙承载的消息仅包含元件MMSH权限的数据而没有CMSH元件权限的数据，一旦处理后，在方向5上直接发送上述消息到元件MI，该元件将其插入出现在系统VIM的适当信令流中。
这样，直至丢弃或释放呼叫，根据在此描述的程序处理CMSH元件使用的用于呼叫管理的所有数据，所述数据涉及原始SIM卡的识别简档和由访问国网络运营商发行的SIM卡的识别简档。
十分清楚，元件MI可遵照由GSM标准化组织ETSI，在技术规范GSM08.04以及与之有关的技术规范中规定的在接口A上提供的定时执行上述功能。
在NSS-BSS-MS(下行链路)链路上的信令传输的情况中，和以上关于MS-BSS-NSS(上行链路)链路描述的相同的功能结构同样有效，并记住在此链路上，来自移动无线交换网络的MSC的64Kbit/s时隙被导向无线接入网络的BSS子系统。
介于NSS和NSS之间的系统VIM，在此例子中执行访问国运营商SIM内的识别简档数据和漫游用户移动站SIM内的识别简档数据的必要交换。
应当注意到，在存在通过IP网络连接的第二个系统VIM时，两个系统以此种方式协调，除上述的特有识别符替换功能之外，确保在接口A上交换的消息总是遵守GSM系统的标准化组织ETSI提出的技术规范。
在图3中显示用于系统VIM的可能的结构实现。
该实现包括下列物理模块：
-系统控制器，表示为SC：这是提供管理所有总线、接口和信令以及语音处理卡的处理卡。它还提供不受电话应用实施所必需的实时约束的所有处理资源。
该SC卡有两个传输端口。一个串行端口PS，任务是和表示为SCR的SIM卡读取器交换数据。一个以太网端口IA″，连接到连接C7，使得运行和维护信息以及包含在表示为DB的存储子系统内的信息可用；
-存储子系统DB包括一个或多个硬盘和CD ROM类型的存储支持，HD和CD：存储子系统包括系统的所有的大量存储器，所述存储器涉及那些优选地存储在硬盘上对于操作系统以及应用程序等是必需的，那些优选地存储在CD ROM上对于是公司职员的用户的数据库是必需的；系统控制器通过例如包括SCSI或EIDE总线的CM连接访问这些支持。
-SIM卡读取器SCR：这是放置相同公共运营商的至少一个SIM的读取器，所述运营商作为网络提供者的授权访问公司接入接口A；
-信令处理器和IP网关，表示为SP：其是能够分析、滤波、屏蔽和产生公共信道7号上的信令消息的卡，涉及接口A和主速率接口(PRI)，接口PRI的任务是传送来自和到PBX交换机的主ISDN接入流。上述流通过能够传输比特率为2.048Mbps的数据的数字传输模式E1传输。在SP内部，可以看见两个数据传送端口，一个是IE，能和GSM接口A以及通过TDM总线和PRI ISDN接口通信，另一个表示为IA，对应适于在连接4上以10/100Mbps进行数据传输的以太网接口。
SP还能用作信令传送网关，因为它能通过SCTP协议将电路交换网络上的CCSS7号信令翻译为互联网上的对应信令，还可用于将国际上分布在不同专用移动无线网络的多个系统VIM互联。在上述系统VIM之间的互联网信令信息的交换，优选地出于效率和与标准兼容的原因，使用SCTP/IP(流控制传输协议/互联网协议)信令协议进行。然而，也可以采用不是建议的SCTP/IP协议的其他互联网信令传输协议。
从物理层观点看，能直接通过TSM总线(标准ECTF H.110)，使用此卡中的提取和插入功能提取/插入E1流的CCSS7号信令时隙。还给该卡提供一组API(应用编程接口)，即以异步模式运行的软件功能，允许选择性的滤波、分析并替换在接口A上采用的不同协议层的DTAP和BSSMAP(基站系统管理应用部分)分量。更具体地，为传送BSC和GSM移动无线网络的MSC之间交换的CCSS7号信令消息，使用层1，2，3和SCCP MTP协议。应当注意到，在同步模式中，也可能产生独立于那些在信令流上截取的消息；
-语音网关，表示为GF：这是处理在电路交换和分组交换网络之间传输的语音信息的卡。通常配备有音频代码转换器，能将64KbpsGSM语音流转换为在ITU-T级别(例如，G.723.1，G.728，G.729)或在ETSI级别(GSM FR，HFR，EFR)标准化的比特速率的对应流。实施这些语音代码转换操作以优化每次使用的IP传送网络上占据的带宽。
在GF内部可看见三个数据传送端口。通过表示为IE′的端口，在来自和到达交换中心MSC的连接C1上，传送语音和GSM系统的CCSS7号信令流。通过表示为IE″的端口，在来自并到达PBX交换机的连接C2上传送语音和ISDN PRI信令流。表示为IA′的第三端口，用于在连接C3上以10Mbps传送以太网流。
除了专用于计算机辅助电话应用(计算机电话)的TDM总线外，还存在源自计算机的Compact PCI系统总线，表示为PCI，所述PCI将SP卡以及GF卡连接到系统控制器SC。
来自连接C3的语音流以及来自连接C4的CCSS7号信令流和来自连接C7的信息接入以太网交换机，该交换机用于将上述流组合到同一物理装置C5上。该交换机用于减少不同特性的分组之间的碰撞，尤其是对于在IP上的语音传输质量有害的碰撞。
在连接C5上的流到达IR(IP路由器)路由设备，该设备构成位于访问公司的LAN(局域网)和连接到连接6的互联网协议传输WAN(广域网)之间的连接元件。该设备通过适当的接口被连接到WAN IP网络，该接口能在IP网络上传输语音和CCSS7号信令，被称为IP网络接口。
以上描述的系统VIM的结构实施是基于创新的硬件和软件组件以及，除了硬盘和CD ROM存储支持之外，还有例如SCR读取器、SP卡以及GF卡的组件，并提供有对应的相关TDM H.110以及当前早已在市场上可得到的Compact PCI总线。
现在将参考附随附图分析系统的操作。
当漫游用户的移动站进入访问公司的专用网络无线电覆盖区域时，启动注册程序，该程序要求传输分别在原始SIM卡和移动终端中提供的IMSI和IMEI识别符。
系统控制器SC验证上述识别符是否在存储子系统DB中，如果是，则开始替换识别简档的程序。为此目的，SC系统要求SCR读取出现在SIM卡上属于访问国运营商的新的识别简档，并通过串行端口PS将相关IMSI识别符从SCR传送到SC。此外，存储子系统给SC提供由访问网络运营商激活的新的IMEI识别符。
此时，和系统VIM功能结构的描述类似，每当语音和信令流从BSS到达卡GF的端口IE′，通过总线TDM将其传送到卡SP，卡SP提取GSM系统的CCSS7号信令时隙，并提供：
-处理DTAP分量的“移动管理”和“呼叫控制管理”部分，即用SCR读取的SIM卡识别简档替换出现在移动站SIM卡内的识别简档；
-在上述处理操作结束时，在GSM信令时隙内重新装配非DTAP分量以及经过处理的“移动管理”和“呼叫控制管理”两个DTAP分量。
最后，一旦建立呼叫，SP卡通过TDM总线，将GSM信令时隙插入在连接C1上向交换中心MSC传输的相应语音流中。
在接收和识别出识别符IMSI是它自己的以后，移动无线网络将称为RAND的号码传送给移动站，当接收到该号码时，移动站开始向访问移动无线网络的鉴权程序。
在此程序中，GSM系统在移动站的SIM卡中提供通过算法A3以及由公共移动无线网络传输给移动站的RAND号码计算响应参数SRES，所述算法使用单独分配的并出现在SIM卡自身上的密钥Ki。在系统VIM中，通过使用具有以下能力的SCR读取器能够成功执行鉴权程序：
-读取放置在SIM卡内的密钥Ki；
-读取由访问国运营商移动无线网络在CCSS7号信令信道上传输的号码RAND。更具体地，RAND号码被包含在连接公共移动无线网络到卡GF的连接C1上传输的CCSS7号信令流的信令时隙中。通过总线TDM，卡SP从对应信令时隙中截取号码RAND，并通过总线PCI将其传送到控制器SC。SC使用串行端口PS将号码RAND传输到读取器SCR内的SIM卡；
-读取作为在读取器SCR中SIM卡内执行鉴权操作的结果而获得的参数SRES；
-通过串行端口PS传送由此获得的SRES参数给控制器SC。
控制器SC在总线PCI上传送参数SRES给卡SP，卡SP依次通过总线TDM将承载参数SRES的信令时隙插入在向移动无线网络交换中心MSC方向传送的连接C1上的对应CCSS7号信令流中。
一旦完成鉴权以及在系统VIM存在语音或数据呼叫建立(例如SMS)的所有情形中，虽然GSM标准提供了由移动站实施的加密操作，但由于SCR读取器内的SIM卡和移动终端之间的空间间隔，不能执行所述加密操作。为克服这一缺点，在访问国移动无线交换网络要求移动无线接入网络BSS子系统的BSC允许通过BSSAP的信令消息传输(基站系统应用部分(UMTS方案中的RANAP))的加密操作，系统VIM捕获所述消息，以总是禁止加密操作的方式处理这些消息，并将经过处理的消息传送到对应BSC的BTS(节点B)以及与其连接的移动站。
在启动可选GSM注册程序的例子中，所述注册程序用于将漫游用户原始SIM卡的识别简档定位到原始专用移动无线网络，使用原始SIM卡的鉴权参数，通过提供用于在互联网上连接系统VIM的接口传输所述鉴权参数。
十分清楚，以非限制性例子的方式提供上述说明。可以做出改变和修改而不背离权利要求的保护范围。