專利名稱：與公用移動通信系統(tǒng)兼容的無線通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的與公用移動通信系統(tǒng)兼容的無線通信系統(tǒng)。
如今的移動通信系統(tǒng)在公用移動通信系統(tǒng)，例如全球移動通信(GSM)系統(tǒng)，和例如按照數(shù)字DECT標(biāo)準(zhǔn)(數(shù)字式歐洲無線電信標(biāo)準(zhǔn))工作的私人無線通信系統(tǒng)之間存在明顯的區(qū)別。這導(dǎo)致各種不同的設(shè)備制式，它們或是適合于移動通信，或是適合于無線運營。
曾經(jīng)試圖設(shè)計出適合于兩種不同的移動通信系統(tǒng)的終端，特別是移動終端。由于不同標(biāo)準(zhǔn)的不兼容性，使得解決方案相對地不方便于使用者并且造價昂貴。
另一種嘗試是如此建立無線通信系統(tǒng)的基站，使得它與公用移動通信系統(tǒng)兼容，即能用公用移動通信系統(tǒng)常規(guī)的移動終端通信。然而沒有合適的解決方案實現(xiàn)例如所要求的保安功能。問題在于無線通信系統(tǒng)的基站與有線固定網(wǎng)相連接，這樣，通過移動通信系統(tǒng)直接作用于基站是不可能的。
本發(fā)明的目的在于提出一個具有保安功能的無線通信系統(tǒng)，它與公用移動通信系統(tǒng)兼容并且允許使用所屬的移動終端。
進一步的目的還在于，無線通信系統(tǒng)除具有私人系統(tǒng)特性外還應(yīng)具備以下可能性在移動通信網(wǎng)運營者的控制下被設(shè)置和運行。
上述任務(wù)是通過權(quán)利要求1所述的特征得以完成的。
本發(fā)明的要點在于，無線通信系統(tǒng)的基站裝備一個合適的讀/寫設(shè)備，用它可以讀和寫常規(guī)識別模塊的信息，它們可以是例如芯片卡，SIM(用戶識別模塊)，以及所有有源的信息存儲和信息處理數(shù)據(jù)載體。與適當(dāng)?shù)能浖妥R別模塊上的數(shù)據(jù)一起，無線通信系統(tǒng)的基站現(xiàn)在能真正完成移動通信網(wǎng)基站的功能，確切地說，完成歸屬位置寄存器(HLR)及確認(rèn)中心(AUC)的功能。這樣，每個有權(quán)在無線通信系統(tǒng)中使用的移動終端均可被登錄并且通過固定網(wǎng)通信。
在以下說明中如果不另加說明，“基站”一詞是指無線通信系統(tǒng)的基站。
下面以GSM(全球移動通信)系統(tǒng)為例說明本發(fā)明的許多可能方案中的一個。然而本發(fā)明不局限于GSM移動通信系統(tǒng)。
在無線通信系統(tǒng)的基站中配置一個或多個芯片卡讀/寫器和一個常規(guī)的SIM芯片卡可以實現(xiàn)基站在GSM網(wǎng)絡(luò)運營者的控制下工作，并且像在GSM移動通信網(wǎng)中運營那樣給“GSM-無線運營”中的用戶提供保安標(biāo)記，如確認(rèn)和語音數(shù)據(jù)的加密。重要的是如通常在GSM移動終端中那樣由網(wǎng)絡(luò)運營者單獨發(fā)行基站運行所必需的芯片卡。
在基站中使用的芯片卡與一個合適的，配置在基站中的軟件一起完成歸屬位置寄存器(HLR)及確認(rèn)中心(AUC)的功能，這就是說，移動終端是面向無線系統(tǒng)的基站進行確認(rèn)，而不是像通常那樣面向移動通信網(wǎng)進行確認(rèn)。為此，借助于基站中配置的軟件產(chǎn)生一個隨機數(shù)，它分別由兩個芯片卡(即基站的芯片卡和移動終端的芯片卡)中相同的ki密鑰和GSM系統(tǒng)所用的A3算法變換為各一個SRES-應(yīng)答(確認(rèn)結(jié)果)。當(dāng)兩個確認(rèn)結(jié)果(基站的和移動終端的)一致時就完成了確認(rèn)過程。此確認(rèn)過程與GSM系統(tǒng)所用的方法相同。
由相同的隨機數(shù)用ki密鑰和A8算法以熟知的方法產(chǎn)生密鑰Kc，用它來對無線運行中無線接口上的通信進行加密(如GSM系統(tǒng)中那樣)。
在基站的SIM上除了通常的個人專用數(shù)據(jù)外還可以有其它數(shù)據(jù)，例如可用頻率，基站和移動終端允許的最大輸出功率，允許的業(yè)務(wù)(電話，數(shù)據(jù)傳輸，傳真等)和所有其它的初始化參數(shù)，對于它們網(wǎng)絡(luò)運營者將施加影響并且基站可以使用這些數(shù)據(jù)，它們都不能被操縱。至少在業(yè)務(wù)上這相應(yīng)于熟知的GSM移動通信網(wǎng)的歸屬位置寄存器(HLR)中的權(quán)限管理。
通過合適的密鑰管理可以實現(xiàn)諸如家庭成員這樣的多個用戶通過一個這樣的基站進行通信。為此，第一種方案是每個要使用該基站的用戶具有其自己的第二張SIM卡，它能被插入基站。這時基站需要多個讀卡設(shè)備。另一種方案是在基站的SIM卡上存儲多個用戶的數(shù)據(jù)和密鑰。
此外也可以在基站中用一個組密鑰，它允許對多個單個用戶進行確認(rèn)。
重要的是基站中使用的芯片卡在核心部分具有與GSM移動終端的芯片卡相同的信息，這些信息用于基站運行。僅當(dāng)兩張卡上的個人使用者數(shù)據(jù)，尤其是保安功能相符合時，移動終端才能在基站上確認(rèn)和登錄。
正式GSM用戶關(guān)系的解約最好通過GSM無線接口在移動終端的SIM卡中取消與基站通信的權(quán)利來實現(xiàn)。這樣，基站在此網(wǎng)絡(luò)運營者所用頻率上的繼續(xù)運行不再可能，因為移動終端不能再被基站確認(rèn)。
此外存在以下這種可能的實施形式基站含有一個定時器(Timer)，它由網(wǎng)絡(luò)運營者編程在一個規(guī)定的時間上，并且在基站被用戶使用時持續(xù)自動減少。在不使用基站時，例如用戶關(guān)系被解約后，基站在編程的時間間隔期滿后失去將發(fā)射機置于移動通信系統(tǒng)的頻率上運行的權(quán)利。如果較長時間不使用基站，定時器的功能可通過關(guān)閉基站而被凍結(jié)。
如果發(fā)生諸如在進入長時間假期之前用戶忘記關(guān)閉基站并且基站自動失效的情況，存在在規(guī)定時間段內(nèi)緊急恢復(fù)的可能性。
為了實現(xiàn)與GSM兼容的基站，首先它被裝配一個用于GSM-SIM卡的讀卡器。此外基站必須能夠以GSM標(biāo)準(zhǔn)頻率發(fā)送和接收。基站功能的控制通過諸如在GSM終端中所用的合適的軟件實現(xiàn)，并且軟件完成和控制GSM通常的確認(rèn)和其它功能。
移動終端本身只需進行較少的軟件變動。


圖1簡要示出本發(fā)明系統(tǒng)一個例子的物理結(jié)構(gòu)。
圖2簡要示出本發(fā)明系統(tǒng)一個例子的邏輯結(jié)構(gòu)。
圖1簡要示出了一個公用移動通信系統(tǒng)的一些裝置。其中有一個移動終端3，它位于移動通信系統(tǒng)的一個基站4的服務(wù)區(qū)內(nèi)，并且通過無線接口可與基站進行加密通信。移動通信系統(tǒng)的基站4與交換機5連接，它具有連接公用固定網(wǎng)9的通道。此外，交換機5與移動通信網(wǎng)的歸屬位置寄存器(HLR)和確認(rèn)中心(AUC)相連接。如果移動終端3已在移動通信網(wǎng)中登記，則以熟知的方法在歸屬位置寄存器和確認(rèn)中心6執(zhí)行對移動終端3的確認(rèn)。
此外，一個同樣與公用有線固定網(wǎng)2(公共交換電話網(wǎng)PSTN，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN)連接的無線通信系統(tǒng)的基站1(HBS)被示出。由于微小的輸出功率，該基站的服務(wù)區(qū)相對較小。基站1通常位于公用移動通信網(wǎng)的一個或多個基站4的服務(wù)區(qū)內(nèi)。
如圖2所示，移動終端3在移動通信運行中通過移動通信網(wǎng)被確認(rèn)，并且確認(rèn)過程借助于一個專用的識別密鑰(ki密鑰)完成，它一方面在移動終端3的SIM卡8中獲得，另一方面在移動通信系統(tǒng)的歸屬位置寄存器及確認(rèn)中心(AUC)6中獲取。
按照本發(fā)明，無線通信系統(tǒng)的基站1裝配著一個識別模塊7(例如同樣是一張SIM卡)和一個合適的軟件，以與從識別模塊7上獲得的數(shù)據(jù)一起完成上述由歸屬位置寄存器和確認(rèn)中心所完成的功能和任務(wù)，這樣，只要移動終端3位于無線通信系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)內(nèi)并且具有進入的權(quán)利，它就被它所從屬的無線系統(tǒng)基站1確認(rèn)、登錄并能進行加密通信。
僅當(dāng)在基站1所用的識別模塊7中數(shù)據(jù)的主要部分與具有進入權(quán)利的移動終端3的芯片卡(SIM)上獲取的數(shù)據(jù)相符時上述確認(rèn)等才是可能的。
按照本發(fā)明，無線系統(tǒng)的基站1與移動通信系統(tǒng)兼容，即在備用模式中無線系統(tǒng)的基站1周期性地發(fā)送一個專用的識別信號，以顯示其的存在和已準(zhǔn)備好。移動終端3按照基站1專用的識別信號使用頻帶，當(dāng)移動終端3進入基站1的服務(wù)區(qū)并且其識別信號無干擾地被接收時，移動終端3以前述方法在基站1試圖登記。為此如GSM系統(tǒng)一樣，在基站1和移動終端3之間交換確認(rèn)信息和初始化消息。如果確認(rèn)完成，移動終端3能通過固定網(wǎng)2通信，而無需經(jīng)移動通信網(wǎng)迂回。
當(dāng)然這也是可能的在沒有公用固定網(wǎng)2，9或移動通信網(wǎng)參與的條件下多個被確認(rèn)的移動終端3通過無線通信網(wǎng)的基站1相互進行加密通信。
權(quán)利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)的運行方法，該系統(tǒng)在無線接口上本質(zhì)上與至少具有確認(rèn)功能的公用移動通信系統(tǒng)兼容，其特征在于，無線通信系統(tǒng)的基站裝配有用于讀和寫識別模塊中/上的信息的裝置并且使用一合適的軟件，以與從識別模塊上獲得的數(shù)據(jù)一起完成歸屬位置寄存器及確認(rèn)中心的功能，這樣位于無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)的有進入權(quán)的移動終端能與其所屬的基站進行確認(rèn)和登錄。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基站所用識別模塊中數(shù)據(jù)的主要部分與有進入權(quán)的移動終端的芯片卡(SIM)上的數(shù)據(jù)相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，能夠由移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運營者停止移動終端在無線通信系統(tǒng)的基站進行登錄的權(quán)利。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，在識別模塊上除了單個用戶用于確認(rèn)的數(shù)據(jù)外還有其它的數(shù)據(jù)，即可用頻率，基站和移動終端允許的最大輸出功率，允許的業(yè)務(wù)(電話，數(shù)據(jù)傳輸，傳真等)和所有其它的初始化參數(shù)，對于它們網(wǎng)絡(luò)運營者將施加影響并且它們是無線系統(tǒng)的基站運行的依據(jù)，它們不能被操縱。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，無線通信系統(tǒng)的基站的無線接口工作在公用移動通信系統(tǒng)的頻譜內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，在無線接口上應(yīng)用了對傳輸數(shù)據(jù)的加密。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，基站含有一個定時器(Timer)，它由網(wǎng)絡(luò)運營者編程在一個規(guī)定的時間上，它在基站被用戶合法使用時持續(xù)自動減少，基站不被使用時，即定時器中編程的時間間隔期滿后失去將其發(fā)射機置于移動通信系統(tǒng)的頻率上運行的權(quán)利。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，在基站由于定時器期滿而自動關(guān)閉時存在緊急恢復(fù)運行的可能性。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，基站的緊急恢復(fù)運行僅在一個規(guī)定的時間段內(nèi)是可能的。
10.用于實現(xiàn)權(quán)利要求1至9所述方法的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，無線通信系統(tǒng)的基站(1)裝配有至少一個讀/寫設(shè)備，用它能讀和寫公用移動通信系統(tǒng)的常規(guī)識別模塊(7)上的信息，并在基站(1)中配置著合適的軟件，它讀識別模塊(7)的信息和寫信息到識別模塊上并且處理它們。
11.如權(quán)利要求10所述的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，諸如符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的標(biāo)準(zhǔn)ID-1，ID-000，DCS 1800，PCS 1900的用于移動通信系統(tǒng)的常規(guī)芯片卡(SIM)被作為識別模塊(7)使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線通信系統(tǒng),它在無線接口上與至少具有確認(rèn)功能的公用移動通信系統(tǒng)本質(zhì)上兼容,其中無線通信系統(tǒng)的基站裝配有用于讀和寫識別模塊中(上)的信息的裝置并配置有合適的軟件,以與從識別模塊上獲得的數(shù)據(jù)一起完成歸屬位置寄存器(HLR)及確認(rèn)中心(AUC)的功能。在識別模塊上還有無線通信系統(tǒng)基站的全部初始化參數(shù),它們將在網(wǎng)絡(luò)運營者的控制之下而不被操縱。
文檔編號H04W12/06GK1249116SQ98802920
公開日2000年3月29日 申請日期1998年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月28日
發(fā)明者弗萊德·帕尼斯, 帕特里克·朗格斯多姆, 沃爾特·摩爾斯 申請人:德國電信移動網(wǎng)有限公司