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1. (WO2010083767) METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING NETWORK ACCESS AT THE TIME OF FEMTOCELL HANDOVER
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家用基站切换时网络接入控制方法及系统

技术领域

本发明涉及网络接入控制技术,尤其涉及一种家用基站(HNB, Home Node B ) 切换时网络接入控制方法及系统。

背景技术

HNB 是一种小型、低功率的基站,设置在家庭及办公室等室内场所, 主要作用是为了给用户提供更高的业务速率并降低使用高速率服务所需要的 费用,同时弥补已有分布式蜂窝无线通信系统覆盖的不足。 HNB的优点是实 惠、便捷、低功率输出、即插即用等。

图 1为 HNB网络拓朴结构示意图,如图 1所示, HNB和家用基站网关

( HNB GW, Home Node B Gateway ) 共同组成家用基站接入网( HNB AN, Home Node B Access Network ), HNB用户通过 HNB AN连接到核心网。其 中, HNB GW主要功能为: -险证 HNB的安全性、处理 HNB的注册和 HNB 接入控制、对 HNB 进行运行维护管理、根据运营商要求配置和控制家用基 站、以及负责交换核心网和家用基站的数据等等。

家用基站还包括演进型家用基站(HeNB, Home Evolution Node B ),

HeNB可以不通过家用基站网关直接连接到核心网

HNB 作为私人用户的专属资源被设置在家庭、团体、公司或者是学校 等私人场所使用, HNB覆盖的若千小区组成 HNB覆盖区域, HNB只允许经 过授权的 HNB 用户接入,如家庭成员、团体成员等用户。普通基站,即基 站 (NB, Node B ) 或者演进型基站 ( eNB, Evolution NB ) 的小区是向所有 用户提供服务,而 HNB覆盖的小区只向被授权的用户提供服务,所以 HNB 覆盖的小区被称为非公开授权用户组( CSG, Closed Subscriber Group )小区。

HNB按接入模式分为三类:一类是非公开(close )授权模式,只有被 授权的 CSG用户设备( UE, User Equipment ) 才能进入该 HNB覆盖的 CSG 小区,没有被授权的 UE则不能进入该 HNB覆盖的 CSG小区;另一类是混 合( hybrid )授权模式,对于这类 HNB覆盖的 CSG小区,没有被授权的 UE 也可以进入,只是使用权限会受到限制;第三类是开放( open )授权模式,

允许所有 UE进入。允许 UE进入的 CSG小区所属的家用基站的 CSG标识 ( CSG ID ) 列表称为白列表 ( White List ), 白列表存储于核心网的用户数据 库。当 UE希望进入某一 CSG小区时,源网元,此处源网元为基站或家用基 站,将该 CSG小区所属的 CSG ID上报给核心网,由核心网判断该 UE的白 列表中是否包含该 CSG ID, 若包含,则允许 UE接入,若未包含,则拒绝 UE的接入请求,这种接入控制被称为基于 CSG的接入控制。

现有技术中, UE进入一个小区有两种途径:一种是直接接入目标小区, 另一种是通过切换方式由其它小区切换进目标小区。图 2为现有技术中 UE 切换小区的网络侧流程示意图,如图 2所示,源网元发起一个 UE的小区切 换,向核心网发送 UE切换(重定位)请求消息。核心网接收后,通过 UE 切换请求消息中包含的目标家用基站信息,判断目标家用基站所在的位置, 发送切换(重定位)请求消息给目标家用基站,目标家用基站读取 UE切换 请求消息中的信息,判断是否接入该 UE, 然后向核心网回复 UE切换请求成 功 /失败应答消息,收到成功应答消息后,核心网发送切换命令给源网元,各 网元之间继续完成后续 UE的小区接入流程,开始 UE在空口的切换过程。 其中核心网和家用基站之间存在家用基站网关,不过在本过程中,家用基站 网关仅起路由转发作用。

由上述流程可见,通过切换过程, UE也可以进入一个小区。才艮据 CSG 小区的需要,在进入该 CSG小区开始业务前,核心网应该进行接入控制,如 果该 CSG小区不属于该 UE白列表中所列的小区,则核心网应该拒绝此次切 换过程。但是在 HNB 通过家用基站网关连接核心网的情况下,核心网把家 用基站网关看作成一个大的无线网络控制器 ( RNC , Radio Network Controller ) 或者基站。由于家用基站网关可能管理了 4艮多个 HNB , 对于核 心网看起来, HNB就是一个支持多个 CSG的 RNC或者基站。核心网并没有 HNB和相关授权信息,如 CSG ID和授权模式等的——对应关系,只有家用 基站网关对应多个授权信息。当 UE要求切换进入家用基站网关下的某一个 HNB时, 核心网根据 UE上报的 CSG ID和授权模式进行接入控制。因为核 心网没有 HNB和授权信息之间的——对应关系, UE可以欺骗性地上报一个 自己白列表的 CSG ID,只要该 CSG ID是家用基站网关下的某一 HNB的 CSG ID即可,或者欺骗性地上报某 CSG小区为 hybrid模式或 open模式的小区, 通过此类手段骗过核心网侧的 CSG接入控制,从而进入一个本来对自己不公 开 ·ί受权的 CSG小区。发生这类安全问题的原因就在于在 ΗΝΒ通过家用基站 网关连接核心网时,核心网只 4巴该家用基站网关看作是一个大的 ΗΝΒ, 并没 有每个 HNB的具体对应授权信息。所以当核心网对家用基站网关下的 HNB 进行接入控制时,只能依靠 UE上报的信息,当 UE不是诚实上报时就造成 了上述的安全隐患。

发明内容

有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种家用基站切换时网络接入控 制方法及系统,能提高网络接入的安全性。

为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:

本发明提供一种家用基站切换时网络接入控制方法,包括:

核心网获取目标家用基站信息以确定是否允许用户设备 UE接入,在允 许所述 UE接入且目标家用基站通过家用基站网关连接核心网时,核心网发 送目标家用基站信息给目标家用基站所属的家用基站网关,家用基站网关才艮 据收到的目标家用基站信息确定是否允许所述 UE接入。

所述目标家用基站信息包括目标家用基站下的非公开 ·ί受权用户组 CSG 小区的标识、目标家用基站的 CSG标识 ID和 /或目标家用基站的接入模式信 息。

上述技术方案中,在所述核心网获取目标家用基站信息以确定是否允许 该 UE接入之前,还包括:所述核心网存储有所述 UE的白列表。

所述核心网确定是否允许该 UE接入包括:核心网判断在所述 UE的白 列表中是否存在目标家用基站的 CSG ID, 若存在,则核心网判定允许该 UE 接入,若不存在,则核心网判定不允许该 UE接入。

上述技术方案中,在所述家用基站网关根据收到的目标家用基站信息确 定是否允许所述 UE接入之前,所述方法还包括:所述家用基站网关自身存 储有家用基站的接入控制信息,该接入控制信息包括以下至少之一:家用基 站的接入模式信息、该家用基站下的 CSG小区的标识和对应的 CSG ID。

所述家用基站网关根据收到的所述目标家用基站信息确定是否允许该

UE 接入包括:家用基站网关将收到的目标家用基站信息和自身存储的该家 用基站的接入控制信息做匹配,若匹配成功,则家用基站网关判定允许该 UE 接入,若匹配失败,则家用基站网关判定不允许该 UE接入。

所述目标家用基站信息由源网元通过 UE切换请求消息发送给核心网, 源网元包括以下之一:为普通基站、家用基站、家用基站网关或者无线网络 控制器;所述源网元根据 UE上报的测量报告将目标家用基站信息通知核心 网。

所述家用基站网关根据收到的目标家用基站信息确定允许所述 UE接入 之后,家用基站网关在允许 UE接入时,发送 UE切换请求消息给目标家用 基站进行 UE小区的接入流程。

所述目标家用基站信息包括以下至少之一:所述目标家用基站下的非公 开授权用户组 CSG小区的标识、所述目标家用基站的 CSG标识 ID、所述目 标家用基站的接入模式信息。

所述 CSG小区的标识包括以下之一:小区标识、全局 'j、区标识。

本发明还提供一种家用基站切换时网络接入控制系统,包括核心网和家 用基站网关,其中,

核心网,用于获取目标家用基站信息以确定是否允许 UE接入,在允许 UE 接入且目标家用基站通过家用基站网关连接核心网时,发送目标家用基 站信息给目标家用基站所属的家用基站网关;

家用基站网关,用于根据收到的目标家用基站信息确定是否允许所述 UE接入;

其中,目标家用基站信息包括以下之一:目标家用基站下的 CSG小区 的标识、目标家用基站的 CSG ID、目标家用基站的接入模式信息;

所述家用基站网关进一步包括:存储单元,用于存储家用基站的接入控 制信息,该接入控制信息包括家用基站的接入模式信息、该家用基站下的 CSG小区的标识和对应的 CSG ID; 判断单元,用于将目标家用基站信息与 自身存储的家用基站的接入控制信息作匹配,根据匹配结果确定是否允许 UE 接入。

该家用基站切换时网络接入控制系统进一步包括:源网元,用于向核心 网发送包含所述目标家用基站信息的 UE切换请求消息;源网元还用于根据 UE的 CSG小区切换测量 4艮告向核心网发送 UE切换请求消息。所述源网元 为普通基站、家用基站、家用基站网关或者无线网络控制器。

上述技术方案中,所述 CSG小区的标识为小区标识或全局 'j、区标识。 本发明的家用基站切换时网络接入控制方法及系统,通过在家用基站网 关增加 UE接入控制,在 UE通过切换进入家用基站小区时,核心网和家用 基站网关共同完成对 CSG小区的接入控制,由家用基站网关校对 UE上报给 核心网的接入控制信息,可防止非法进入事件发生,提高网络接入的安全性。

附图说明

图 1为家用基站网络拓朴结构示意图;

图 2为现有技术中 UE切换小区的网络侧流程示意图;

图 3为本发明家用基站切换时网络接入控制方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是:在家用基站网关进一步增加 UE接入控制,除了 由核心网控制 UE的接入,家用基站网关也通过将来自核心网的目标家用基 站接入控制信息与自身存储的家用基站的接入控制信息进行匹配,根据匹配 结果进一步控制 UE的接入,提高网络接入的安全性。

本发明提供一种家用基站切换时网络接入控制系统,包括源网元、核心 网、家用基站网关和 HNB, 具体的:

源网元,用于向核心网发送 UE切换请求消息;

核心网,用于根据收到的 UE切换请求消息确定是否允许 UE接入,在 允许 UE接入时且目标家用基站通过家用基站网关连接核心网时,核心网发 送 UE切换请求消息给目标家用基站所属的家用基站网关;在不允许 UE接 入时,核心网向源网元回复切换准备失败消息;

家用基站网关,用于确定是否允许 UE接入,在允许 UE接入时,发送 UE切换请求消息给目标家用基站进行 UE小区的接入流程;在不允许 UE接 入时,家用基站网关返回切换失败消息给核心网,核心网转发该切换失败消 息给源网元;

HNB, 用于根据家用基站网关发送的 UE切换请求消息,进行 UE的小 区接入流程。

其中,所述 UE切换请求消息中包括目标家用基站信息,该目标家用基 站信息进一步包括:目标家用基站下的 CSG 小区的标识、目标家用基站的 CSG ID和 /或目标家用基站的接入模式信息。

所述家用基站网关进一步包括:

存储单元,用于存储家用基站的接入控制信息,该接入控制信息包括家 用基站的接入模式信息、该家用基站下的 CSG小区的标识和对应的 CSG ID 等信息;

判断单元,用于将 UE切换请求消息中的目标家用基站信息与自身存储 的接入控制信息作匹配,根据匹配结果确定是否允许 UE接入。

所述源网元可以是普通基站、家用基站、家用基站网关或者 RNC等, 源网元才艮据 UE的 CSG小区切换测量 4艮告向核心网发送 UE切换请求消息。 测量 4艮告中包含目标家用基站信息,该目标家用基站信息包括目标家用基站 下的 CSG小区的标识、目标家用基站的 CSG ID和 /或目标家用基站的接入 模式信息。

所述核心网存储有所述 UE的白列表,核心网判断在该白列表中是否存 在该目标家用基站的 CSG ID, 若存在,则核心网判定允许该 UE接入,若不 存在,则核心网判定不允许该 UE接入。

所述家用基站网关将目标家用基站信息中的 CSG小区的标识、目标家 用基站的 CSG ID和 /或目标家用基站的接入模式信息与自身存储的接入控制 信息做匹配,若匹配成功,则家用基站网关判定允许该 UE接入,若匹配失 败,则家用基站网关判定不允许该 UE接入;所述匹配成功是指目标家用基 站信息中的 CSG小区的标识和 CSG ID与家用基站网关中存储的该 CSG小 区的标识和对应的 CSG ID相符合,以及接入模式信息的相符合。

才艮据运行条件的不同,所述 CSG小区的标识为小区标识( Cell ID ) 或 全局 Cell ID ( Global Cell ID )。

图 3为本发明家用基站切换时网络接入控制方法的流程示意图,如图 3 所示,本发明网络接入控制方法包括:

步骤 10、 UE检测到满足切换门限的目标家用基站下的 CSG小区,发 送测量报告给源网元;

测量 4艮告中包含目标家用基站信息,该目标家用基站信息包括目标家用 基站下的 CSG小区的标识、目标家用基站的 CSG ID和 /或 HNB的接入模式 信息;

步骤 11、源网元收到测量报告后,向核心网发送 UE切换请求消息; 本步 4聚中,源网元为普通基站、家用基站、家用基站网关或者 RNC等。

UE切换请求消息中包括目标家用基站信息,该目标家用基站信息进一 步:目标家用基站下的 CSG小区的标识、目标家用基站的 CSG ID和 /或目 标家用基站的接入模式信息。

步骤 12、核心网判断是否允许该 UE接入,若允许,则执行步骤 13 , 若不允许,则核心网向源网元回复切换准备失败消息,该 UE小区切换流程 结束;

本步骤中,核心网的用户数据库存储有该 UE的白列表,核心网判断在 该 UE的白列表中是否存在目标家用基站的 CSG ID, 若存在,则核心网判定 允许该 UE接入,若不存在,则核心网判定不允许该 UE接入。

步骤 13、核心网发送 UE切换请求消息给目标家用基站所属的家用基站 网关;

本步骤中, UE切换请求消息中包括目标家用基站信息,该目标家用基 站信息进一步包括:目标家用基站下的 CSG 小区的标识、目标家用基站的 CSG ID和 /或目标家用基站的接入模式信息。

步骤 14、家用基站网关判断是否允许该 UE接入,若允许,则执行步骤 15 , 若不允许,则家用基站网关返回切换失败消息给核心网,核心网转发该 切换失败消息给源网元,该 UE小区切换流程结束;

本步骤中,家用基站网关自身存储有家用基站的接入控制信息,该接入 控制信息包括家用基站的接入模式信息、该家用基站下的 CSG小区的标识和

对应的 CSG ID , 将 UE切换请求消息中的目标家用基站下的 CSG小区的标 识和 CSG ID等信息与自身存储的该 CSG小区的标识和对应的 CSG ID做匹 配,若匹配成功,则家用基站网关判定允许该 UE接入,若匹配失败,则家 用基站网关判定不允许该 UE接入。

步骤 15、家用基站网关发送 UE切换请求消息给目标家用基站进行 UE 的小区接入¾¾程。

本步骤中, UE的小区接入流程为现有技术,在此不必赞述。

下面结合具体实施例对本发明的家用基站切换时网络接入控制方法作 进一步说明。

实施例 1 :

本实施例 以通用移动通信 系统( UMTS, Universal Mobile Telecommunications System ) 为例,源网元为 RNC, UE驻留在宏小区 Ml 中, UE要切换的 CSG小区是 HI。

在 UMTS中, UE测量到 CSG小区 HI满足切换门限,则 UE发送测量 报告给基站,基站将该测量报告转发给服务 RNC, 测量报告中包含 CSG小 区 HI的 Cell ID和小区 HI所属的目标家用基站的 CSG ID。 RNC收到测量 4艮告后,决策判断发起向 HNB 的切换。 RNC 向核心网发送 UE 切换请求 ( Handover Required )消息,该 UE切换请求消息中包含 CSG小区 HI的 Cell ID和小区 HI所属的目标家用基站的 CSG ID。核心网收到 UE切换请求后, 根据其中包含的 CSG ID , 在存储于核心网侧的 UE对应的白列表中查询,如 果可以找到该 CSG ID, 则接入控制通过,如果不能找到,向该 RNC回复切 换准备失败( Handover Preparation Failure ) 消息。当接入控制通过后,核心 网发送 UE切换请求消息给目标小区 HI所属的家用基站网关,该 UE切换请 求消息中包含 CSG小区 HI的 Cell ID和小区 HI所属的目标家用基站的 CSG ID。家用基站网关接收到 UE切换请求后,需要对 UE进行接入控制,将其 中包含的 CSG小区 HI的 Cell ID和 CSG ID与自身存储的该 CSG小区 HI 的 Cell ID和对应的 CSG ID 故匹配,如果匹配失败则拒绝切入,返回切换失 败( Handover Failure ) 消息给核心网,核心网转发切换失败消息给 RNC, 该 切换流程结束。如果匹配成功则允许切入,家用基站网关发送 UE切换请求 消息给家用基站进行 UE的小区接入流程。

实施例 2:

本实施例以长期演进 ( LTE, Long Term Evolution ) 系统为例,源网元 为 eNB, UE驻留在宏小区 Ml中, UE要切换的目标小区是 HI。

在 LTE系统中, UE测量到 CSG小区 HI满足切换门限,则 UE发送测 量报告给服务 eNB , 测量报告中包含目标小区 HI的 Cell ID和小区 HI所属 的目标家用基站的 CSG ID。 eNB收到测量报告后,决策判断发起向 HNB的 切换。 eNB向核心网发送 UE切换请求消息,该 UE切换请求消息中包含目 标小区 HI的 Cell ID和小区 HI所属的目标家用基站的 CSG ID。核心网收到 UE切换请求消息后,根据其中包含的 CSG ID , 在存储于核心网侧的 UE对 应的白列表中查询,如果可以找到该 CSG ID, 则接入控制通过,如果不能 找到,向源 eNB 回复切换准备失败消息。当接入控制通过后,核心网发送 UE切换请求消息给目标家用基站所属的家用基站网关,该 UE切换请求消息 中包含 CSG小区 HI的 Cell ID和小区 HI所属的目标家用基站的 CSG ID。 家用基站网关接收到 UE切换请求消息需要对 UE进行接入控制,将其中包 含的 CSG小区的 Cell ID和 CSG ID与自身存储的该 CSG小区 HI的 Cell ID 和对应的 CSG ID 故匹配,如果匹配失败则拒绝切换,并返回切换失败消息 给核心网,核心网转发该切换失败消息给 eNB, 该切换流程结束。如果匹配 成功则允许切入,家用基站网关发送 UE切换请求消息给家用基站进行 UE 的小区接入¾¾程。

实施例 3 :

本实施例以 LTE系统为例,源网元为 HeNB, UE驻留在 CSG小区 HI 中, UE要切换的目标小区是 H2。

在 LTE系统中, CSG小区 HI所在的 HeNB直接和核心网相连。 UE测 量到 CSG小区 H2 满足切换门限,则 UE发送测量 4艮告给 HI 所在的月艮务 HeNB, 测量报告中包含 CSG小区 H2的 Cell ID和小区 H2所属的目标家用 基站的 CSG ID。 HeNB收到测量报告后,决策判断发起向家用基站的切换。 HeNB向核心网发送 UE切换请求消息,该 UE切换请求消息中包含 CSG小 区 H2的 Cell ID和小区 H2所属的目标家用基站的 CSG ID。核心网收到 UE 切换请求消息后,根据其中包含的 CSG ID, 在存储于核心网侧的 UE对应的 白列表中查询,如果可以找到该 CSG ID, 则接入控制通过,如果不能找到, 向源 HeNB回复切换准备失败消息。当接入控制通过后,核心网发送 UE切

换请求消息给目标家用基站所属的家用基站网关,该 UE切换请求消息中包 含 CSG小区 H2的 Cell ID和小区 H2所属的目标家用基站的 CSG ID。家用 基站网关接收到 UE切换请求消息需要对 UE进行接入控制,将其中包含的 CSG小区的 Cell ID和 CSG ID与自身存储的该 CSG小区 H2的 Cell ID和对 应的 CSG ID做匹配,如果匹配失败则拒绝切入返回切换失败消息给核心网, 核心网转发该切换失败消息给 HeNB, 该切换流程结束。如果匹配成功则允 许切入,家用基站网关发送 UE切换请求消息给家用基站进行 UE的小区接 入流程。

实施例 4:

本实施例以 LTE系统为例,源网元为 eNB , UE驻留在宏小区 Ml中,

UE要切换的 CSG小区是 HI , 且 HI是一个 hybrid小区。

在 LTE系统中, UE测量到 CSG小区 HI满足切换门限,并且 CSG小 区 HI是一个 hybrid小区,则 UE发送测量报告给服务 eNB, 测量报告中包 含 CSG小区 HI的 Cell ID、小区 HI所属的目标家用基站的 CSG ID和 hybrid 模式信息。 eNB收到测量报告后,决策判断发起向 HNB的切换。 eNB向核 心网发送 UE切换请求消息,该 UE切换请求消息中包含 CSG小区 HI的 Cell ID、小区 HI所属的目标家用基站的 CSG ID和小区的 hybrid模式信息。核 心网收到 UE切换请求消息后,根据其中包含的 CSG ID, 在存储于核心网侧 的 UE对应的白列表中查询,如果可以找到该 CSG ID, 则接入控制通过,如 果不能找到,则由于 CSG小区是 hybrid小区,允许非 CSG成员接入,允许 UE接入。当接入控制通过后,核心网发送 UE切换请求消息给目标家用基站 所属的家用基站网关,该 UE切换请求消息中包含 CSG小区 HI的 Cell ID、 小区 HI所属的目标家用基站的 CSG ID和 hybrid模式信息。家用基站网关 接收到 UE切换请求消息需要对 UE进行接入控制,将其中包含的 CSG小区 的 Cell ID, CSG ID以及 hybrid模式信息与自身存储的该 CSG小区 HI的 Cell ID、对应的 CSG ID以及模式信息故匹配,如果匹配失败则拒绝切入,并返 回切换失败消息给核心网,核心网转发切换失败消息给 eNB , 该切换流程结 束。如果匹配成功则允许切入,家用基站网关发送 UE切换请求消息给家用 基站进行 UE的小区接入流程。

实施例 5 :

本实施例以 LTE系统为例,源网元为 eNB , UE驻留在宏小区 Ml中,

UE要切换的 CSG小区是 HI , 且 HI是一个 open小区。

在 LTE系统中, UE测量到 CSG小区 HI满足切换门限,并且 HI是一 个 open小区,则 UE发送测量报告给服务 eNB, 测量报告中包含 CSG小区 HI的 Cell ID、 open模式信息。 eNB收到测量报告后,决策判断发起向 HNB 的切换。 eNB向核心网发送 UE切换请求消息,该 UE切换请求消息中包含 CSG小区 HI的 Cell ID和 open模式信息。核心网收到 UE切换请求消息后, 发现 CSG小区 HI是 open模式,则接入控制通过,核心网发送 UE切换请求 消息给目标家用基站所属的家用基站网关,该 UE切换请求消息中包含 CSG 小区 HI的 Cell ID和 open模式信息。家用基站网关接收到 UE切换请求消 息后需要对 UE进行接入控制,将其中包含 CSG小区的 Cell ID和 open模式 信息与自身存储的该 CSG小区 HI的 Cell ID、接入模式信息做匹配,如果匹 配失败则拒绝切换,并返回切换失败消息给核心网,核心网转发该切换失败 消息给 eNB , 该切换流程结束。如果匹配成功则允许切入,家用基站网关发 送 UE切换请求消息给家用基站进行 UE的小区接入流程。

综合本发明的方案就是在 HNB场景下定义了一种家用基站切换时接入 控制方法及系统,使得终端用户可以通过切换,合理合法地在可用的 HNB 场景下移动。

以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护 范围。