DE10025270A1 - Verfahren und System zum Anmelden einer Teilnehmer-Station an der Paketdienst-Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF in einem Kommunikationssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anmelden einer Station (MS) an der Verbindungszustands- und/oder Dienstezustands-Steuerfunktion (CSCF) eines paketorientierten Kommunikationssystems, wobei die Station (MS) eine Registrierung an einem entfernten Zugriffsserver (RAS) der Verbindungszustands- und/oder Dienstezustands-Steuerfunktion (CSCF) anfordert. DOLLAR A Für eine besonders einfache Authentifizierung und/oder Autorisierung der Station (MS) bei der Verbindungszustands- und/oder Dienstezustands-Steuerfunktion (CSCF) wird vorgeschlagen, dass bei der Anforderung der Registrierung am entfernten Zugriffsserver (RAS) eine Identifizierungsinformation (IMSI) mitgegeben wird, welche die Authentifizierung und/oder Autorisierung der Station (MS) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anmelden einer Sta­ tion an der Verbindungszustands- und/oder Dienstezustands- Steuerfunktion CSCF in einem paketorientierten Kommunikati­ onssystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kommunikationssystem zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

In bestehende Mobilfunknetze nach dem GSM-Standard werden derzeit neuartige Datendienste wie der Paketdatendienst GPRS (General Packet Radio Service) eingeführt. Die Übertragung im Mobilfunknetz findet hierbei nicht verbindungsorientiert bzw. nicht leitungsvermittelt, sondern in Form von Paketdaten statt. Diese Art der Übertragung nutzt die gegebenen Übertra­ gungsressourcen im Mobilfunknetz besser aus. Die Architektur für den Paketdatendienst geht davon aus (siehe auch Fig. 1), dass das vom Teilnehmer benutzte stationäre oder mobile Da­ ten- oder Kommunikationsendgerät, z. B. eine Mobilstation, an ihrem jeweiligen Aufenthaltsort von einem Dienstenetzknoten (SGSN: Serving GPRS Support Node) bedient wird. Um Paketdaten zu empfangen oder zu senden, ist der Zugang zu einem Paketda­ tennetz notwendig. Zu diesem Zweck werden Zugangsnetzknoten (GGSN: Gateway GPRS Support Nodes) bereitgestellt, die je­ weils den Zugang zu dem Paketdatennetz, z. B. dem Internet, realisieren und ein bestimmtes Paketdatenprotokoll, z. B. das Internet Protokoll (IP), unterstützen. Zwischen dem Dien­ stenetzknoten und dem Zugangsnetzknoten ist im Mobilfunknetz ein Tunnel vorgesehen, über den die Pakete übertragen werden.

Insbesondere für Kommunikationssysteme der dritten Generation - z. B. dem UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) - ist eine Architektur für IP-basierte Mobilfunk-Netze vorgese­ hen, die eine Erweiterung der existierenden GPRS-Architektur aufweist, um Verbindungssteuerungs- und Dienstesteuerungs- bzw. Call Control-Komponenten bereitzustellen. Eine der we­ sentlichen neuen Komponenten ist dafür eine Verbindungszu­ stands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF (Call State Control Function). Diese Funktion übernimmt u. a. die bisher von Mobilvermittlungsstellen (MSC: Mobile service Switching Center) ausgeführten Verbindungssteuerungs- bzw. Call Con­ trol-Funktionen. Die Verbindungszustands- und Dienstezu­ standsfunktion CSCF dient somit insbesondere auch als Verbin­ dungssteuerinstanz für Multimedia-Dienste im paketvermitteln­ den bzw. IP-basierten Kernnetz. Die Bestimmung der für einen Ruf zuständigen Verbindungszustands- und Dienstezustandsfunk­ tion CSCF erfolgt dabei datenendstations-spezifisch bzw. teilnehmer-spezifisch, d. h. sie wird vom öffentlichen Heimat- Mobilkommunikationsnetz des Teilnehmers HPLMN vorgegeben.

Das Anmelden von Datenendgeräten oder mobilen Teilnehmersta­ tionen an der Registrierungseinrichtung, z. B. des Paketdaten­ netzes des derzeit in Aufbau befindlichen 3GPP-Standards (3GPP: 3rd Generation Partnership Project), erfolgt in Stufen an zwei Instanzen im Netz. Die erste Instanz ist der Paketda­ tendienst GPRS, wobei die Prozeduren für das 3GPP-System (GPRS Attach und PDP Context Activation) bereits beschrieben und standardisiert sind. Die zweite Instanz ist die Verbin­ dungszustands- und Dienstezustandsfunktion. Zum Anmelden an der Verbindungszustands- und Dienstezustandsfunktion CSCF muss der Teilnehmer authentifiziert und autorisiert werden, d. h. seine Identität und seine Zugriffsberechtigung(en) wer­ den überprüft.

Der bisherige Standard sieht derzeit jedoch noch keine Proze­ duren für die Auswahl der Verbindungszustands- und Dienstezu­ standsfunktion CSCF sowie die Autorisierung und Authentifi­ zierung eines über ein beliebiges IP-Protokoll, z. B. SIP (Session Initiation Protocol), kommunizierenden Teilnehmers bzw. einer Datenstation an der Verbindungszustands- und Dien­ stezustandsfunktion CSCF vor, d. h. einen Teilnehmer anzumel­ den und dessen Berechtigung zu prüfen. Diese Prozeduren sind für ein sicheres Betreiben von z. B. paketorientierten 3GPP- Systemen jedoch unbedingt erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Anmelden einer Station an der Verbindungszustands- und/oder Dienstezustands-Steuerfunktion in einem paketorientierten Kommunikationssystems bzw. ein Kommunikationssystem zum Durchführen des Verfahrens vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. das Kommunikationssystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Das Verfahren bzw. das Kommunikationssystem bieten durch das Übertragen der Identifizierungsinformation eine einfache Mög­ lichkeit, eine Datenendeinrichtung bzw. Station an der Ver­ bindungszustands- und Dienstezustandsfunktion eines Paketda­ tennetzes zu Authentifizieren und zu Autorisieren.

Als Identifizierungsinformation die internationale Mobil- Teilnehmer-Identität bzw. -Nummer zu übermitteln, bietet eine besonders einfache Lösung, da diese bereits für alle Statio­ nen individuell zugeteilt ist und somit keine spezielle Iden­ tifizierungsinformation neu einzuführen ist.

Nachfolgend von der Verbindungszustands- und Dienstezustands- Steuerfunktion eine der Identifizierungsinformation entspre­ chende Zugriffsanforderung an eine Einrichtung und/oder Funk­ tion zur Berechtigungsfreigabe und/oder Gebührenerfassung zu übermitteln, bietet die einfache Möglichkeit, eine bereits vorgesehene Einrichtung bzw. Funktion für die Authentifizie­ rung/Autorisierung zu verwenden.

Daraufhin mit der Station Daten zur Authentifizierung und/oder Autorisierung der Station auszutauschen, ermöglicht eine direkte Anforderung konkreter Daten, die von der Station ohne die Zwischenschaltung unnötig vieler Einrichtungen lie­ ferbar sind.

Die Einrichtung bzw. Funktion zur Gebührenerfassung nach dem Empfang der erforderlichen Daten zur Authentifizierung und/oder Autorisierung eine der Identifizierungsinformation entsprechende Zugriffsbestätigung an die Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion übermitteln zu lassen, er­ möglicht eine direkte Freigabebestätigung an die Verbindungs­ zustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion.

Mit der Zugriffsbestätigung oder zusätzlich zu dieser an die Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion eine Information über Berechtigungen und/oder Beschränkungen der Berechtigung zu übermitteln, bietet die Möglichkeit für die anfragende Station nur bestimmte Ressourcen freizugeben. Be­ schränkungen können beispielsweise hinsichtlich des Radius oder Durchmessers des momentanen Aufenthaltsort auferlegt werden.

Nach der Authentifizierung und/oder Autorisierung der Station bei der Verbindungszustands- und Dienstezustands- Steuerfunktion können das Einbuchen und der Verbindungsaufbau in üblicher Art und Weise fortgesetzt werden. Es müssen keine weiteren Funktionen oder Einrichtungen angepasst oder einge­ führt werden.

Nach erfolgtem Einbuchen in der Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion kann die Station MS bzw. das Terminal beliebige Verbindungen aufbauen, insbesondere Verbindungen über beliebige Internet-Protokoll- Telephonieprotokolle.

Bei dem entsprechenden Kommunikationssystem ist die Funktion zur Bereitstellung von Teilnehmerdaten zur Gebührenerfassung vorteilhafterweise dem Heimat-Teilnehmer-Server untergeord­ net, dem auch das Heimatortsregister HLR und der Teilnehmer- Mobilitäts-Server untergeordnet sein können. Die Gebührener­ fassung selber erfolgt vorteilhafterweise in der Verbindungs­ zustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Funk-Kommunikationssystem mit ei­ ner Schnittstelle zu einem Paketdatendienst und

Fig. 2 ein Ablaufschema für den Verbindungsaufbau beim Einbuchen einer Funkstation in ein Kommunikations­ netz.

Das in Fig. 1 dargestellte Kommunikationssystem zeigt ein Funk-Kommunikationsnetz mit Einrichtungen, die einen Paketda­ tendienst GPRS ermöglichen. Als Beispiel für eine stationäre oder mobile Kommunikationsendeinrichtung ist eine mobile Sta­ tion MS eines mobilen Teilnehmers dargestellt, die über eine Luftschnittstelle V mit Einrichtungen eines terrestrischen UMTS-Funknetzes UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) bzw. dessen Basisstationssystems BSS mit ortsfesten Basissta­ tionen BS, Basisstationssteuerungen und Funknetz-Steuerein­ richtungen RNC drahtlos gekoppelt ist.

Die Verbindung zu einem paketorientierten Kommunikationsnetz GPRS-N, erfolgt seitens des UMTS-Funknetzes über die Funk­ netz-Steuereinrichtung RNC.

Zur Übertragung von Paketdaten zwischen der mobilen Station MS und einem Paketdatennetz PDN weist das Kommunikationsnetz GPRS-N einen oder mehrere Dienstenetzknoten SGSN und zumin­ dest einen damit in Verbindung stehenden Zugangsnetzknoten GGSN auf. Der Zugangsnetzknoten GGSN ist dabei über eine Schnittstelle Gi mit dem eigentlichen oder einem fremden Pa­ ketdatennetz PDN verbunden, während der Dienstenetzknoten SGSN an das Basisstationssystem BSS über eine Schnittstelle Gb angeschlossen ist. Mit anderen Worten, das Kommunikations­ system weist eine GPRS-Paketdatennetz-Architektur mit IP- basiertem Paketdatennetz GPRS-N und ein funkseitiges UMTS- Funknetz UTRAN für die Kommunikation mit mobilen und statio­ nären Funk-Stationen MS auf. Im Dienstenetzknoten SGSN befin­ det sich ein Packet-Relay, das die Schnittstelle Gb zum Ba­ sisstationssystem BSS auf die Schnittstelle T zum Zugangs­ netzknoten GGSN abbildet und die Datenpakete in beiden Rich­ tungen weiterleitet.

Für den Paketdatendienst GPRS existiert zunächst keine Ver­ bindung zu Paketdatendienst-Netzeinrichtungen oder einem Pa­ ketdaten-Zugangsnetz. Um einen Dienst zu nutzen, muss sich der mobile Teilnehmer bislang in einem ersten Schritt im Netz anmelden. Bei dieser Gelegenheit werden seine Identität und Berechtigungen hinsichtlich des allgemeinen Zugriffs auf den Datendienst GPRS überprüft. Im zweiten Schritt muß ein Paket­ datenprotokoll aktiviert werden. Das Paketdatendienst-Netz GPRS-N stellt daraufhin z. B. einen Tunnel T zwischen dem zu­ ständigen Dienstenetzknoten SGSN und dem gewünschten Zugangs­ netzknoten GGSN zum Paketdatennetz PDN bereit. Danach können über diesen Tunnel T Pakete zwischen dem Teilnehmer bzw. der mobilen Station MS und dem fremden Paketdatennetz PDN ausge­ tauscht werden.

Beim nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Verwaltung und Übertragung von Daten zumindest teilweise von einer Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF im Verbindungssteuerungs-Server CCS (Call Control Server) unterstützt oder gesteuert. Der Verbindungssteuerungs- Server CCS ist bei den derzeit geplanten Systemen dritter Ge­ neration mit dem Zugangsnetzknoten GGSN verbunden. Jedoch sind auch andere Verbindungen und Protokolle verwendbar.

In Fig. 2 ist ein beispielhafter Verbindungsaufbau zwischen einer verbindungsorientierten Station MS und dem Paketdaten­ netz GPRS-N skizziert. Die mobile Station MS bucht sich dabei z. B. in das Paketdatennetz PDN ein. Dabei wird von der Stati­ on MS in einem ersten Verfahrensschritt ein Verbindungsaufbau bei einem Funk-Kommunikationsnetz UMTS/UTRAN, in dessen Be­ reich sich die Station MS befindet, angefordert und an den Dienstenetzknoten SGSN weitergeleitet "MS anmelden/GPRS- Anmeldungsanforderung". Die Zwischenschritte von der Station MS zum Dienstenetzknoten SGSN werden nachfolgend nicht näher beschrieben.

Danach findet eine Authentifizierung zwischen mobiler Station MS und Dienstenetzknoten SGSN bzw. zwischen Dienstenetzknoten SGSN und Heimatregister HLR statt. Daraufhin werden der mo­ mentane Aufenthaltsort bzw. die Lokalisierung der mobilen Station MS und das Einsetzen der Teilnehmerdaten zwischen Dienstenetzknoten SGSN und Heimatregister HLR in bekannter Art und Weise durchgeführt. Es folgen die Anforderung einer Paketdatendienst-Verbindung durch die mobile Station MS an den Dienstenetzknoten SGSN und der Austausch von Sicher­ heitsinformationen zwischen diesen. Daraufhin erzeugen und bestätigen der Dienstenetzknoten SGSN und der Zugangsnetzkno­ ten GGSN eine Paketdatenverbindung über den Tunnel T, so dass der mobilen Station MS eine Verbindung zum Paketdatennetz PDN bereitgestellt ist. Entsprechend wird der mobilen Station MS von dem Dienstenetzknoten SGSN mitgeteilt, dass die Paketda­ tenverbindung aktivierbar ist.

Im nächsten Schritt fordert die mobile Station MS eine Regi­ strierung an einem entfernten Zugriffsserver (RAS/Remote Access Server) als Teil der Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF an, und zwar gemäß dem vorlie­ genden Ausführungsbeispiel durch Übermitteln der eigenen in­ ternationalen Mobil-Teilnehmer-Identität bzw. -Nummer IMSI an die Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF. Die Information welche Verbindungszustands- und Dien­ stezustands-Steuerfunktion CSCF anzusprechen ist, wird zuvor von dem Heimatregister HLR beim Schritt des Einsetzens der GPRS-Teilnehmerdaten mit übertragen.

Von der Verbindungszustands- und Dienstezustands- Steuerfunktion CSCF wird nun eine der internationalen Mobil- Teilnehmer-Identität IMSI entsprechende Zugriffsanforderung an eine Einrichtung bzw. Funktion zur Gebührenerfassung in Abhängigkeit der Authentifikation und der Autorisation AAA (Authentication Authorization Accounting) übermittelt. An­ stelle oder zugleich mit der Einrichtung bzw. Funktion zur Gebührenerfassung sollte auch eine Einrichtung bzw. Funktion zur Berechtigungsfreigabe einbezogen werden.

Daraufhin findet über die Verbindungszustands- und Dienstezu­ stands-Steuerfunktion CSCF ein direkter oder indirekter In­ formationsaustausch zwischen der Einrichtung zur Autorisie­ rung/Authentifizierung AAA und der mobilen Station MS statt, in dem die erforderlichen Daten ausgetauscht werden, die eine Authentifizierung und eine Autorisierung der mobilen Station MS bei der Einrichtung zur Autorisierung/Authentifizierung AAA ermöglichen.

Nach dem Empfang der erforderlichen Daten sendet die Einrich­ tung bzw. Funktion zur Autorisierung/Authentifizierung AAA eine der internationalen Mobil-Teilnehmer-Identität IMSI ent­ sprechende Zugriffsannahme bzw. Zugriffsbestätigung an die Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF. Der Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF werden somit die Authentifikation und Autorisation der Teilnehmer-Station MS bestätigt.

Daraufhin kann die Verbindungszustands- und Dienstezustands- Steuerfunktion CSCF in für sich bekannter Art und Weise mit dem Teilnehmermobilitätsserver UMS (User Mobility Server) die Mobilitäts-Management-(MM)-Verbindung aktualisieren und Teil­ nehmerdaten einsetzen lassen. Abschließend erfolgt von der Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF eine Bestätigung der Registrierung am entfernten Zugriffsser­ ver an die Station MS.

Bei dieser Art der Registrierung einer Station MS an der Ver­ bindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF wird insbesondere in der RAS-Registrierungsanforderungs- Nachricht eine Identifizierungsinformation mitgeben, welche die Authentifizierung der Station MS ermöglicht. Der Heimat- Teilnehmer-Server HSS (Home Subscriber Server) umfasst vor­ teilhafterweise die Funktion AAA zur Autorisierung, Authenti­ fizierung und optional zur Gebührenerfassung, das Heimatorts­ register HLR und den Teilnehmer-Mobilitäts-Server UMS. Diese Funktion AAA zur Gebührenerfassung kann dann eine zusätzliche Anfrage an die Station MS erforderlich machen, z. B. eine GSM- Authentifizierung/Autorisierung oder eine Nachfrage beim Dienstenetzknoten SGSN des Paketdatendienstes GPRS, ob dieser Teilnehmer bzw. diese Station MS schon über den Paketdaten­ dienst GPRS authentifiziert/autorisiert ist. Nach erfolgrei­ cher Authentifizierung kann die weitere Prozedur, insbesonde­ re UMTS-Prozedur, zwischen Heimat-Teilnehmer-Server HSS und Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF erfolgen. Nach erfolgtem Einbuchen in der Verbindungszu­ stands- und Dienstezustands-Steuerfunktion CSCF kann die Sta­ tion MS bzw. das Terminal beliebige Verbindungen aufbauen, insbesondere Verbindungen über beliebige Internet-Protokoll- Telephonieprotokolle.

Claims (10)

1. Verfahren zum Anmelden einer Station (MS) an der Verbin­ dungszustands- und/oder Dienstezustands-Steuerfunktion (CSCF) eines paketorientierten Kommunikationssystems (UMTS/GPRS),
wobei die Station (MS) eine Registrierung an einem entfern­ ten Zugriffsserver (RAS) der Verbindungszustands- und/oder Dienstezustands-Steuerfunktion (CSCF) anfordert, dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Anforderung der Registrierung am entfernten Zugriffsserver (RAS) eine Identifizierungsinformation (IMSI) mitgeben wird, welche die Authentifizierung und/oder Autori­ sierung der Station (MS) ermöglicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Identifizierungsinformation (IMSI) eine internationale Mobil-Teilnehmer-Identität oder -Nummer (IMSI) übermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem nachfolgend von der Verbindungszustands- und Dienstezustands- Steuerfunktion (CSCF) eine der Identifizierungsinformation (IMSI) entsprechende Zugriffsanforderung an eine Einrichtung und/oder Funktion zur Berechtigungsfreigabe und/oder Gebüh­ renerfassung (AAA) übermittelt wird.

4. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem daraufhin mit der Station (MS) Daten zur Authentifizierung und/oder Autorisierung der Station (MS) ausgetauscht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtung bzw. Funktion zur Gebührenerfassung (AAA) nach dem Empfang der erforderlichen Daten zur Authentifizie­ rung und/oder Autorisierung der Station (MS) eine der Identi­ fizierungsinformation (IMSI) entsprechende Zugriffsbestäti­ gung an die Verbindungszustands- und Dienstezustands- Steuerfunktion (CSCF) übermittelt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem mit der Zugriffsbestätigung oder zusätzlich zu dieser an die Verbindungszustands- und Dienstezustands-Steuerfunktion (CSCF) eine Information über die Berechtigung und/oder Be­ schränkungen der Berechtigung übermittelt wird.

7. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem nach der Authentifizierung und/oder Autorisierung der Station (MS) bei der Verbindungszustands- und Dienstezustands- Steuerfunktion (CSCF) das Einbuchen und der Verbindungsaufbau fortgesetzt werden.

8. Kommunikationssystem, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem vorstehenden Anspruch, mit
einem zumindest teilweise paketorientierten Kommunikations­ netz (UMTS/GPRS),
zumindest einer Station (MS), die über eine Schnittstelle (V) mit dem Kommunikationsnetz (UMTS) kommunizieren kann,
zumindest einer Verbindungszustands- und/oder Dienstezu­ stands-Steuerfunktion (CSCF) des paketorientierten Teils (GPRS) des Kommunikationssystems zum Steuern zumindest eines Teils von Diensten bei einer Verbindung der Station (MS) mit einem Paketdatennetz (PDN) über die Schnittstelle (V),
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (HSS) zum Authentifizieren und/oder Auto­ risieren der Station (MS) bei der Verbindungszustands- und/oder Dienstezustands-Steuerfunktion (CSCF) in Abhängig­ keit von einer beim Anfordern der Registrierung an einem ent­ fernten Zugriffsserver (RAS) übertragenen Identifizierungsin­ formation (IMSI).

9. Kommunikationssystem nach Anspruch 8, bei dem die Einrichtung (HSS) zum Authentifizieren und/oder Autori­ sieren mit der Verbindungszustands- und/oder Dienstezustands- Steuerfunktion (CSCF) direkt in Verbindung steht.

10. Kommunikationssystem nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Einrichtung (HSS) zum Authentifizieren und/oder Autori­ sieren eine Funktion zur Gebührenerfassung aufweist.