专利名称：一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法
技术领域：
本发明属于移动通信领域，尤其涉及一种移动通信家用室内基站接入及 管理方法。
背景技术：
根据ITU (国际电信联盟)的规定，第三代移动通信系统(3G)工作在 2000MHz或以上的频率，因此由于比第二代移动通信系统(2G)工作频率更 高，波长更短，使得无线电波的绕射和穿透能力减弱，空间损耗更大，因此 如何有效地达到第三代移动通信系统的信号有效覆盖，给用户提供随时、随 地的第三代移动通信服务带来了挑战；其次第三代移动通信要求给用户提供 高速、宽带的无线多媒体服务，因此对有限的频谱资源支持多用户的高速、 宽带无线业务和系统容量带来了挑战；由于第三代移动通信是为了满足高速 无线数据业务而设计的，根据第二代移动通信系统的丰富运营经验和第三代 移动通信的业务统计，在第三代移动通信系统中超过70%的业务将发生在 室内环境下。
基于此，家用室内基站(HNB)的概念已经悄然而起。其有别于移动通信 网络的地方在于支持第三代移动通信系统的Uu空中接口、有线端口是通 过室内已有的宽带网络接入到第三代移动通信系统的核心网。此种结构解决 了室内环境的限制、移动用户能够在室内独享资源获得移动宽带多媒体业 务。由于家用室内基站是针对家庭用户的室内设备，其数量非常庞大。因此 不能沿用一般电信接入设备的管理方式，其接入管理也需要重新进行考虑。
目前第三代移动通信系统对基站设备接入的管理方法主要是通过现有 的移动网络结构传送信息对基站设备进行直接管理。此种接入管理架构适合 现有的移动通信网。单从接口上来说，家用室内基站本身已经是一种IP网 络终端设备。因此也应该从IP设备管理的角度去考虑认证问题，IP设备的认证管理一般(如图1)所示。
对于IP网络上的设备，既可以通过动态主机配置服务器(DHCP Server) 的方式进行认证管理，也可以通过增加一个额外流程进行认证管理。如果通 过DHCP Server的方案进行认证管理，则要求终端设备的因特网协议(IP) 地址由DHCP Server分配。其过程为设备初始上电(复位)时，将首先向 本地的所有DHCP服务器广播(复位时为向某一指定的DHCP服务器单播)相 应的地址申请请求，其中该请求中携带有用户的相关认证信息(通过DHCP 消息中的Option字段)。当DHCP服务器收到该地址申请请求后，将首先依 据请求消息中提供的认证信息和本地保存的其它相关信息对设备进行认证， 认证通过后将给用户分配相应的IP地址。
运营商只是仅仅在接入承载层面对宽带用户进行安全认证(认证方式有 PPPOE、 DHCP+WEB和802. lx)。对于一般的家用IP网络设备，运营商并不进 行管理。之所以要对家用室内基站设备进行认证管理其原因在于虽然家用 室内基站表面上是一个IP终端设备，但却属于电信级业务设备，需要确保 它的安全合法性、防止恶意接入，以维护其它电信关口设备的安全。
在家用室内基站不集成路由器功能的情况下，即家用室内基站接入到家 用路由器时，因为IP地址稀缺的现实，运营商可能会采取由家用路由器直 接给家用室内基站分配私有IP地址的方式(如图10，图中DSLAM为ADSL 接入复用器，BRAS为宽带接入服务器)。即家用路由器充当了唯一DHCP服 务器的角色。这时即使釆用DHCP消息携带认证参数的方法，则可知此时对 于家用室内基站的认证管理也只能由家用路由器来完成。但由 一个家庭设备 (家用路由器)来认证另一个要接入到电信网络中的家庭设备的合法性，这显 然是不合实际的。因此在私有IP地址分配的情况下，对于家用室内基站设 备的认证管理只能采用增加额外的认证流程的形式来进行。
在部署了 IPV6(IP地址第六版)或家用室内基站本身集成了路由器功能 时，家用室内基站将被分配了公有IP地址。在此场景下，对于家用基站的 认证管理可以在给家用基站分配公有地址的DHCP Server中进行、也可以在 新增的专用认证管理服务器上进行。但这时如果采用专用认证流程对家用室内基站进行认证，显然可以减少对已有IP设备认证管理体系的影响。
综上所述可知，不管是对于公有IP地址分配场景还是私有地址分配场 景，对家用室内基站的认证管理都可以采用增加额外流程进行认证的形式。 同时为兼顾这两种地址分配方式的使用，必须采用对家用室内基站进行单独 认证管理的方式。
因此，解决家用室内基站的接入方式以及接入后的管理方法，已经成为 第三代移动通信系统必须面对的重要课题。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种移动通信家用室内基站的接入及管理的方 法，既要解决接入的方式，使不管给家用室内基站分配公有地址还是私有地 址时运营商都能对家用室内基站进行管理；同时又能够有效管理大量的室内
基站，减少移动和有线网络的负荷、提高效率，支持家用室内基站的位置迁 移。
本发明的发明目的通过以下技术方案来实现
一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法，其特征在于家用室内 基站通过有线宽带网络接入到接入控制器；并通过接入控制器与室内家用基 站网络中的归属服务器建立上下层次的信息互通关系，同时又通过该归属服 务器与其它接入控制器建立信息交换互通关系；通过一种层间查询以及同层 获取的形式进行信息交流。
通过一种层间査询以及同层获取的形式进行信息交流，当家用室内基站 地理位置发生迁移，从一个接入控制器的管辖区迁移到另外一个接入控制器 管辖区时，新的接入控制器会到位置迁移前的接入控制器获取家用室内基站 的相关信息，室内家用基站在无需人工干预的前提下进入新接入控制器管辖 范围内，实现家用室内基站的智能化迁移。
接入控制器接收到家用室内家庭基站的接入请求，该接入请求消息中携 带有位置迁移前家用室内家庭所在的接入控制器地址，且当前接入控制器中 本身并没有保存该家用室内家庭的相关信息，则当前接入控制器将依据该接入请求消息中携带的接入控制器地址到相应的接入控制器中获取家用室内 家庭的相关信息。
所述的管理方法是在家用室内基站设备发生跨接入控制器的位置迁移 并重新启动后，家用室内基站将首先连接到迁移前的拜访接入控制器，如果 该前拜访接入控制器不可用。则从接入控制器地址列表中选择一个地址，并 向该地址对应的接入控制器发送认证请求消息。
所述的管理方法是:在接入控制器判断收到的认证请求中的家用室内基 站设备标识不在自己的管辖控制范围内时，将按照该家用室内基站的地址特 征査找其对应的接入控制器地址并把该地址发送给家用室内基站。
所述的管理方法是家用室内基站在发送认证请求后如果接收的响应 消息中带有接入服务器的地址，则说明家用室内基站的当前位置并不受控于 该己经被访问的接入控制器，而是属于与响应消息中包含的地址对应的接入 控制器。因此家用室内基站使用该新的地址重新发送认证请求。
所述的管理方法是通过在归属服务器中适当设置家用室内基站IP地 址(或家庭IP地址)和对应的接入控制器之间的映射关系(哪些地址对应到 哪个接入控制器)，然后同步更新到各个接入控制器中去，从而可以使在一 个接入控制器中注册的家用室内基站能精确地转移到另外一个指定的接入 控制器中去。以达到通过最简单的操作来动态地调整各个接入控制器下所管 辖的家用室内基站的数目的目的。
所述的管理方法是接入控制器在接受一个家用室内基站的访问后，将 把自己的地址更新到归属服务器中该家用室内基站对应的数据条目。
所述的管理方法是
a) 家用室内基站设备启动时或复位时，将首先根据保存的接入控制器 地址向对应的接入控制器发送认证请求消息。接入控制器判断家用 室内基站的当前位置不属于自己的管辖范围，则将根据相应规则査 找家用室内基站当前位置所对应接入控制器地址。并把该地址通过 相应的响应消息返回给家用室内基站；
b) 接收到家庭室内基站的接入请求后，接入控制器判断家用室内基站的当前位置属于自己的管辖范围而且本地保存有该家用室内基站的 相关信息。接入控制器将根据认证请求消息中携带的信息以及本地 保存的相关信息对该家用室内基站进行认证。认证完成后接入控制 器将向家用室内基站回应相应的认证接受(在该消息中携带有接入
控制器地址列表)/拒绝消息；
c) 接收到家庭室内基站的接入请求后，接入控制器判断家用室内基站 的当前位置属于自己的管辖范围但该接入控制器当前本地没有保存 该家用室内基站的相关信息。则接入控制器将向归属服务器获取该 家用室内基站的信息以及其迁移前所属的接入控制器地址。获取到 地址后当前拜访接入控制器将到与地址对应的接入控制器中获取相 关的信息。认证成功后当前拜访接入控制器将给家用室内基站回应 相应的认证接受消息。同时将向归属服务器登记当前家用室内基站 所在的位置。
d) 接入控制器接收到家庭室内基站的接入请求，且该请求中携带有家 庭室内基站位置迁移前所属的接入控制器地址。然后接入控制器判 断家用室内基站的当前位置属于自己的管辖范围但其当前并没有保 存该家用室内基站的相关信息。则该接入控制器将根据该接入请求 消息中携带的接入控制器地址到相应的接入控制器中获取家庭室内 基站的相关信息。
e) 家用室内基站在向接入控制器重发规定次数的认证请求消息后还是 没有收到任何响应消息。则家用室内基站将从本地保存的接入控制 器地址列表中选择一个地址，并向该地址对应的接入控制器发送认 证请求消息。
f) 家用室内基站向其当前所属的拜访接入控制器发送规定次数的认证 请求消息后都没有收到响应。则家用室内基站将按一定的时间间隔 规则周期性地再发起另一轮认证请求。
g) 家用室内基站启动后将会周期性地从当前拜访接入控制器收到接入 控制器地址列表消息。该地址列表中的地址对应可用的接入控制器。方法，可完成家用室内基站的接入管理。优点如
1、 实现了对大量家用室内基站的合法性和识别的自主管理；
2、 通过分层管理方法达到降低网络负荷的目的；
3、 家用室内基站在同一个接入控制器的管辖范围内迁移位置时，其接 入管理直接由该接入控制器管理，无需归属服务器参与；
4、 家用室内基站发生接入控制器之间的位置迁移时，利用归属服务器 的功能，重新更新拜访接入控制器，将此家用室内基站的信息从位 置迁移前的接入控制器删除，并接入到新的接入控制器。此种接入 管理均在网络端完成，方法简单、方便，不需要人为操作；
5、 不管是对于家用基站的私有地址分配还是公有地址分配方案都使 用；
6、 不会对运营商现有IP设备管理造成任何影响；
7、 降低了广播风暴，优化了网络性能；
8、 因为没有对外的地址解析协议(ARP)和DHCP等广播消息，所以避免 了暴露家用室内基站设备的MAC地址；
9、 支持接入控制器发起的和家用室内基站发起的认证请求，并支持相 互认证。认证时采用挑战和响应的形式；
10、 接入控制器能监控家用室内基站的在线/离线状态；
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明
图1为一般IP设备网络认证管理结构示意图2为家用基站接入网络拓扑图3为位置迁移接入管理示意图4为设备信息分布管理图5为系统流程转移图6为迁移接入流程图；图7为迁移时获取拜访接入控制器地址流程图8为迁移前拜访接入控制器无效时处理流程图9为接入控制器列表定时更新流程图10为家用室内基站正常接入时的认证流程图11为IP地址分配流程图。
具体实施例方式
本发明家用室内基站接入管理方法的本质是通过定义一种专用的认证 流程来完成不管在家用室内基站是私有地址分配方案还是公有地址分配方
案时都可以使用的一种认证机制；定义一种接口以在家用室内基站接入时 用于周期性向家用室内基站更新可用的接入控制器地址列表；家用室内基站 发生跨接入控制器的位置迁移后，将首先使用位置迁移前所属的接入控制器 地址作为目的地址请求接入，在定时器超时之前没有收到相应的响应，则进 行重发处理，如果在规定的重发次数(称为一轮)内还没有收到响应，则家 用室内基站将按一定的周期开始下一轮重试，并且周期是随着尝试轮次的增 加逐渐变长的；当发生位置迁移后，如果家用室内基站向目的接入控制器发 送接入请求后一直没有收到响应，则在尝试一定的次数后，家用室内基站将 从本地保存的接入控制器地址列表中的选择一个地址作为目标接入控制器 地址，然后向该接入控制器发送认证请求；家用室内基站从源接入控制器收 到的认证响应消息指示需要向另外一个接入服务器进行重新认证，此时意味 着发生了位置的迁移，则家用室内基站将向在源接入控制器收到的认证响应 消息中给出的地址重新发送认证请求消息，如果收到认证响应消息并指示成 功，则认证结束；接入控制器收到认证请求时，将首先判断认证请求中的源 地址是否属于本接入控制器，如果属于本接入控制器则判断本接入控制器中 是否有该家用室内基站的信息，如果有则进行认证判别，之后回应相应的响 应消息，如果没有该家用室内基站的信息，则将向归属服务器请求该家用室 内基站的基本信息和位置迁移前的接入控制器地址，并根据归属服务器提供 的原接入控制器地址，从该地址对应的接入控制器获取该家用室内基站的相 关信息。如认证请求中的源地址不属于本接入控制器，则该接入控制器根据保存的地址映射规则査找到认证请求中的源地址所对应的接入控制器的地
址，并把该地址通过认证响应消息捎带给家用室内基站。
流程描述
a) 家用室内基站设备启动时或复位时，将首先向最后一次接入时保存的
地址所对应的接入控制器发送接入请求消息。接入控制器根据家用室 内基站的地址判断该家用室内基站当前所在位置不属于自己的管辖 范围。接入控制器将以家用室内基站的地址为索引去查找该家用室内 基站当前地址所属的接入控制器地址。并把该地址通过响应消息返回
给家用室内基站(如图7)。
b) 接收到接入请求后，接入控制器依据家用室内基站的当前地址判断该 家用室内基站当前在自己的管辖范围内，并且接入控制器本地也保存 有该家用室内基站的相关信息。则接入控制器将根据家用室内基站上 报的认证信息以及本地保存的相关信息对该家用室内基站进行认证， 认证完成后接入控制器将向家用室内基站回应相应的认证接受(在该 消息中携带有接入控制器地址列表)/拒绝消息(如图 10)。
c) 接入控制器判断当前家用室内基站在自己的管辖范围内但本地没有 保存该家用室内基站的相关信息，并且家用室内基站也没有在接入请 求消息中携带家用室内基站最后一次接入时所属的接入控制器地址。 接入控制器将向归属服务器获取该家用室内基站的信息以及其迁移 前所属的接入控制器的地址。获取到地址后接入控制器将到与所获取 到的地址对应的接入控制器中获取相关的信息。认证成功后接入控制 器将给家用室内基站回应相应的认证接受消息。同时将向归属服务器 登记当前家用室内基站所在的位置(如图6)。
d) 接入控制器判断当前家用室内基站在自己管辖范围内，但本地没有保 存该家用室内基站的相关信息，然而在收到的家用室内基站发送的接 入请求消息中携带了该家用室内基站最后一次接入时所属的接入控 制器的地址。当前接入控制器将依据该地址到相应的接入控制器获取 家用室内基站信息。认证成功后，接入控制器将给家用室内基站回应相应的认证接受消息。同时将向归属服务器登记当前家用室内基站所
在的位置。(如图8)。 e )家用室内基站获知(家用室内基站需要与最后一次接入时所属的接入 控制器交互才知道是否己经发生迁移)当前己经发生位置迁移，在向 目的接入控制器发规定次数的接入消息后还是没有收到任何响应消 息。家用室内基站将从本地保存的接入控制器地址列表中选择一个地 址作为目的接入控制器地址，并向接入控制器发送接入请求(图8)。
f) 家用室内基站在向最后一次接入时所在的接入控制器发送规定次数 的认接入请求消息后都没有收到响应。则家用室内基站将按一定的时 间间隔规则周期性地再次发起接入请求。
g) 家用室内基站启动后将会周期性地从当前拜访接入控制器收到接入 控制器地址列表消息。该地址列表中的地址指示可作为重定位代理的 接入控制器(如图9)。
本方法所提出的一种单独认证流程采用认证服务器分层布置的方式。该 方案的优点在于分层认证能够分担负荷，自适应能力比较好。在发生跨接 入控制器的位置迁移的情况下，不需要到新局做任何登记就可以重新使用。 同时在归属服务器上实时修改并更新家用室内基站的地址和接入控制器之 间的映射关系就可以重新分配各个接入控制器下的家用室内基站接入情况 (如图3所示，其中HNBi表示第i个家用室内基站，HNBdes表示当前描述 的家用室内基站)。
本专利所描述的家用室内基站的网络结构有别于现有的移动通信网络。 家用室内基站的固有特点是空中接口为满足3GPP标准的Uu接口，有线 端口是通过已有的各种有线接口的宽带传输网络经过接入控制器，再连接到 核心网设备(如图 2)。由于家用室内基站设备的数量将会非常多，因此采 用分层管理模式或扁平管理模式对整个网络的负荷以及效率会带来很大的 好处(如图4)。
对于接入控制器管理下的所有室内基站，其接入认证管理均在所属接入 控制器。当家用室内基站复位重启时，接入控制器会对其进行认证管理；当家庭室内基站发生跨接入控制器的位置迁移时，通过归属服务器和接入控制 器的信息交互，此家用室内基站仍能正常接入并获取业务。在此过程中并不 需要人为的干预，简化了设备接入的烦琐手续，做到了合法接入设备无论在 何处均能正常接入和工作。真正实现接入管理的智能化。
权利要求
1、一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法，其特征在于家用室内基站通过有线宽带网络接入到接入控制器；并通过接入控制器与室内家用基站网络中的归属服务器建立上下层次的信息互通关系，同时又通过该归属服务器与其它接入控制器建立信息交换互通关系；通过一种层间查询以及同层获取的形式进行信息交流。
2、 一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法，其特征在于当家用室内基站地理位置发生迁移，从一个接入控制器的管辖区迁移到另外一 个接入控制器管辖区时，当前拜访接入控制器能通过相关流程自动获取家 用室内基站的相关信息，在无需人工干预的前提下进入新接入控制器管辖 范围内，实现家用室内基站的智能化迁移。
3、 如权利要求1所述的一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法，其特征在于所述的管理方法是接入控制器接收到家用室内家庭基站的 接入请求，该接入请求消息中携带有位置迁移前家用室内家庭所在的接入 控制器地址，且当前接入控制器中本身并没有保存该家用室内家庭的相关 信息，则当前接入控制器将依据该接入请求消息中携带的接入控制器地址 到相应的接入控制器中获取家用室内家庭的相关信息。
4、 如权利要求1所述的一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法， 其特征在于所述的管理方法是在家用室内基站设备发生跨接入控制器 的位置迁移并重新启动后，家用室内基站将首先连接到位置迁移前的所连 接的接入控制器，如果该接入控制器不可用，则从本地保存的接入控制器 地址列表中选择一个地址，并向该地址对应的接入控制器发送认证请求消 息。
5、 如权利要求1所述的一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法， 其特征在于所述的管理方法是在接入控制器判断接收到的认证请求携 带的家用室内基站设备标识不在自己管辖控制范围内时，将按照该家用室 内基站的地址特征査找其对应的接入控制器地址并发送给家用室内基站。
6、 如权利要求1所述的一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法,其特征在于所述的管理方法是家用室内基站在发送认证请求后接收到 的响应消息中携带有其它接入服务器的地址，则表明家用室内基站的当前 位置并不受控于该已经被访问的接入控制器，而是属于与响应消息中包含 的地址对应的接入控制器，因此家用室内基站将使用该新的地址作为目的 接入控制器地址重新发送认证请求。
7、 如权利要求1所述的一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法， 其特征在于所述的管理方法是在归属服务器中适当设置家用室内基站 IP地址或家庭IP地址与对应的接入控制器之间的映射关系，然后同步更新 到各个接入控制器中去，从而使各个接入控制对室内家庭基站地址和该地 址所属的接入控制器之间的映射关系保持同步。
8、 如权利要求1所述的一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法， 其特征在于所述的管理方法是接入控制器在接受一个家用室内基站的 访问后，将把自己的地址更新到归属服务器中该家用室内基站对应的数据 条目。
9、 如权利要求1所述的一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法， 其特征在于所述的管理方法是a) 家用室内基站设备启动或复位时，将首先根据保存的地址向接入控 制器发送认证请求消息，接入控制器判断家用室内基站的当前位置不 在自己的管辖范围内，则将根据相应规则査找该家用室内基站当前位 置所对应的接入控制器的地址，并把该地址通过相应的响应消息返回 给家用室内基站；b) 接收到家用室内基站的接入请求后，接入控制器判断该家用室内基 站的当前位置属于自己的管辖范围，而且本地也保存有该家用室内基 站的相关信息，则接入控制器将根据认证请求消息中携带的信息以及 本地保存的相关信息对该家用室内基站进行认证，认证完成后接入控 制器将向家用室内基站回应相应的认证接受或拒绝消息；C)接收到家庭室内基站的接入请求后，接入控制器判断家用室内基站 的当前位置属于自己的管辖范围，但该接入控制器当前本地并没有保 存该家用室内基站的相关信息，然后接入控制器将向归属服务器获取该家用室内基站的信息以及其迁移前的位置所属的接入控制器的地 址。获取到地址后接入控制器将根据该地址到对应的接入控制器中获 取家用室内基站的相关信息，认证成功后接入控制器将给家用室内基 站回应相应的认证接受消息。同时将向归属服务器登记当前家用室内基站所在的位置；d) 接入控制器接收到家用室内基站的接入请求，且该请求中携带有家 用室内基站位置迁移前所属的接入控制器的地址，接入控制器判断家 用室内基站的当前位置属于自己的管辖范围，但接入控制器中当前并 没有保存该家用室内基站的相关信息，则接入控制器将根据接入请求 消息中携带的地址到相应的接入控制器中去获取和家用室内基站相关 的信息；e) 家用室内基站在向接入控制器重发规定次数的认证请求消息后还是 没有收到任何响应消息，则家用室内基站将从本地保存的接入控制器 地址列表中选择一个地址，并向该地址对应的接入控制器发送认证请 求消息；f) 家用室内基站向其当前所连接的接入控制器发送规定次数的认证请 求消息后都没有收到响应，则将按一定的时间间隔规则周期性再发起 另一轮认证请求；g) 家用室内基站启动后将会周期性地从当前拜访接入控制器收到接入 控制器地址列表消息，该地址列表中的地址标识了可用的接入控制器。
全文摘要
本发明涉及的一种移动通信家用室内基站的接入及管理方法，其特征在于家用室内基站通过有线宽带网络接入到接入控制器；并通过接入控制器与室内家用基站网络中的归属服务器建立上下层次的信息互通关系，同时又通过该归属服务器与其它接入控制器建立信息交换互通关系；通过一种层间查询以及同层获取的形式进行信息交流，即当家用室内基站地理位置发生迁移，从一个接入控制器的管辖区迁移到另外一个接入控制器管辖区时，新的接入控制器会到位置迁移前的拜访接入控制器获取家用室内基站的相关信息，室内家用基站在无需人工干预的前提下进入新接入控制器管辖范围内，实现家用室内基站的智能化迁移。
文档编号H04L29/06GK101447973SQ20071017102
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月27日 优先权日2007年11月27日
发明者孙飞雪, 张晓丽 申请人:杰脉通信技术(上海)有限公司;晨星半导体股份有限公司