电信网络和用于基于时间的网络接入的方法

专利名称：电信网络和用于基于时间的网络接入的方法
技术领域：
本发明涉及电信领域。具体而言，本发明涉及电信网络和允许对所述电信网络的 接入(access)的方法。
背景技术：
过去几十年已看到对电信网络的数据容量的日益增长的需求。电信提供商已适配 (adapt) 了其网络以提供扩展的GSM服务(比如GPRS和3G服务)并且正在继续提供其它 服务以满足其客户的需求。电信提供商已尝试影响其客户的行为以便高效地使用网络资源。作为示例，现今 通常使用基于量的计费(可能地结合量上限)来提供移动数据预订，从而迫使客户考虑要 通过网络传输的数据量。然而，客户行为和/或终端数据传输的控制以及因此网络资源的 使用仍然受限。在本领域中存在对改进的电信网络和用于调节网络资源的使用的方法的需要。

发明内容
提出了 一种被配置用于给多个终端提供通信接入的电信网络。每个终端包括用于 接入所述电信网络的唯一标识符。唯一标识符优选地与终端的预订相关联，例如在终端中 可获得的SIM的标识符(IMSI)。电信网络包括寄存器、接入请求接收器和接入模块。寄存 器被配置用于将至少一个终端的唯一标识符与至少一个准许接入时间间隔或其等同物结 合存储，在所述准许接入时间间隔或其等同物期间允许所述终端的接入。接入请求接收器 被配置用于从所述终端接收对接入所述电信网络的接入请求。接入请求可以包含唯一标识 符或临时标识符。接入模块被配置用于如果在接入时间间隔或其等同物之外接收到所述接 入请求则拒绝所述终端的接入。也提出了用于这样的网络中的寄存器和服务控制实体。也提出了控制对电信网络的接入的计算机实施的方法。所述电信网络被配置用于 允许多个终端的接入，每个终端包括用于接入所述电信网络的唯一标识符。所述电信网络 包括寄存器，所述寄存器被配置用于将至少一个终端的唯一标识符与至少一个准许接入时 间间隔或其等同物结合存储。从所述终端接收用于接入所述电信网络的接入请求。接入请 求可以包含唯一标识符或临时标识符。在其它步骤中，使用所述唯一标识符来验证终端的 准许接入时间间隔。如果在所述时间间隔之外接收到所述接入请求，则拒绝所述终端对所 述电信网络的接入。也提出了计算机程序和用于包括被配置用于执行所述方法的程序代码部分的这 种计算机程序的载体。也提出用于系统和方法中的终端。应当明白，准许接入时间间隔的等同物包括拒绝接入时间间隔，该拒绝接入时间 间隔标识其间拒绝对接入电信网络的接入请求的时间间隔。
4
接入请求可以是电路交换的接入请求、分组交换的接入请求或者组合的请求。接入电信网络的步骤在例如3GGP TS 23. 060 (版本7)中被标准化。应当明白，可 以在各个接入阶段拒绝对电信网络的接入。请求网络接入的第一阶段典型地涉及包括若干 步骤的网络附着过程。优选地，通过拒绝终端的网络附着来拒绝对电信网络的接入。在这 个阶段的拒绝提供优化的资源节省。其它网络接入阶段涉及PDP上下文的建立。PDP上下文的建立可以被拒绝。尽管 先前的网络附着已经涉及网络资源的使用，但是禁止PDP上下文的建立防止电信网络的有 效使用并因此节省资源。应当注意，在3GGP TS 23. 015,V 7. 0. 0中已经描述了照此用于接 入电信网络的运营商确定的闭锁(barring) (ODB)。闭锁可能性允许网络运营商拒绝某些订 户对特定目的地的接入。通过提供指定在其间允许特定终端或终端组对电信网络的接入的一个或多个时 间间隔的选项，促进了对网络资源的使用的网络运营商规划与控制。在时间间隔期间拒绝 或阻止接入可以在各种情形下显出优势。具体而言，一些机器对机器(M2M)应用不要求立 即传送数据。如果防止这些应用在例如峰值负载时间期间索取一个或多个网络资源，则可 以节省网络资源。例如可以以较低的预订费用来提供这样的预订。M2M应用典型地涉及仅很少要求接入电信网络的成百个或成千个设备。示例涉及 在大型客户群的家中例如电量计的电子读取。权利要求2和13的实施例提供电信网络中的合适放置以使(一个或多个)终端 标识符和(一个或多个)相关联时间间隔的组合可用。权利要求3和14的实施例提供在其间允许/禁止对电信网络的接入的动态时间 间隔(以及可能的虚拟或隐式时间间隔)。这些实施例有助于网络资源的最佳使用。权利要求4和15的实施例提供网络资源的改进使用。权利要求5和16的实施例提供网络资源的改进使用。权利要求6和17的实施例提供向终端通知准许接入时间间隔的选项。这样的信 息应当仅被传输到所讨论的终端。此外，仅允许单一认证(authentication)节省了网络资 源并且节省了终端的功率。权利要求7和18的实施例确保是否允许接入(网络附着或建立PDP上下文)电 信网络的决定被嵌入在电信网络的低级别，例如在SGSN，以减少网络资源消耗。其它解决方 案，诸如在RADIUS服务器中实施准许接入时间规则，将要求若干网络功能、移动性管理和 建立分组数据协议(PDP)上下文，并且从而在将确定终端在准许接入时间间隔之外接入电 信网络的情况下不必要地消耗网络资源。权利要求8和19的实施例允许把信息传输到终端。这样的信息可以包括关于可 应用准许接入时间间隔的信息。可能地，信息可以包括用于控制终端操作的控制信息。控 制信息例如可以控制终端在其中预期网络负载为低的时间间隔期间登入。优选地为这个终 端执行认证过程。权利要求9和20的实施例提供在准许接入时间间隔期间的例如在GGSN的较高级 认证。下文中，将更详细地描述本发明的实施例。然而应当明白，这些实施例不可以被解 释为限制本发明的保护范围。


在附图中图1示出根据本发明实施例的电信网络的示意图；图2示出图1的电信网络的HLR、SGSN和GGSN ；图3A-3D示出使用图1的电信系统的方法的各个时序图；以及图4示出与图1的电信系统一起使用的终端的示意图。
具体实施例方式图1示出分组服务电信网络1结合多个终端A-D的示意图，所述终端可以接入电 信网络1以进行数据通信。电信网络1包括包含基站收发器3和基站控制器4的无线电接入网络2。无线电 接入网络连接到包含服务控制器实体5、寄存器6和提供对其它网络8的接入的网关7的移 动核心网络。服务控制器实体5可以是服务GPRS支持节点(SGSN)或另一实体。SGSN 5控制电 信网络1和终端A-D之间的连接。应当明白，电信网络可以包含多个SGSN，其中每个SGSN 通常连接到基站控制器3以使得它们可以经由若干基站3为终端提供分组服务。寄存器6可以是归属位置寄存器(HLR)或另一寄存器(诸如IMS的归属订户服务 器)O网关7可以是到例如互联网的GPRS网关支持节点(GGSN)。其它外部网络包括公 司网络或运营商的另一网络。GGSN 7经由核心网络连接到SGSN 5。终端A-D对电信网络1的接入涉及多个接入阶段。第一阶段涉及在其间终端A-D执行到电信网络1的附着的阶段。在这个阶段中， 执行各个通信步骤，包括认证步骤，如3GGP TS 23. 060 (版本7)中例证的。认证步骤执行 安全功能并且涉及认证三元组(GPRS)或认证五元组(UMTS)的交换。在后续的阶段中，可以建立分组数据协议(PDP)上下文以通过电信网络1承载业 务流。PDP上下文典型地包括在终端A和SGSN 5之间提供的无线电接入承载以及在SGSN 5和GGSN 7之间提供的交换分组数据信道或隧道。终端A和另一方之间的会话然后将被承 载在所建立的PDP上下文上。PDP上下文可以承载多于一个业务流，但是一个特定PDP上下 文内的所有业务流就其在电信网络1上的传输而言被以相同的方式处理。在操作中，终端A可以在网络附着阶段后在请求激活网络中的PDP上下文的消息 中指示用于选择某个外部网络8的参考点的接入点名称(APN)。SGSN 5可以把PDP上下文 创建请求发送到根据例如由终端A给出的接入点名称所选择的GGSN 7或者发送到SGSN 5 已知的默认GGSN。随后，通过在SGSN 5中分配由终端A和服务于订户接入点的GGSN 7所 使用的PDP上下文数据结构来激活PDP上下文。所述数据结构包含终端A的IP地址、终端 A的IMIS以及在SGSN5和GGSN 7 二者处的隧道ID。隧道ID是由GGSN 7所分配的识别与 特定PDP上下文有关的数据的号码。各个特征可以在通信会话期间由SGSN 5控制。这种控制可以基于与预定相关联 的且存储在HLR 6中的信息。信息可以从HLR 6获取(retrieve)到SGSN 5以允许在SGSN级别进行控制。具体而言且现在参考图2，HLR 6包含与每个终端A-D的预定相关联的唯一标识 符，例如存储在终端A-D的SIM中的IMSI。每个终端A-D已被分配了在其间将准许接入电 信网络1的时间间隔。在这个示例中，对于终端A和B，将在0800-1100pm之间准许接入。对于终端C，将 在0000-0500am之间准许接入。这些时间间隔通常是年中大多数天的非高峰间隔。成批的 终端可以被定义并且被分配特定的非高峰时间间隔。对于终端D，可变的时间间隔x-y根据 电信网络1所经历的或其所预期的网络负载进行调度。如果网络负载降到或预期降到特定 阈值之下，则准许终端D的接入。当然，所述时间间隔也可以涉及在其间拒绝对电信网络1的接入的时隙，即接入 拒绝时间间隔。多个时间间隔可以被分配给终端。为了控制电信网络1的资源的使用，SGSN 5包含用于执行下面更详细描述的操作 的若干模块。应当注意，这些模块中的一个或多个可以被实施为在处理器(未示出)上运 行的软件模块。SGSN 5还包含用于以对技术人员通常已知的方式执行这些操作的存储器和 储存器(未示出)。SGSN 5包括接入请求接收器20，其被配置用于从终端A-D接收对接入电信网络1 的接入请求。终端的接入请求包含在这个终端中可获得的SIM的IMSI。SGSN 5具有接入模块21，其被配置用于如果在该终端的(一个或多个)准许接入 时间间隔之外(或在接入拒绝间隔内)接收到接入请求则拒绝终端对电信网络1的接入。 接入拒绝可以涉及网络附着或PDP上下文的建立。此外，SGSN 5包含数据获取(retrieval)模块22。数据获取模块22被配置用于 从HLR 6获取数据，具体地是与从其接收到接入请求的终端A-D相关联的可应用接入准许 时间间隔。然而，应当明白，SGSN 5本身可以关于特定终端进行预先配置并因此已经包括 这些终端的(一个或多个)准许接入时间间隔。这对于静态终端而言可能尤其有利。SGSN 5也包括PDP上下文建立模块23和认证器24。SGSN 5也可以具有网络负载监视器25，其被配置用于监视电信网络1的网络负 载。网络负载信息也可以从其它源(例如电信网络1的其它SGSN或HLR)获得。网络监视 可以是实时的和/或基于使用数学模型和历史数据来获得适当负载期望值的预期网络负 载。现在将参考图3A-3D来描述电信网络1以及具体地是SGSN 5的操作。在图3A中，在步骤30中SGSN 5的接入请求接收器20接收在0700pm时来自终 端A的附着请求。为了能够处理这个附着请求，SGSN需要在终端中可获得的SIM的IMSI。 附着请求可以包含由SGSN分配给终端A的这个IMSI或P-TMSI。P-TMSI用来出于安全原 因而尽可能地防止通过无线电路径传输IMSI。如果终端A所提供的P-TMSI在SGSN中是 已知的，则SGSN能够得到IMSI。可替换地，对于终端A所提供的不为(新)SGSN所已知的 P-TMSI,IMSI由旧SGSN提供或根据新SGSN的请求由终端本身提供。在步骤31中IMSI由 数据获取模块22用来把准许接入时间间隔(0800-1100pm)从HLR 6获取到SGSN 5。准许接入时间间隔可以以各种方式从HLR 6传送到SGSN 5。附着请求30通常后接认证检查，步骤31。准许接入时间间隔可以用认证三元组或五元组而被传输到SGSN 5。网络附着阶段的认证过程通常后接位置更新过程。首先，更新位置请求32被从 SGSN 5传输到HLR 6。准许接入时间间隔也可以在后续的插入订户数据消息中从HLR 6传 输到SGSN 5 (步骤33)。网络附着阶段以去往终端A的附着接受消息结束(步骤34)。在结束网络附着阶段(其可以包括除了在先前段落中提及的之外的其它步骤) 后，建立PDP上下文。终端A在激活PDP上下文请求35中请求建立PDP上下文。不管获得准许接入时间间隔的方式如何，SGSN 5的接入模块确定接入请求是在准 许接入时间间隔之外接收到的。因而，不建立PDP上下文(由步骤36中的交叉号指示)。 在步骤37中向终端A通知拒绝。注意，在上面的情形下SGSN 5的认证器24可能已认证或可能尚未认证终端A。如 果响应于更新位置消息32而把准许接入时间间隔从HLR 6传输到SGSN 5，则请求认证。然 而，如果用认证三元组/五元组在SGSN 5中获得准许接入时间间隔，则不应当完成认证。如 果到终端A的拒绝消息37包含关于准许接入时间间隔的信息，则优选认证。SGSN 5包括或获得并保持失败接入请求的数据。这可以例如通过将时间间隔与终 端A的IMSI结合存储或者通过将终端A与某个时间指示结合临时标记来完成。同样包含或后接终端A的IMSI的、在窗口 0800-1100pm之外的时间上的另一接入 请求(步骤38)然后可以被直接拒绝(步骤39)。将不再执行认证。在图3B中，终端A的网络附着在0900pm时被接收。步骤40-45对应于步骤30-35。 由于网络附着请求现在在为终端A的接入而分配的时间间隔内，接入模块21控制SGSN 5 的PDP上下文建立模块23以建立与终端A的PDP上下文并且建立与GGSN 7的PDP隧道。 具体而言，步骤46涉及创建PDP上下文请求并且步骤47涉及以照此已知的方式的创建PDP 上下文响应。在步骤48中，用激活PDP上下文接受消息来通知终端A。终端A现在可以使 用例如其它网络8中的RADIUS服务器来遵循另一个认证过程(步骤49)。SGSN 5的网络负载监视模块25可以监视电信网络1的(一部分)的网络负载或 者输出预期的网络负载。网络负载可以与负载阈值进行比较以便评估在特定时间或时间间 隔低网络负载情形的存在。在图3C中，步骤50-53对应于图3A的步骤30_33。执行终端D的认证并且在步骤 54中，向终端D通知在其间预期低网络负载的时间间隔χ-y。该信息包括控制信息，所述控 制信息用于控制终端D以使得其在这样的低网络负载时间间隔中再次接入电信网络1 (步 骤55)。可以立即建立PDP上下文(步骤56-58)并且允许对RADIUS服务器的接入。如上面所提及的，拒绝对电信网络1的接入优选地在网络附着期间被执行。图3D 在步骤60中示出包含IMSI的终端A的网络附着消息。然后执行认证过程(步骤61)，其间 在SGSN 5处接收准许接入时间间隔。准许接入时间间隔和IMSI被存储在SGSN 5处。可 替换地，在位置更新过程(步骤62和63)中获得准许接入时间间隔。在步骤64中拒绝网 络附着。如上面所提及的，SGSN 5本身可以包括关于终端A的准许接入时间间隔的预先配 置的信息。可替换地，在步骤61中SGSN使用认证器24来认证终端A并且向终端A提供关 于准许接入时间间隔的信息。图4示出终端A的示意图。终端A包括用于与电信网络1通信的收发器模块70。终端A还具有接入请求模块71。接入请求模块被配置用于经由收发器模块70从电信网络 1接收关于准许接入时间间隔的信息并且仅在准许接入时间间隔内的时间上把接入请求传 输到电信网络。应当注意，上述的电信网络和系统特别适合于节省资源。可以存在其它影响终端 的接入行为的方法但是这些被认为浪费更多的资源。作为示例，网络提供商可以允许在所有时间上接入网络但是对于在非高峰时间之 外发送的数据收取(极)高费用。这没有给用户拆除到网络的连接(即PDP上下文)提供 动机。它仅提供不在昂贵的高峰时间期间发送数据的动机。然而，活动的PDP上下文仍然 消耗移动无线电和核心网络中的大量资源以及要求IP地址。它也要求终端附着到网络，意 味着所有种类的移动性管理特征应当处于适当的位置。而且，这种解决方案要求一种允许 在某些时间上收取较高费用的更复杂的计费系统。另一示例将包括按RADIUS服务器中的规则在峰值时间期间阻止终端的接入。然 而，在RADIUS服务器阻止接入之前已经消耗了网络资源。终端已经被允许附着到网络(意 味着SGSN将从HLR获取信息)，并且正在执行移动性管理功能。此外，已经允许终端建立 PDP上下文。如果RADIUS服务器将拒绝对接入外部数据网络的请求，则GGSN将不接受PDP 上下文，并且将拆除隧道。然而，如果不采取附加的措施，则到网络的附着将继续。
权利要求
一种电信网络，被配置用于给多个终端提供接入，每个终端包括用于接入所述电信网络的唯一标识符，其中所述电信网络包括 寄存器，被配置用于将至少一个终端的所述唯一标识符与至少一个准许接入时间间隔或其等同物结合存储，在所述准许接入时间间隔或其等同物期间允许所述终端的接入； 接入请求接收器，被配置用于接收接入请求并且用于从所述终端接收或确定用于接入所述电信网络的所述唯一标识符； 接入模块，被配置用于如果在所述时间间隔或所述其等同物之外接收到所述接入请求则拒绝所述终端的接入。
2.根据权利要求1的电信网络，其中所述电信网络包括蜂窝网络并且所述寄存器是蜂 窝电信网络的归属位置寄存器或归属订户服务器。
3.根据权利要求1或2的电信网络，其中所述电信网络包括被配置用于监视所述电信 网络的网络负载的网络负载监视器，并且所述电信网络被配置用于根据所述网络负载来适 配所述时间间隔或所述其等同物。
4.根据前面权利要求中的一项或多项的电信网络，其中所述接入模块被配置用于拒绝 到电信网络的网络附着。
5.根据前面权利要求中的一项或多项的电信网络，其中所述接入模块还被配置用于在 不认证所述终端的情况下拒绝接入。
6.根据前面权利要求1-4中的一项或多项的电信网络，还包括被配置用于响应于接收 到所述接入请求而授权所述终端的授权模块，并且其中所述接入模块还被配置用于在从所 述终端接收到其它接入请求时拒绝网络附着。
7.根据前面权利要求中的一项或多项的电信网络，其中所述电信网络包括服务控制器 实体，所述服务控制器实体包括所述接入请求接收器和所述接入模块，并且其中所述服务 控制器实体还包括被配置用于响应于接收到所述接入请求而从所述寄存器获取所述时间 间隔或所述其等同物的数据获取模块，并且其中所述接入模块被配置用于如果在所述获取 的时间间隔内接收到所述接入请求则拒绝到所述电信网络的网络附着或者拒绝建立与所 述终端的分组数据协议上下文。
8.根据前面权利要求中的一项或多项的电信网络，其中所述网络包括被配置用于响应 于所述接入模块拒绝对所述电信网络的接入而把接入拒绝信息传输到所述终端的服务控 制器实体。
9.根据前面权利要求中的一项或多项的电信网络，其中所述网络还包括到其它网络的 网关，所述接入节点被配置用于允许对所述终端的其它认证。
10.一种用于根据前面权利要求中的一项或多项的电信网络中的寄存器。
11.一种用于根据前面权利要求1-8中的一项或多项的电信网络中的服务控制器实体。
12.—种控制对电信网络的接入的计算机实施的方法，所述电信网络被配置用于允许 多个终端的接入，每个终端包括用于接入所述电信网络的唯一标识符，所述电信网络包括 寄存器，所述寄存器被配置用于将至少一个终端的所述唯一标识符与至少一个准许接入时 间间隔或其等同物结合存储，所述方法包括以下步骤-从所述终端接收用于接入所述电信网络的接入请求和所述唯一标识符；“使用所述唯一标识符来访问所述时间间隔或所述其等同物；“如果在所述时间间隔之外接收到所述接入请求，则拒绝所述终端对所述电信网络的 接入。
13.权利要求12的方法，其中所述电信网络是蜂窝网络并且所述寄存器是蜂窝电信网 络的归属位置寄存器或归属订户服务器。
14.根据权利要求12或13的方法，还包括以下步骤-监视所述电信网络的网络负载；以及-根据所述监视的网络负载来适配所述准许接入时间间隔或所述其等同物。
15.根据权利要求12-14中的一项或多项的方法，其中如果在所述时间间隔之外接收 到所述接入请求则拒绝所述终端对所述电信网络的接入的所述步骤包括拒绝到电信网络 的网络附着。
16.根据权利要求12-15中的一项或多项的方法，还包括在不认证所述终端的情况下 在所述电信网络中拒绝所述终端的接入的步骤。
17.根据权利要求12-16中的一项或多项的方法，还包括以下步骤-响应于接收到所述接入请求而在所述电信网络中认证所述终端；以及-响应于从所述终端接收到其它接入请求而拒绝所述终端的网络附着。
18.根据权利要求12-17中的一项或多项的方法，还包括以下步骤-在服务控制器实体处接收对所述电信网络的所述接入请求；_响应于接收到所述接入请求而从所述寄存器获取所述时间间隔或所述其等同物到所 述服务控制器实体；-如果在所述获取的时间间隔内接收到所述接入请求，则拒绝所述终端的网络附着或 者拒绝为所述终端建立分组数据协议上下文。
19.根据权利要求12-18中的一项或多项的方法，还包括除拒绝对所述电信网络的接 入之外把接入拒绝信息传输到所述终端的步骤
20.根据权利要求12-18中的一项或多项的方法，还包括在所述接入准许时间间隔期 间认证所述终端以接入其它网络的步骤。
21.一种用于控制对电信网络的接入的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括被 配置用于当在电信网络中运行时执行权利要求12-20的方法的软件代码部分。
22.—种载体，包含权利要求21的计算机程序产品。
23.一种用于根据权利要求1-9的电信网络中的终端，包括被配置用于从所述电信系 统接收消息的消息接收器，所述消息包括与所述准许接入时间间隔或所述其等同物有关的 信息，其中所述终端还包括被配置用于依据所述接入准许时间间隔把所述接入请求传输到 所述电信网络的接入请求模块。
全文摘要
本发明涉及一种被配置用于给多个终端提供接入的电信网络并因此提出一种方法。每个终端包括用于接入所述电信网络的唯一标识符。电信网络包括寄存器、接入请求接收器和接入模块。寄存器被配置用于将至少一个终端的唯一标识符与至少一个准许接入时间间隔或其等同物结合存储，在所述准许接入时间间隔或其等同物期间允许所述终端的接入。接入请求接收器被配置用于从所述终端接收接入请求和用于接入所述电信网络的所述唯一标识符。接入模块被配置用于如果在所述时间间隔或其等同物之外接收到所述接入请求则拒绝所述终端的接入。
文档编号H04W48/00GK101960886SQ200980106811
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月19日 优先权日2008年2月29日
发明者J·M·范卢恩, M·R·申克 申请人:皇家Kpn公司;荷兰应用自然科学研究组织