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WA210001 WCDMA无线 网络信令流程
ISSUE 1.0
https://www.doczj.com/doc/eb1316544.html,
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学习完此课程，您将会： [ 了解UTRAN的网络结构 [ 了解UTRAN的一些基本概念 [ 了解无线网络的基本信令流程
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第一章 UTRAN网络结构和协议栈 第二章 UTRAN基本概念 第三章 基本信令流程
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UMTS体系结构
CN
Iu
UTRAN
Uu
UE
UTRAN CN UE
UMTS Terrestrial Radio Access Network Core Network User Equipment
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UTRAN体系结构
Core Network Iu RNS Iur RNC Iub Node B Iub Node B Iub Node B RNC Iub Node B RNS Iu
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Uu接口协议结构
GC
Nt
DC
Duplication avoidance GC C-plane signalling Nt DC UuS boundary U-plane information
RRC control control control control
control
L3 Radio Bearers
PDCP
PDCP BMC
L2/PDCP L2/BMC
RLC
RLC RLC
RLC RLC RLC
RLC RLC
L2/RLC
Logical Channels MAC L2/MAC Transport Channels PHY L1
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UTRAN地面接口的一般协议模型
l 接口协议结构的原
则是层与平面在逻 辑上相互独立，如 果需要，在将来的 协议版本协议层、 甚至一个平面内的 所有层可以改变。
Radio Network Layer
Control Plane Transport Network User Plane
User Plane Data Stream(s)
Transport Network Layer
Transport Network User Plane
Transport Network Control Plane ALCAP(s)
Transport Network User Plane
Signalling Bearer(s)
ALCAP(s) Bearer(s)
Data Bearer(s)
ATM Physical Layer
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RNC无线网络控制面处理协议
CN
RANAP
UE
RRC
RNC
NBAP
RNSAP
RNC
Node B
NBAP ：Node B Application Part RANAP：Radio Access Network Application Part RNSAP：Radio Network Subsystem Application Part RRC ：Radio Resource Control
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Iu-CS接口协议栈结构
控制面 无线 网络层 RANAP 用户面 Iu UP
传输 网络层
传输网络层用户面
传输网络层控制面 ALCAP
传输网络层用户面
A A
SCCP MTP3-B
B B
MTP3-B SAAL NNI
C
AAL2 PATH
SAAL NNI
ATM 物理层
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Iu-PS接口协议栈结构
控制面 无线 网络层 RANAP 用户面 Iu UP
传输 网络层
传输网络层用户面
传输网络层控制面
传输网络层用户面
A A
SCCP MTP3-B
B C
GTP-U UDP IP
SAAL UNI
AAL Type 5
ATM 物理层
ATM 物理层
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Iur接口协议栈结构
控制面 无线 网络层 RNSAP 用户面 Iur 数据流
传输 网络层
传输网络层用户面
传输网络层控制面 ALCAP
传输网络层用户面
A A
SCCP MTP3-B
B B
MTP3-B SAAL UNI
C
AAL2 PATH
SAAL UNI
ATM 物理层
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Iub接口协议栈结构
控制面
无线 网络层
NBAP
NCP CCP CCP
用户面
RACH FP FACH FP
传输 网络层
传输网络层用户面
传输网络层控制面 ALCAP
传输网络层用户面
A
SAAL UNI
B
SAAL UNI
C
AAL2 PATH
ATM 物理层
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PCH FP
DCH FP
小结
l 本章主要介绍了UTRAN网络的结构
和协议栈。
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第一章 UTRAN网络结构和协议栈 第二章 UTRAN基本概念 第三章 基本信令流程
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几个概念
l 几个概念：UTRAN, RAB，RB，RL l UTRAN：为非接入层（NAS）提供无线接入承载RAB的建立，维护、
释放等服务，以屏蔽NAS对于无线接入层特性的关注
RAB
UE RL
RB NodeB
RNC
CN
UTRAN
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几个概念
l RAB：The service that the access stratum provides to the non-
access stratum for transfer of user data between User Equipment and CN。
l RB：The service provided by the layer2 for transfer of user
data between User Equipment and Serving RNC
l RL：A "radio link" is a logical association between single User
Equipment and a single UTRAN access point. Its physical realization comprises one or more radio bearer transmissions
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UE的工作模式
l UE有两种基本的运行模式：空闲模式和连接模式 l 空闲模式：UE处于待机状态，没有业务的存在，UE和UTRAN
之间没有连接，UTRAN内没有任何有关此UE的信息；通过非接 入层标识如IMSI、TMSI或P-TMSI等标志来区分UE；
l 连接模式：当UE完成RRC连接建立时，UE才从空闲模式转移到
连接模式； 在连接模式下，UE有4种状态： Cell-DCH, Cell-FACH, CellPCH, URA-PCH
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UE在连接模式下的状态
l Cell-DCH：
UE处于激活状态，正在利用自己专用的信道进行通信，上下行 都具有专用信道，UTRAN准确的知道UE所位于的小区中
l Cell-FACH
UE处于激活状态，但是上下行都只有少量的数据需要传输，不 需要为此UE分配专用的信道，下行的数据在FACH上传输，上 行在RACH上传输，下行需要随时监听FACH上是否有自己的信 息，UTRAN准确的知道UE所位于的小区，保留了UE所使用的 资源，所处的状态等信息。
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UE在连接模式下的状态
l Cell-PCH
UE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，以便收听寻呼，因 此UE此时进入非连续接收，可有效的节电。 UTRAN准确的知道UE所位于的小区，这样， UE所位于的小区 变化后，UTRAN需要更新UE的小区信息。
l URA-PCH
UE上下行都没有数据传送，需要监听PICH，进入非连续接收， UTRAN只知道UE所位于的URA（UTRAN Registration Area， 一个URA包含多个小区），也就是说，UTRAN只在UE位于的 URA发生变化后才更新其位置信息，这样更加节约了资源，减 少了信令。
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UE状态示意图
URA_PCH URA_PCH
- 减少活动，DRX，节电
RRC connection
CELL_PCH CELL_PCH
CELL_DCH CELL_DCH
CELL_FACH CELL_FACH
- 专用信道 - Radio bearers传输业务
IDLE IDLE
- 高层信令触发 (CN) -侦听paging channel -小区重选
这些状态只用与UTRAN与UE， 对CN来说，这些状态是透明的
DEAD DEAD
- 搜索网络(PLMN) - “驻扎”小区(camp on)
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第4章位置更新 4.1 概述 在GSM系统中有三个地方需要知道位置信息，即HLR、VLR和MS。当这个信息发生变化时，需要保持三 者的一致，由位置更新流程实现。位置更新流程是位 置管理中的主要流程，总是由MS发起。 位置更新流程是一个通用流程，在如下三类位置更新流程中要使用到：正常位置更新、周期性位置更 新、IMSI附着位置更新流程。 正常位置更新用于更新网络侧对于MS的位置区信息，LOCATION UPDATING REQUEST消息中包含位置更新 流程的类型信息。 在网络侧VLR判定MS为未知用户时，会启动正常位置更新流程，作为MM连接建立请求的响应。
为限制位置更新尝试次数，位置更新失败时要使用位置更新attempt counter 计数器。在MS开机或SIM卡刚插入时，该计数器清零。 MS中要保持一个"forbidden location areas for roaming"表和一个"forbidden location areas for regional provision of service"表。MS关机或SIM 卡拔出时，将这两个表删除。当MS收到位置更新拒绝消息，其原因值为"Roaming not allowed in this location area"或"Location Area not allowed"时，从BCCH上收到的LAI信息触发位置更新请求的LAI要加到相应的表中。这两个表的容量至少要有10个表项，当表项数目超过表的容量时，最早的表项内容删除。 成功的进行位置更新后，MS在SIM卡中置UPDATED 状态位（UPDATED状态表明最后一次位置更新请求成
GSM BSS信令消息诠释——位置更新流程
目录 位置更新流程信令消息诠释 (4) 1.信令流程 (4) 2.信令流程详解 (4) (1).Channel Request (4) (2).Channel Required (7) (3).Channel Activation (7) (4).Channel Activation Acknowledge (9) (5).Immediate Assignment Command (10) (6).SABM(Set Asynchronous Balanced Mode)帧 (13) (7).UA(Unnumbered Acknowledgement)帧 (14) (8).Establish Indication (14) (9).CR(Call Request)(CMP L3 Information) (17) (10).CC（Call Confirm） (19) (11).Location Updating Accept (19) (12).Location Updating Reject (19) (13).TMSI Reallocation Complete (20) (14).Clear Command (20) (15).Clear Complete (20) 附录1：Element Identifier (21) 9.3 Other Information Elements (21) 9.3.1 Channel Number (22) 9.3.2 Link Identifier (23) 9.3.4 BS Power (25) 9.3.5 Channel Identification (25) 9.3.6 Channel Mode (25) 9.3.7 Encryption information (27) 9.3.8 Frame Number (28) 附录2：MS Power Class and Level (28) 4.1Output power (29) 4.1.1Mobile Station (29) 附录3：Channel Description (1) 附录4：Message Type (7) 10.4Message Type (7)
位置更新流程详解 一位置更新在NAS 层中位置和作用 三层业务请求 当BSC收到建立指示后便向MSC发出第一条三层业务请求消息（COMPLETE L3 INFO），具体说该消息为： 位置更新请求（LOCATION UPDATE REQUEST） CM业务请求（CM SERVICE REQUEST） 寻呼应答（PAGING RESPONSE） IMSI分离（IMSI DETACH） 移动性管理程序（MM）公共程序包括： 鉴权程序 识别程序 TMSI再分配程序 IMSI分离程序 位置更新属于MM的特定程序 2 位置更新基本概念 2.1.位置更新涉及的参数及定义： MCC MNC LAC 3位数字3位数字最大16Bit MCC：移动国家码中国460 MNC：移动网号移动01 联通02 LAC：位置区号码 注意：LAI与LAC的区别，其中位置更新中使用的是LAI。 LAC将在每个小区广播信上的系统消息中发送 message 3:小区识别CELLID+LAI区识别+控制信道描述 +小区选择+小区选择参数+RACH控制参数 message 4AI区识别+小区选择参数+RACH控制参数 +CBCH信道描述+CBCH移动配置 https://www.doczj.com/doc/eb1316544.html,C位置区划分原则： 保证不会产生寻呼负荷过高的前提下尽量降低位置更新次数。
https://www.doczj.com/doc/eb1316544.html,C位置区设置经验： 位置区设置过小，移动台位置更新过程增多，系统信令流量增大。 位置区设置过大，寻呼信道负荷过重，同时也将增加Abis接口上的信令流量。 4.强制登记：当移动台进行小区重选后，发现SIM卡中位置区与小区广播的位置区（LAI）不同时，移动台需把这种变化通知给网络。 当称动台由一个位置区移动到另一个位置区时，必须在新位置区进行登记，也就是说当移动台发现存储器中的LAI与接收到的当前小区的LAI不同，就需进行位置更新。 3 位置更新分类（根据网络对位置更新的标识不同）： 正常位置更新（越位置区位置更新） 周期性位置更新（T3212更新） IMSI附着（用户开机时进行） 注：位置更新请求（LOCATION UPDATING REQUEST）中位置更新类型信息单元将分别指示进行何种类型的位置更新。 3.1 正常位置更新（越位置区位置更新） -启动原因： VLR中MS的状态未知 MS从一个LAI小区重选至另外一个LAI小区 -VLR内部位置更新 VLR内部位置更新不需要提供IMSI号码，在VLR中进行，不需要通知HLR. 位置更新请求[1] 在初始化过程中，MS向网络发送的SABM帧携带的初始化报文中注明接入原因为位置更新请求（LOCATION UPDATING REQUEST），并携带MS的TMSI号码及LAI号码，并标注为正常位置更新。 位置更新消息[2] MSC收到MS发送的位置更新请求后，将向VLR发送位置区更新（MAP UPDATE LOCATION AREA）消息。 位置更新处理[3] VLR收到位置更新消息后进行位置更新处理，VLR将更新MS位置消息并存储新的LAI 号码，并根据需要给移动台分配一个新的TMSI号码（此时进入TMSI再分配程序）。 注意：此时TMSI再分配命令也可以不携带新的TMSI号码，MS将使用以前的TMSI号码。 位置更新确认消息[4] 当收到MS发送给网络的TMSI再分配完成消息后，VLR将向MSC发送位置区更新确认（MAP UPDATE LOCATION AREA ACK）消息。 位置更新接受消息[5] MSC收到该消息后则向MS发送位置更新接受消息（LOCATION UPDATE ACCEPT），之后释放信道，完成位置更新
（流程管理）位置更新具体信令流程
位置更新 4.1 概述 于GSM系统中有三个地方需要知道位置信息，即HLR、VLR和MS。当 这个信息发生变化时，需要保持三者的壹致，由位置更新流程实现。位置 更新流程是位置管理中的主要流程，总是由MS发起。 位置更新流程是壹个通用流程，于如下三类位置更新流程中要使用到：正 常位置更新、周期性位置更新、IMSI附着位置更新流程。 正常位置更新用于更新网络侧对于MS的位置区信息， LOCATIONUPDATINGREQUEST消息中包含位置更新流程的类型信息。 于网络侧VLR判定MS为未知用户时，会启动正常位置更新流程，作为 MM连接建立请求的响应。 为限制位置更新尝试次数，位置更新失败时要使用位置更新 attemptcounter计数器。于MS开机或SIM卡刚插入时，该计数器清零。 MS中要保持壹个"forbiddenlocationareasforroaming"表和壹个 "forbiddenlocationareasforregionalprovisionofservice"表。MS关机 或SIM卡拔出时，将这俩个表删除。当MS收到位置更新拒绝消息，其 原因值为"Roamingnotallowedinthislocationarea"或 "LocationAreanotallowed"时，从BCCH上收到的LAI信息触发位置更 新请求的LAI要加到相应的表中。这俩个表的容量至少要有10个表项， 当表项数目超过表的容量时，最早的表项内容删除。 成功的进行位置更新后，MS于SIM卡中置UPDATED状态位（UPDATED 状态表明最后壹次位置更新请求成功，同时此时LAI、TMSI，加密的密钥 和加密序列号均应该保存于SIM卡中），且存储新的位置区信息。 4.2 位置更新流程 正常位置更新、周期性位置更新和IMSI附着位置更新流程基本相同（不 同之处于下面各小节中详细描述），流程如下图： 图4-1位置更新流程 (1) MS于空中接口的接入信道上向BTS发送ChannelRequest（该消 息内含接入原因值为位置更新）；
Issue 3.3 课程说明 课程介绍 GSM通信流程包括两方面的内容：呼叫基本流程，信令基本流程。其中，呼叫流程主要包含：移动主叫流程，移动被 叫流程，汇接呼叫流程。信令基本流程主要包含：鉴权流程，位置登记流程，呼叫重建流程，BSC内部切换流程，BSC 间切换流程，MSC间切换流程，移动始发短消息流程，移动终结短消息流程，定向重试流程。 这些流程从系统的角度描述了移动用户经常发生的行为，描述了GSM的几个组成部分在呼叫流程、信令流程中的相互 关系，对移动性特征做重点说明。 课程目标 本课程的重点是介绍GSM系统的协同工作过程，涉及内容包含：呼叫、位置更新、切换、短消息。对流程的介绍突出 了移动特征，具体的信令细节本课程不做描述，可以参考ETSI的GSM规范获得更加详细的内容。 通过学习本课程，可以基本掌握： ?移动用户做位置登记的信令过程； ?移动用户做主叫的信令过程； ?移动用户做被叫的信令过程； 1
Issue 3.3 ?MSC做汇接呼叫的信令过程； ?BSC内切换信令过程； ?BSC间切换的信令过程； ?MSC间切换的信令过程； ?呼叫重建的信令过程； ?定向重试的信令过程。 对这些信令流程学习之后，对GSM系统的原理会有更加深刻的了解，对每个功能实体（MS，BTS，BSC，MSC，VLR， HLR）的功能有更加深刻的体会。 相关资料 ETSI关于GSM的规范，主要是：GSM0408，GSM0808，GSM0902。 2
Issue 3.3 第一节呼叫过程的信令分析 对一次发生在移动用户间的呼叫来说，信令流程可以分为三个相对独立的部分： ?主叫移动用户部分 ?被叫移动用户部分 ?拆线部分 1.1 主叫信令流程 移动用户做主叫时的信令过程从MS向BTS请求信道开始，到主叫用户TCH指配完成为止。一般来说，主叫经过几个大 的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，取被叫用户路由信息阶段。 ?接入阶段主要包括：信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务请求等几个步骤。经过这个阶段，手机 和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。 ?鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立等几个步骤。经过这个阶 段，主叫用户的身份已经得到了确认，网络认为主叫用户是一个合法用户，允许继续处理该呼叫。 ?TCH 指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。经过这个阶段，主叫用户的话音信道已经确定，如果在后面被叫 接续的过程中不能接通，主叫用户可以通过话音信道听到MSC的语音提示。 3
位置管理的主要流程 位置管理的主要流程是位置更新。根据位置更新情况的不同，可分为如下几种：普通位置更新、周期性位置更新、IMSI附着、联合位置更新。 1．普通位置更新 普通位置更新指移动台在开机或移动过程中，收到的位置区标识与移动台中存储的位置区识别不一致时，移动台发起位置更新请求通知网络更新该移动台的位置区识别。 根据位置更新请求消息中位置区是否属于同一MSC Server/VLR的位置区，是否需要IMSI参与，位置更新流程分为：同一个MSC Server/VLR区域内部的位置更新、跨越不同MSC Server/VLR区域的使用IMSI发起的位置更新、跨越不同MSC Server/VLR区域的使用TMSI发起的位置更新。 （1）同一个MSC Server/VLR区域内部的位置更新（仅涉及VLR） 同一个MSC Server/VLR区域内部的位置更新（仅涉及VLR） ①MS发起位置更新请求LOCATION UPDATING REQUEST，消息中携带MS的TMSI/IMSI、LAI号且注明是普通位置更新类型。 ②MSC Server向VLR发送位置区更新UPDATE LOCATION AREA消息。 ③VLR发起鉴权、加密流程，该流程可选。 ④VLR进行位置更新处理，更新MS的位置消息，存储新的LAI号，并向MSC Server发送位
置更新确认消息UPDATE LOCATION AREA ACK。 ⑤MSC Server向MS发送位置更新接收消息LOCATION UPDATING ACCEPT，同时携带TMSI号码。 ⑥MSC Server释放信道资源，完成位置更新流程。 （2）跨越不同MSC Server/VLR区域的位置更新（不能从PVLR取得用户数据） MS从MSC Server-A的一个位置区（LAI-1）移动到MSC Server-B的一个位置区（LAI-2）, 当MS进入新的VLR或MS首次登录，或相关网络数据丢失，此时MS使用IMSI发起位置更新。 跨越不同MSC Server/VLR区域的位置更新（IMSI更新） ①MS移动到MSC Server-B的位置区（LAI-2），监听BCCH信道的新位置区信息，发现和SIM卡上的MSC Server-A的位置区（LAI-1）信息不同。 ②MS向MSC Server-B发送带IMSI的位置更新请求消息LOCATION UPDATING REQUEST。 ③VLR-B发起D接口位置更新消息UPDATE LOCATION。 ④HLR向PVLR发删除位置消息CANCEL LOCATION，PVLR收到消息后删除该MS的所有消息，并向HLR回送删除位置确认消息。
实验二位置更新实验.. 一、实验目的 1、了解移动通信网络中移动性管理的作用及其实现。 2、掌握VLR内部位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表的影响。 3、掌握跨VLR位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表、HLR参数列表的影响。 二、实验原理 移动性管理的实验，主要是让学生了解两种位置更新的信令流程以及对应的VLR和HLR参数的改变。这两种位置更新是VLR内的位置更新和跨VLR的位置更新。本节将介绍移动通信网中移动性管理的作用；VLR内部位置更新和跨VLR位置更新的原理及其信令流程。 1、移动通信网中移动性管理的作用 同固定网络相比，移动通信网络中的用户总是处于不断运动状态的，其位置是不固定的。当有电话用户要同某移动用户通话时，移动通信网络必须能够知道此移动用户目前的大概位置，从而顺利地寻呼到此用户。即移动通信网络要始终跟踪移动用户的位置，这项工作就是由移动通信网络中的移动性管理功能块实现的，它是移动网络所特有的。 为了确认移动台（MS）的位置，每个GSM PLMN（GSM公共陆地移动网络）的覆盖区都被分为许多个位置区（LA），一个位置区可以包含一个或多个小区。一个MSC控制区域可以分为多个位置区，也可以一个MSC控制域就是一个LA。当移动台由一个位置区移动到另一个位置区时，必须在新的位置区进行登记，也就是说一旦移动台出于某种需要或发现其存储器中的LAI与接收到当前小区的LAI号发生了变化，就必须通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息。这个过程就是位置更新。当移动台从一个小区进入另一个小区，如果新旧小区处于同一个位置区，移动台是不需要进行位置更新的。只有新旧小区不处于同一个位置区的时候，才触发位置更新过程。用于标识移动台当前所处位置域的标识LAI会存储在目前移动台所处区域的MSC/VLR中的VLR访问位置寄存器数据库中。 当移动台的位置区改变的时候，而且新旧两个位置区是由相同的MSC/VLR控制的时候，进行的就是VLR内部的更新，这时候VLR中有此移动台的记录，接收到移动台的位置更新请求的时候，VLR只是将记录中的LAI项修改成新的位置区的LAI，不需要通知HLR。以上过程称为VLR内的位置更新过程。当移动台的位置区改变的时候，若新旧两个位置区处于不同的MSC/VLR控制的时候，进行的位置更新就是跨VLR的位置更新。比如当移动台从归属交换局（MSC-H）覆盖范围移动到被访交换局（MSC-V）覆盖范围时，就是通常所说的漫游，这时的位置更新过程就属于跨VLR的位置更新。这个更新过程就比较复杂。新的VLR通过移动台的IMSI知道移动台的HLR地址，新的VLR将向移动台的HLR通知移动台的位置改变。若HLR检测到MS在新的VLR中有权限，将记录新的VLR号，并向旧VLR（PVLR）发送消息删除MS的“位置消息”。这样HLR就获得了MS的最新位置信息。新的VLR继续对MS进行鉴权和TMSI再分配。 在实验一中提到，GSM网络位置更新程序包括三类：IMSI附着、周期性位置更新和正常位置更新。本节实验中进行的VLR内部的位置更新和跨VLR位置更新就属于正常位置更新。即移动台前后所处的位置域不相同。 2、VLR内部位置更新的原理及其信令流程
1. 概述 作为一名网优工程师, 需要牢牢掌握一个完整呼叫的信令流程. 我们做GSM优化, 主要是对Um口要把握的更深些. 尤其是Layer3信令－也就是我们平常做路测的工程师说的层3信令。关于层3信令，可以参考GSM规范04.08. 对层3信令的准确理解,可以帮助我们快速分析和定位网络问题. 2. 理论部分 2.1一次完整的主叫流程（含切换） IDLE： DL: SYSTEM INFORMATION TYPE 1：包括小区信道描述和RACH控制参数 DL: SYSTEM INFORMATION TYPE 2（2bis，2ter）：邻小区BCCH频点描述，RACH 控制信道，允许的PLMN（扩展邻小区BCCH频点描述+RACH控制信道；扩展邻小区BCCH频点描述2） DL: SYSTEM INFORMATION TYPE 3：CI，LAI，控制信道描述，小区选择，小区选择参数，RACH控制参数 DL: SYSTEM INFORMATION TYPE 4：LAI，小区选择参数，RACH控制参数，CBCH 信道描述，CBCH移动配置 DL: SYSTEM INFORMATION TYPE 7：小区重选参数 DL: SYSTEM INFORMATION TYPE 8：小区重选参数 UL: Channel request DL: Immediate assignment（SDCCH） 试呼： UL:CM service request（如果后面直接收到System Information Type1，则视为起呼失败） DL: CM service Request DL: CM service accept DL: AUTHENTICATION REQUEST UL: AUTHENTICATION RESPONSE DL: CIPHER MODE COMMAND UL: CIPHER MODE COMPLETE DL: TMSI REALLOCATION COMMAND UL: TMSI REALLOCATION COMPLETE UL: SETUP DL: CALL PROCEEDING DL: ASSIGNMENT COMMAND UL: ASSIGNMENT COMPLETE （TCH） DL: ALERTING 成功起呼： DL: CONNECT（呼叫成功的标志,） UL: CONNECT ACKNOWLEDGE DL: SYSTEM INFORMATION TYPE 5（5bis，5ter）：邻近小区BCCH频点描述（扩展邻近小区BCCH频点描述） DL: SYSTEM INFORMATION TYPE 6：CI，LAI，小区参数设置
立即指配(RR连接)结束后，将向网络发送三层业务请求。 #p0w-E0U'|9J0j x.^-[ D 三层业务请求 当BSC收到建立指示后便向MSC发出第一条三层业务请求消息（COMPLETE L3 INFO），具体说该消息为：&`6J-C5z:p(b3A 位置更新请求（LOCATION UPDATE REQUEST）'m ~!v/}9Y9t4N1v ? CM业务请求（CM SERVICE REQUEST）MSCBSC 移动通信论坛-b$s U#d3h*@2O3?%x 寻呼应答（PAGING RESPONSE） IMSI分离（IMSI DETACH） 移动性管理程序（MM）公共程序包括：移动通信通信工程师的家园通信人才求职招聘网络优化通信工程出差住宿通信企业黑名单m9i/X:S;q6e 鉴权程序 识别程序&D1D&K4u4c&P'_0U TMSI再分配程序6K.\7h1V9s,L.b9w4{3~ IMSI分离程序 位置更新属于MM的特定程序7O&D.I'n5g9D f www.ms cbs c.c om.u:U3e4Q9t!j 位置更新涉及的参数及定义：MSCBSC 移动通信论坛$Z4Y#P%X,D A,Y 移动通信通信工程师的家园通信人才求职招聘网络优化通信工程出差住宿通信企业黑名单9d/u,n/B4o/z5Z!{ LAI（位置区识别码）结构示意图www.msc bsc.c om;R/`2x h:J-L#N+D MCC MNC LAC 3位数字3位数字最大16Bit $Y/W+n/Y g.e(g"] MCC：移动国家码中国460 MNC：移动网号移动01 联通02 LAC：位置区号码 注意：LAI与LAC的区别，其中位置更新中使用的是LAI。移动通信通信工程师的家园通信人才求职招聘网络优化通信工程出差住宿通信企业黑名单5`7?%a#{)N+e LAC将在每个小区广播信上的系统消息中发送
目录 第4章位置更新.....................................................................................................................4-1 4.1 概述...................................................................................................................................4-1 4.2 位置更新流程.....................................................................................................................4-1 4.2.1 周期性位置更新......................................................................................................4-3 4.2.2 IMSI附着位置更新流程...........................................................................................4-4 4.2.3 正常位置更新流程...................................................................................................4-4 4.3 BSC内部处理流程.............................................................................................................4-8
信令过程表 通话建立（主Page—1、被叫P—2、紧急呼叫P—3）、呼叫释放（手机先挂、后挂P—4）、位置更新P—5、呼叫重建P—5、DTMF协议控制P—6 通话建立（手机作主叫） 信令过程说明 RR层连接建立RACH—UL：CHANNEL _REQUEST内容：建立原因和随机参考值（RAND） 原因：MS发起呼叫、紧急呼叫、呼叫重建和寻呼 响应等； RAND：有5 位，用来区别不同MS所发起的请求。AGCH—DL：IMMEDIA TE_ASSINGMENT 在Um接口建立MS与系统间的无线连接（分配 SDCCH） RR连接建立 MM层连 接的建立 CCCH—UL：CM SERVICE_REQUEST 请求业务如电路交换连接、短信业务等 SDCCH—DL：AUTH_REQUEST 鉴权请求 SDCCH—UL：AUTH_RESPONSE 鉴权响应 SDCCH—DL：CIPHERING_REQUEST 加密命令 SDCCH—UL：CIPHERING_COMPLETE 加密完成 CC层连接的建立SDCCH—UL：SETUP 请求建立呼叫 内容：呼叫请求的业务种类及MS发送方式、编码 标准等 SDCCH—DL：CALL _PROCEEDING SDCCH—DL：ASSIGNMENT_COMMAND SDCCH—UL：ASSIGNMENT_COMPLETE 系统接受请求后开始处理呼叫 分配TCH 分配确认 SDCCH—DL：ALERTING 振铃音 SDCCH—DL：CONNECT 用户摘机或连接消息 SDCCH—UL：CONNECT_ACKNOWLEDGE 连接确认，表示MS接受连接 通话建立（手机作被叫） RR层连接建立CCCH—DL：PAGING_REQUEST 呼叫请求，触发信道接入 内容：被叫用户的TMSI、IMSI等 RACH—UL：CHANNEL _REQUEST内容：建立原因和随机参考值（RAND） 原因：寻呼响应、紧急呼叫、MS发起呼和 呼叫重建叫等； RAND：有5 位，用来区别不同MS所发起 的请求。 AGCH—DL：IMMEDIA TE_ASSINGMENT在Um接口建立MS与系统间的无线连接 （分配SDCCH） RR连接建立 MM层连接的建立SDCCH—UL：PAGING_RESPONSE 寻呼响应，用来通知网络建立主信令链路SDCCH—DL：AUTH_REQUEST 鉴权请求 SDCCH—UL：AUTH_RESPONSE 鉴权响应 SDCCH—DL：CIPHERING_REQUEST 加密命令（当系统收到的TMSI与上次不同 时进行）
1．1 位置更新流程 在GSM系统中有三个地方需要知道位置信息，即HLR、VLR和MS。当这个信息发生变化时，需要保持三者的一致，由位置更新流程实现。位置更新流程是位置管理中的主要流程，总是由MS发起。位置更新流程是一个通用流程，在如下三类位置更新流程中要使用到：正常位置更新、周期性位置更新、IMSI附着位置更新流程。 正常位置更新用于更新网络侧对于MS的位置区信息，LOCATION UPDATING REQUEST消息中包含位置更新流程的类型信息。在网络侧VLR判定MS为未知用户时，会启动正常位置更新流程，作为MM连接建立请求的响应。为限制位置更新尝试次数，位置更新失败时要使用位置更新attempt counter 计数器。在MS 开机或SIM卡刚插入时，该计数器清零。 MS中要保持一个"forbidden location areas for roaming"表和一个"forbidden location areas for regional provision of service"表。MS关机或SIM卡拔出时，将这两个表删除。当MS收到位置更新拒绝消息，其原因值为"Roaming not allowed in this location area"或"Location Area not allowed"时，从BCCH上收到的LAI信息触发位置更新请求的LAI要加到相应的表中。这两个表的容量至少要有10个表项，当表项数目超过表的容量时，最早的表项内容删除。成功的进行位置更新后，MS在SIM卡中置UPDATED状态位（UPDATED状态表明最后一次位置更新请求成功，同时此时LAI、TMSI，加密的密钥和加密序列号都应该保存在SIM卡中），并存储新的位置区信息。 正常位置更新、周期性位置更新和IMSI附着位置更新流程基本相同（不同之处在下面各小节中详细描述），流程如下图： 图1 位置更新流程 (1) MS在空中接口的接入信道上向BTS发送Channel Request（该消息内含接入原因值为位置更新）； (2) BTS向BSC发送Channel Required消息；
位置更新成功率分析 a.网络拒绝：MSC 向BSC 发送位置更新拒绝，原因为：PLMN Not Allow 典型流程如下： 10:00:00'617 BSC CR CL3I LUREQ LAC1=8658, LAC2=65534, IMSI=460008643892498 10:00:00'623 MSC CC 10:00:00'843 BSC DT1 CLUPD 10:00:00'850 MSC DT1 AUTREQ 10:00:01'318 BSC DT1 AUTRES 10:00:01'325 MSC DT1 CICMD 10:00:01'576 BSC DT1 CICMP 10:00:01'752 MSC DT1 LUREJ Cause Value=PLMN not allowed 10:00:01'756 MSC DT1 CLCMD 10:00:01'805 BSC DT1 CLCMP 10:00:01'816 MSC RLSD 10:00:01'836 BSC RLC - BSC 掉话 -a. 网络拒绝 -b . 网络故障 -c .其它原因 -d . HLR 不识别IMSI -e . LAC 拒绝 位置更新请求 位置更新成功
b.网络故障：MSC向BSC发送位置更新拒绝，原因为：Network Fail 典型流程如下： 10:01:36'832 BSC CR CL3I LUREQ LAC1=8658, LAC2=8657, IMSI=460000664207877 10:01:36'838 MSC CC 10:01:36'844 MSC DT1 CICMD 10:01:37'059 BSC DT1 CLUPD 10:01:44'848 MSC DT1 LUREJ Cause Value=network failure 10:01:44'852 MSC DT1 CLCMD 10:01:44'903 BSC DT1 CLCMP 10:01:44'910 MSC RLSD 10:01:44'920 BSC RLC c.其它原因：MSC向BSC发送位置更新拒绝，原因为：Other Reject Cause 典型流程如下： 10:19:51'088 BSC CR CL3I LUREQ LAC1=8658, LAC2=65534, IMSI=460006CD4204578 10:19:51'094 MSC CC 10:19:51'097 MSC DT1 LUREJ Cause Value= other reject causes 10:19:51'100 MSC DT1 CLCMD 10:19:51'150 BSC DT1 CLCMP 10:19:51'155 MSC RLSD 10:19:51'187 BSC RLC d.HLR不识别IMSI：MSC向BSC发送位置更新拒绝，原因为：IMSI Unkown in HLR 典型流程如下： 10:07:23'713 BSC CR CL3I LUREQ LAC1=8658, LAC2=8657,IMSI=460000834206005 10:07:23'718 MSC CC 10:07:23'850 MSC DT1 LUREJ Cause Value=IMSI unknown in hlr
位置更新业务介绍 一． 位置更新RANAP、MM处理 1．业务流程 mcvChangeModuleToMM mcvSndLUReq mcvAuthReq mrDirectTrans(AuthReq) mrDirectTrans(AuthRsp) mcvAuthCnf mcvFwdChkSSReq mrDirectTrans(FwdChkSSReq) mcvSecModeCmd mrSecurityModeCmd SecurityModeCmd SecurityModeCom mrSecurityModeCom mrDirectTrans(LUAcc) LUAcc TmsiReallCom mrDirectTrans(TmsiReallCo mrIuRelease 图12 位置更新业务流程 必选信令可选信令
2．RANAP处理流程 当MS发起位置更新时，MS侧的MM实体要求RR实体建立RR连接。RR连接建立后，RNC将内容为LUReq的L3消息组装成SCCP-CR消息发送到UMSC-RANAP实体，Iu口第一条信令是InitialUE消息，RANAP 收到消息后，对InitialUE信令进行解码，得到用户的标识IMSI或TMSI，于是根据用户标识最后3位根据后台网管的配置规则找到具体的CMP模块，然后将消息发送给CMP的MM模块进行业务处理。RANAP原来根据IMSI后两位查找业务模块号，现在是根据最后3位来决定业务模块，如果想查找具体的IMSI的业务在哪个模块，可以通过后台网管的“设备配置”下的“IMSI负荷分担”上的“查询IMSI散列值”来查找业务所在的模块。 RANAP在后续的业务处理过程中，接收MM的DT消息，发送给MS，同时接收MS的消息，将MS的消息通过DT消息发送给MM。 在位置更新过程中，上层VLRMAP根据后台配置检查是否需要TMSI重分配，如果需要TMSI重分配，则需要发起完整性保护和加密过程，VLRMAP将加密消息发送给MM，MM模块发送给RANAP模块，RANAP 将消息发送给RNC，RNC进行加密算法和完成性算法的选择，成功后返回安全模式完成消息。 在位置更新结束后，MM发送Iu Release消息给RANAP，RANAP则发送释放消息到RNC侧释放IU口消息。 3．MM处理流程 1）移动用户由于位置区改变、开机、插入SIM卡以及周期性更新等原因决定向网络发起位置更新过程，位置更新的类型分为： l一般性位置更新 l用户开机 l周期性位置更 用户位置更新时用户标识可以有两种，包括：IMSI或TMSI。 2）MM模块收到RANAP的InitialUE后，首先检查相关参数和保存信息，包括： l首先保存位置信息SAI和RNCID。 l根据位置区信息LAI调用数据库接口获取当前位置区的配置信息，如果配置了当前位置区的信息，则返回LAI对应的虚拟MSC索引，如果没有配置位置区信息，则报“获取虚拟MSC索引失败”，
第4章位置更新具体信令流程 4.1 概述 在GSM系统中有三个地点需要明白位置信息，即HLR、VLR和MS。当那个 信息发生变化时，需要保持三者的一致，由位置更新流程实现。位置更新流 程是位置治理中的要紧流程，总是由MS发起。 位置更新流程是一个通用流程，在如下三类位置更新流程中要使用到：正常 位置更新、周期性位置更新、IMSI附着位置更新流程。 正常位置更新用于更新网络侧关于MS的位置区信息，LOCATION UPDATING REQUEST消息中包含位置更新流程的类型信息。 在网络侧VLR判定MS为未知用户时，会启动正常位置更新流程，作为MM 连接建立要求的响应。 为限制位置更新尝试次数，位置更新失败时要使用位置更新attempt counter 计数器。在MS开机或SIM卡刚插入时，该计数器清零。 MS中要保持一个"forbidden location areas for roaming"表和一个"forbidden location areas for regional provision of service"表。MS关机或SIM卡拔出时， 将这两个表删除。当MS收到位置更新拒绝消息，其缘故值为"Roaming not allowed in this location area"或"Location Area not allowed"时，从BCCH上 收到的LAI信息触发位置更新要求的LAI要加到相应的表中。这两个表的容 量至少要有10个表项，当表项数目超过表的容量时，最早的表项内容删除。 成功的进行位置更新后，MS在SIM卡中置UPDATED状态位（UPDATED 状态讲明最后一次位置更新要求成功，同时现在LAI、TMSI，加密的密钥和 加密序列号都应该储存在SIM卡中），并储备新的位置区信息。 4.2 位置更新流程 正常位置更新、周期性位置更新和IMSI附着位置更新流程差不多相同（不同 之处在下面各小节中详细描述），流程如下图：
1.3鉴权 1.3.1 鉴权原理和操作机制 鉴权是通过比较MS提供的鉴权响应和AUC提供的鉴权三参数组之 间是否一致进行判断的，通过鉴权，可以防止非法用户（比如盗用 IMSI和KI复制而成的卡）使用网络提供的服务。 首先明确MS中SIM卡和AUC中存储的信息： ●SIM卡中： 固化数据：IMSI，Ki，A3，A8安全算法。这些内容不会更改。 临时的网络数据TMSI，LAI，Kc，被禁止的PLMN 业务相关数据 ●AUC中： 用于生成随机数（RAND）的随机数发生器 鉴权键Ki 各种安全算法，这些安全算法和SIM卡中的算法相一致。 AUC的基本功能是产生三参数组（RAND、SRES、Kc），其中： ●RAND由随机数发生器产生； ●SRES由RAND和Ki由A3算法得出； ●Kc由RAND和Ki用A8算出。 三参数组产生后存于HLR中。当需要鉴权时，由MS所在服务区的MSC/VLR 从HLR中装载至少一套三参数组为此MS服务。具体到某次鉴权时，如果此时VLR中还有该MS的三参组（或者允许重复使用三参组），则HLR不参与鉴权过程，VLR直接向MS下发鉴权命令；如果VLR中已经没有该MS的三参组，则需首先向HLR取三参组。
1.3.2 鉴权执行控制过程 是否执行鉴权，取决于运营公司要求，一般每次呼叫建立、位置更新、无呼叫接续建立的补充业务激活、短消息交换、SMS，需执行鉴权，以保护运营商的利益。
VLR不认识TMSI
非法用户即非法用户不能对鉴权请求提供一个正确的鉴权响应
本节课主要描述了鉴权的过程。鉴权是数字网络区别与模拟网络的重要特性之一。通过鉴权，系统可以为合法的用户提供服务。对不合法的用户拒绝服务。通过本课学习，主要了解鉴权的原理、鉴权中心的作用、系统判断非法用户的依据。
为什么要学习BSS信令流程 信令同设备之间的语言，设备之间的正常通信都是建立在这种语言就是信令的正常交互基础上的正如不同的国家使用不同的语言，不同的语言又使用不同的语法一样。在通信网中，在不同的接口使用不同的协议，不同的协议又对应不同的信令，承载不同的消息字段(IE ,information element）一样。因此读懂了信令就读懂了设备之间的语言，就能清楚的明白系统是如何进行通讯的，特别当有故障出现但却没有任何警告提示消息的时候，信令分析就成为了排障最有效的方法之一。 信令非为几类 我们主要讲的信令分为位置更新，移动主被叫，切换和释放四大典型流程。结合不同接口的协议，从字节深入解读每条信令里的核心字段，就能快速的掌握每条信令的功能和作用，进而理解整个位置更新信令流程的意义所在，为通过分析信令定位，分析和解决网络问题解决稳定奠定扎实的理论基础，同时也能掌握如何有效的使用协议来帮助解读信令的方法。 位置更新 什么是位置更新？ 在GSM系统中，当位置信息发生变化时，HLR，VLR和MS的位置信息需要保持一致，有位置更新流程实现。位置更新流程是移动性管理中的主要流程，总是由MS发起。 位置更新分为几类？为什么分为3类？ 位置更新是一个通用流程，分为3类，正常位置更新，周期性位置更新，IMSI附着位置更新。因为目前在GSM系统中，根据不同的类型位置区变化的可能性只有这3种，他们都是为了告诉通信系统MS所在的位置区。更好的节约局部网络资源，所以我们让MS有这个流程，避免出现手机关机了，无信息通知MSC，导致MSC会处理MS的寻呼响应，导致负荷增大。 位置更新信令流程图： MS BTS BSC
NO.7信令流程 一、 TUP信令流程 A局 B局 IAI 初始地址消息 ACM 地址全消息 ANC 应答计费消息 SPEECH PHASE CBK 后向释放（被叫挂机） CLF 前向释放 RLG 释放监护 初始地址消息为IAM，（SAM，SAO） 请求主叫号码GRQ 送主叫号码 GSM 二、 ISUP信令流程 A局 B局 IAM 初始地址消息 ACM 地址全消息 ANM 应答消息 SPEECH PHASE REL 释放消息 RLC 释放完全消息 三、 MAP信令流程 1．位置更新 1.11内部位置更新 1.12外部位置更新 imsi登记 TMSI登记 以TMSI获取数据未果，向用户请求IMSI登记 2．移动主叫 1. 在服务小区内(Cell), 移动用户通过随抢(Random Access) 方式, 在无线通道上请 求一信道, 以用作信令信道. 2. 建立移动用户和 MSC 的信令连接(MSC 和BSC 之间的SCCP 连接). 并且移动用户送出服务请求, 其中有用户的标识(IMSI 或TMSI) 服务的类型等. 3. 对用户鉴权. 若是需对用户进行号码请求, 在鉴权前进行. 4,5 若是系统设置加密, 则在此设定加密模式 , 并分配新的
TMSI. 6. 用户送出CALL_SET_UP 请求, 其中有被叫用户号码, 呼叫服务类别等, 从而真正启动呼叫建立过程. 7. MSC 分配话务信道. 这是无线资源管理命令, MSC 实际上只分配指定了一条至BSC 的PCM 话路, 然后由BSS 再分配一条相应的至MS 的无线话路. 8. MSC 向PSTN 建立话路. 9. 若被叫用户空闲,PSTN 成功建立至被叫的话路, 在向被叫振铃的同时, 回送ACM 给MSC, MSC 送回铃音给主叫移动用户. 10. 被叫摘机,PSTN 送应答信号给MSC, MSC 送CONNECT 至MS. 至此话路接通, 用户进入通话状态. 11-14 是呼叫释放的示意. 这里假设是被叫先挂机: 11. PSTN 通知MSC 被叫挂机(CLB 信号),MSC 前向拆除和PSTN 的话路. 12. 通知MS 被叫挂机(Disconnect 信号), 释放呼叫. 13. 释放PCM 话路和无线的话路和信令信道资源. 14. 释放SCCP 连接. 3.移动被叫 加密 四、 1 1.1 业务 见图1-1 1）收到呼叫，根信息O－CSI触将 消息中的 IDP消息。