TDSCDMA位置区路由区详解.docVIP

位置区、路由区1 基本概念首先介绍位置区、路由区、UMTS登记区、小区的基本概念。1.1 定义 位置区（Location Area）是CS域网络侧寻找手机的区域范围。 路由区（Routing Area）是PS域网络侧寻找手机的区域范围。 UMTS登记区（UTRAN Registration Area）是UTRAN内部区域的划分适用于UE处于RRC连接状态的情形。 小区（Cell）是移动台可以识别的当前在系统中所能驻扎的最小单位。1.2 概念解释 位置区标识LAILAI是指UE在不更新VLR的情况下可以自由移动的区域。LAI=MCC+MNC+LAC+CID，LAC（Location Area Code）为位置区域码。对CS域业务来说，CN使用LAI识别UE。一个位置区可以涵盖一个或几个小区。当几个MSC共用一个VLR时，位置区是可以跨MSC 区的。但目前实现中，大都采用一个MSC捆绑一个VLR的方式。 路由区标识RAIRAI是在特定操作模式下，移动终端不需要更新SGSN的情况下可以自由移动的区域。RAI=MCC+MNC+LAC+RAC，其中：RAC（Routing Area Code）为路由区域码。对PS域业务来说，CN使用RAI识别UE，RAI可以跨RNC区，但不能跨SGSN区，RAI标识一个位置区内的一个路由区，在位置区中唯一。RAI由一个或多个小区组成，用于在SGSN标识移动台处于PMM-IDLE状态时的位置信息。 UMTS登记区URAUMTS登记区URA（UTRAN Registration Area）是UTRAN内部区域的划分适用于UE处于RRC连接状态的情形，概念只出现在移动性状态管理中，与LA和RA没有关系，一个URA包含了一个或多个Cell，具体由运营商决定。在UMTS中移动台进入休眠状态时，会选择一个URA或一个小区内，进入URA-PCH状态进行休眠，取决于移动性管理的当前状态。URA主要是控制cell update 的更新频率减少信令负荷。 小区标识Cell小区标识（Cell）是移动台可以识别的当前在系统中所能驻扎的最小单位。小区可以是扇区（Sector）的概念也可以不是。由上述定义可以看出RA是包含在LA内的。LAI由MCC、MNC和LAC组成，而RAI由MCC、MNC、LAC和RAC组成，所以RA应小于等于LA，即：小区(Cell) UMTS登记区URA 路由区RAI 位置区LAI PLMNMSC负责位置区的管理、SGSN负责路由区的管理，二者均要表明的是在当前系统中移动台当前的位置。手机在空闲状态下移动，进入了另外一个寻呼区域范围，就需要进行位置区更新。位置区和路由区大小的确定取决于网络侧寻呼处理能力，不宜过大或过小。位置区过大，找到被叫就比较费劲，增加了寻呼时延；位置区太小，手机移动起来就会有频繁的位置区更新，增加了系统开销。太过频繁的位置更新很容易导致掉话。需要尽量合理划分位置区、缩短位置更新时间，减少位置更新的次数。1.3 位置区、路由区注册简介在一个PLMN上选择了合适驻留的小区后，要通过注册过程，才能获得网络提供的服务。注册分为位置区注册和路由区注册。1.3.1 位置区注册有三种（即三种位置更新）：(1) IMSI attach (IMSI附着过程：对应用户开机，开机时位置区没有变化，ATT flag指示允许，卡的状态为update，卡里保存的LAI与广播的一致)(2) Normal location update (正常位置更新过程：开机时位置区变化、MM处于IDLE下位置区发生变化)1）LAI发生改变，更新MS在网络中的真实位置区注册信息；2）MS必须处于MM IDLE状态；3）在MM连接请求时，网络指示MS在网络的VLR中未知时触发；4）同网络模式下，LAI发生改变，发生在系统间，如果LAI不变，不发起LU，变化则发起LU。与系统内处理无异。(3) Periodic location update (周期性位置更新：对应T3212定时)当MS处于MM IDLE的NORMAL SERVICE或者ATTEMPTING TO UPDATE子状态时，启动T3212计时器，T3212超时时将触发位置更新。T3212 是从进入IDLE态开始启动的。注：T3212 是从进入IDLE态开始启动的，链接态下和网络有交互，不需要周期性LU。其实周期性LU也就是周期的给网络报告UE 的位置信息， 所谓的周期也就是从网络不知道你的位置开始计算，也就是进入IDLE状态。例如：TDGSMCS长保中：T3212定时器停止计时，不触发周期性LU，语音挂断后，回到idle态，初始化并重新等待 T3212定时器超时后发起周期性LU。（对比T3312类似）PS长保中：T3212不会停止，超时即做。UE是否进行位置登记，通常由以下3种情况决定：1. 不需要进行位置登记，此时USIM中存储的位置区标识与UE所驻留小区的位置区标识一致，USIM中存储的更新状态为“UPDATED”，这种情况下，UE可以不进行位置登记就可以直接获得正常服务。2. UE中没有插入USIM，此时UE不能进行位置登记，根据小区选择和重选过程，UE进入任意小区的驻留状态。3. UE需要进行位置登记，该过程通过正常的位置更新实现，以下情况需要进行位置更新：1）UE进入一个新的位置区后，从广播信道信息中得到位置区标识（LAI）与UE存储的LAI不同；2）UE当前的状态为“NOT UPDATED”；3）周期性位置更新的定时器超时等。UE向网络端发出位置登记请求消息，网络端接收到后将通告UE位置登记是否操作成功。位置更新过程是由HLR，MSC/VLR等实体之间逻辑配合完成。 HLR记录移动用户当前位置信息和所有用户数据； VLR记录漫游到由该VLR控制位置区的移动用户的相关用户数据； MSC处理移动用户的位置登记进程，与移动用户对话并与HLR，VLR交互信息。 位置更新包括正常位置更新，周期性位置更新，IMSI Attach。1.3.2 路由区注册只有在已经进行了GPRS ATTACH的情况下才有可能发起RAU过程。路由区更新有两种：Normal RAU period RAU Normal RAU三种情况：(1) 路由区发生变化（idle or connect状态）(2) 收到RRC层的信令连接释放带的原因值为“Directed signalling connection re-establishment”后无论路由区有无发生变化，都要发起RAU（24.008_4.7.2.5） (3) PS异系统系间切换或空闲态小区重选无论路由区发没发生变化，都会发起路由区更新。Period RAU：周期性路由区更新1.3.3 几个问题1. 何时发起LU/RAU(1) MM在连接状态是不会发起normal LU的，空闲态才会发起periodic LU。(2) GMM在连接状态是可以发起normal RAU的，空闲态才会发起periodic RAU。例：做PS切换到new_cell时，由于MM此时没有做业务是在IDLE态，因此会发起LU，而GMM不管是连接态还是IDLE态，只要都满足条件可以发起RAU的；做CS切换到new_cell时，由于MM在连接态，因此不会发起LU，而RAU是可以发起的，要等到挂话后回到IDLE态后，只要满足LU条件才会发起LU。2. UE如何知道路由区和位置区发生变化了？通过读系统消息或切换命令中带的目标小区的RAI和LAI对比来判断的。说明：UE处于rrc连接态的情况下不会把系统消息通知NAS。处于rrc连接态的UE可以通过physicalChannelReconfiguration或cell_update confirm消息来获取LAI和RAI信息，避免丢掉寻呼。3. 相同网络模式下 跨系统转换原则：NMO2下：(1) 位置区码和路由区码不同时，必要做LU RAU；(2) TD和GSM同位置区的话，发生跨系统小区重选后，不做LU。TD和GSM同路由区的话，发生跨系统小区重选后，RAU是必须做的，如果在PS transfer状态立刻做RAU,在PS idle态有业务请求的时候触发RAU。4. 同系统下，不同网络模式间转换LAI和RAI相同的情况下不需要做，如果不同，按重选或者切换后的小区网络模式执行。IMSI attach过程一般发生在开机或重新返回信号覆盖区或SIM卡被重新插入，同时需要满足以下条件：1) 在RRC接收到的NAS系统消息中，ATT标志指示需要IMSI Attach过程；2) 更新状态是“UPDATED”；3) 驻留的LAI与USIM中保存的LAI相同。在其它所有需要做位置更新的情况下，除了因为周期位置更新定时器T3212超时，同时MM更新状态为“UPDATED”时进行周期位置更新外，其它都是进行正常位置更新。2 LU过程介绍2.1 位置更新MM状态机MM功能介绍:1、PLMN选择和重选2、IMSI激活/去激活3、安全流程 -1）TMSI重分配过程；2）鉴权过程；3）识别过程。4、位置更新（位置登记和周期性位置登记）5、MM连接管理功能1）MM连接建立2）MM连接重建(呼叫重建) 3）MM连接information transfer 4）MM连接释放注:rrc连接释放才回到MM idle态24.008 Detailed Description of the MS behaviour in MM IDLE State.524.2.2.1Service State, NORMAL SERVICE524.2.2.2Service State, ATTEMPTING TO UPDATE524.2.2.3Service State, LIMITED SERVICE534.2.2.4Service State, NO IMSI534.2.2.5Service State, SEARCH FOR PLMN, NORMAL SERVICE544.2.2.6Service State, SEARCH FOR PLMN544.2.2.7Service State, RECEIVING GROUP CALL (NORMAL SERVICE)544.2.2.8Service State, RECEIVING GROUP CALL (LIMITED SERVICE)55一共有10个，协议上主要介绍了8个还有NO CELL AVAILABLE，LOCATION UPDATE NEEDED举例: 4.2.2.4Service State, NO IMSIWhen in state MM IDLE and service state NO IMSI the mobile station shall (see subclause 3.2, 3GPP TS43.02282 and 3GPP TS45.00834):-not start any normal location updating attempt;-not perform periodic updating;-not perform IMSI detach if powered down;-reject any request from CM entities for MM connections except for emergency calls;-not respond to paging;-only perform default cell selection.In addition, mobile stations supporting VGCS listening or VBS listening shall:-not indicate notifications to the GCC or BCC layer.2.2 三种位置更新MS从一个位置区移动到另一个位置区时，必须进行登记，也就是说一旦MS发现其存储器中的LAI与接收到的LAI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。网络侧处理位置更新的模块主要是VLR/MSC，也可以由此分成跨vlr和同一个vlr下的LU。MM特殊过程: IMSI attach (IMSI附着过程)Normal location update (正常位置更新过程)Periodic location update (周期性位置更新)一般过程和特殊过程的区别在于是否已经有信令连接，如下:TMSI reallocation procedure(TMSI重分配)Authentication procedure(鉴权)Identification procedure(身份识别)IMSI detach procedure(IMSI分离)Abort procedureMM information procedure触发MM特殊过程的条件:1.无其他MM特殊过程在运行2.MS和网络间不存在任何MM连接.所以CS 语音 时不能LU.终端位置更新流程介绍:1、正常位置更新2、周期性位置更新3、IMSI attach LU发起类型以tmsi发起或者以imsi发起:uai_mm_usimdata_ind 里如果是UPDATED，证明上次的TMSI是有效的，LU时会以该TMSI发起注册，一般情况下成功后在accept里重新分配一个新的TMSI（比imsi发起，对用户安全保障性好），特殊情况下也不分配。如果是not updated，则会以IMSI发起LU注册。uai_gmm_usimdata_ind里同样的，如果updated，则证明p_tmsi有效，会用此发起attach，如果是not updated，则证明p_tmsi无效，会用IMSI发起注册。(卡中状态，取决于上次LU过程的结果，如果成功，状态更新为updated，如果不成功例如rej或者非正常原因失败，就置为not updated)2.2.1 IMSI Attach 作用：用来指示IMSI在网络中是否激活；触发IMSI attach的必要条件:1.网络要求做attach/detach即ATT=1标志指示需要IMSI Attach过程2.MS处于网络覆盖范围内激活IMSI或者MS不在网络覆盖范围内激活IMSI，此时MS进入网络覆盖范围；3.驻留的LAI与USIM中保存的LAI相同（不相同就是normal位置更新）注解: 如果att=1 但是如果LAI不同，则做normal类 lU如果att=0 但是如果LAI相同，那开机什么都不做了，搜不到寻呼。为了避免这种情况，所以同一位置区的不同小区att应该设置开启（网络优化范畴）CS域的gsmMAP参数中的高8位代表定时器T3212的值，单位是6分钟。gsmMAP参数中的低8位中只有最后一位有效，代表ATT。当T3212等于0时，不作周期性位置更新。当ATT0时，UE不作imsi attach和imsi detach过程。当ATT1时，UE做imsi attach和imsi detach过程。PS域的gsmMAP参数中的高8位代表RAC，低8位中只有最后一位有效，代表NMO。NMO0时，代表网络模式1，NMO1时，代表网络模式2。2.2.2 Normal位置更新1.LAI发生改变，更新MS在网络中的真实位置区注册信息；2.MS必须处于MM IDLE状态；3.在MM连接请求时，网络指示MS在网络的VLR中未知时触发；协议中原话：The normal location updating procedure shall also be started if the network indicates that the mobile station is unknown in the VLR as a response to MM connection establishment request.4.同网络模式下，LAI发生改变，发生在系统间，如果LAI不变，不发起LU，变化则发起LU。与系统内处理无异。2.2.3 周期性位置更新当MS处于MM IDLE的NORMAL SERVICE或者ATTEMPTING TO UPDATE子状态时，启动T3212计时器，T3212超时时将触发位置更新；T3212停止的条件：1）收到LOCATION UPDATING ACCEPT或者LOCATION UPDATING REJECT消息；2）收到AUTHENTICATION REJECT消息；3）当最近的服务状态不为LIMITED SERVICE，MS在MM连接建立中收到第一条MM消息或者security mode setting完成；4）MS响应寻呼后，正确接收第一条非RR消息的层3消息；5）MS去激活（如:关机或者移除SIM卡）。T3212超时不发起周期性位置更新：1）MS不处于MM IDLE状态，位置更新推迟到下次进入MM IDLE状态；2）MS处于NO CELL AVAILABLE , LIMITED SERVICE, PLMN SEARCH或者PLMN SEARCH-NORMAL SERVICE状态，则位置更新将推迟到离开该服务状态；3）时间累计。最新广播消息中指示周期性位置更新不可用；MS处于NO CELL AVAILABLE, LIMITED SERVICE, PLMN SEARCH或者PLMN SEARCH-NORMAL SERVICE状态，T3212值不可改变；注：可以得出 丢网（NO CELL AVAILABLE）仍然计时，例如:无网络这段时间内，T3212超时，无法发起LU，恢复网络立即发起。LIMITED SERVICE, PLMN SEARCH相同。注：T3212 是从进入IDLE态开始启动的，链接态下和网络有交互，不需要周期性LU。其实周期性LU也就是周期的给网络报告UE 的位置信息， 所谓的周期也就是从网络不知道你的位置开始计算，也就是进入IDLE状态。例如:TDgsm cs长保中 T3212定时器停止计时，不触发周期性LU，语音挂断后，回到idle态，初始化并重新等待 T3212定时器超时后发起周期性LU。（对比T3312类似）PS 长保中，T3212不会停止，超时即做。注:同位置区下的小区重选，不作LU，小区更新，T3212改变，终端处理情况:使新小区上的T3212作为T1，原小区T3212为a，并上驻留了b分钟。那么value （a-b） modulot1，就是在新小区上等候超时的时间。例如:同位置区下，在t3212周期为12分钟的小区LU后驻留时长为2分钟，之后重选到周期为6分钟的小区，重选后驻留时长为1分钟，那再过几分钟发起周期LU？ 3分钟步骤：（12-2）mod 6 1 = 33 RAU过程介绍3.1 RAU相关GMM状态机 Figure 4.1b/3GPP TS 24.008:GMM main states in the MSDetailed description of the MS behaviour in state GMM-DEREGISTERED574.2.4.2.1Substate, NORMAL-SERVICE574.2.4.2.2Substate, ATTEMPTING-TO-ATTACH574.2.4.2.3Substate, LIMITED-SERVICE574.2.4.2.4Substate, NO-IMSI574.2.4.2.5Substate, NO-CELL584.2.4.2.6Substate, PLMN-SEARCH584.2.4.2.7Substate, ATTACH-NEEDED58Detailed description of the MS behaviour in state GMM-REGISTERED594.2.5.1.1Substate, NORMAL-SERVICE594.2.5.1.2Substate, SUSPENDED (GSM only)594.2.5.1.3Substate, UPDATE-NEEDED594.2.5.1.4Substate, ATTEMPTING-TO-UPDATE594.2.5.1.5Substate, NO-CELL-AVAILABLE604.2.5.1.6Substate, LIMITED-SERVICE604.2.5.1.7Substate, ATTEMPTING-TO-UPDATE-MM604.2.5.1.8Substate, PLMN-SEARCH603.2 三种RAU过程介绍GMM 一般过程 - P-TMSI Reallocation - GPRS Authentication and Ciphering - GPRS IdentificationGMM 特殊过程 - GPRS Attach and combined GPRS Attach - GPRS Detach and combined GPRS Detach （只有去注册/关机/掉卡的时候才combined GPRS Detach） - Routing Area Updating(Normal, Combined, or Periodic) - Service RequestRAU 过程Normal, Combined, or Periodic默认在ps域附着状态有效。3.2.1 normal rauRAU request中带的参数: RAU type: RA update, combined RA/LA updating, combined RA/LA updating with IMSI attach, Periodic upating. GPRS CKSN old RAI MS radio access capability DRX parameter old PTMSI Signature P-TMSI MS network capability Requested READY timer TMSI status PDP context status3.2.2 Periodic rauNMO2模式下（gsm下默认classB终端）T3312定时器超时，触发周期性 RAU 过程TD1. cs长保中 直接发起2. ps 长保中 回到PMM-IDLE mode启动T3312. PMM-CONNECTED模式下停止GSM1.cs长保中 挂断后发起 （协议规定必须挂断）2.ps 长保中 进入standby mode启动 T3312。Ready模式下停止。Periodic updating的周期：协议中有二段话说明:In UMTS, the Mobile Reachable timer is reset and started with its initial value, when the MS goes from PMM-CONNECTED to PMM-IDLE mode. The Mobile Reachable timer is stopped when the MS enters PMM-CONNECTED mode。In GSM, the Mobile Reachable timer is reset and started with its initial value, when the READY timer is stopped or expires. The Mobile Reachable timer is stopped and shall be set to its initial value for the next start when the READY timer is started.Gsm下移动性管理状态介绍：空闲状态(IDLE)MS和SGSN中没