TDSCDMA位置区路由区详解.docx
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TDSCDMA位置区路由区详解.docx
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TDSCDMA位置区路由区详解
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(LocationArea)是CS域网络侧寻找手机的区域范围。
∙路由区(RoutingArea)是PS域网络侧寻找手机的区域范围。
∙UMTS登记区(UTRANRegistrationArea)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LAI
LAI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(LocationAreaCode)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RAI
RAI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(RoutingAreaCode)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URA
UMTS登记区URA(UTRANRegistrationArea)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cellupdate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) MSC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)IMSIattach(IMSI附着过程: 对应用户开机,开机时位置区没有变化,ATTflag指示允许,卡的状态为update,卡里保存的LAI与广播的一致) (2)Normallocationupdate(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MMIDLE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)Periodiclocationupdate(周期性位置更新: 对应T3212定时) 当MS处于MMIDLE的NORMALSERVICE或者ATTEMPTINGTOUPDATE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: TD\GSM 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。 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“NOTUPDATED”;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,IMSIAttach。 1.3.2路由区注册 只有在已经进行了GPRSATTACH的情况下才有可能发起RAU过程。 路由区更新有两种: NormalRAU\periodRAU NormalRAU三种情况: (1)路由区发生变化(idleorconnect状态) (2)收到RRC层的信令连接释放带的原因值为“Directedsignallingconnectionre-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。 PeriodRAU: 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normalLU的,空闲态才会发起periodicLU。 (2)GMM在连接状态是可以发起normalRAU的,空闲态才会发起periodicRAU。 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_updateconfirm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LURAU; (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PStransfer状态立刻做RAU,在PSidle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。 IMSIattach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IMSIAttach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。 2LU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informationtransfer 4)MM连接释放 注: rrc连接释放才回到MMidle态 一共有10个,协议上主要介绍了8个还有NOCELLAVAILABLE,LOCATIONUPDATENEEDED 举例: 4.2.2.4ServiceState,NOIMSI WheninstateMMIDLEandservicestateNOIMSIthemobilestationshall(seesubclause3.2,3GPPTS 43.022 [82]and3GPPTS 45.008 [34]): -notstartanynormallocationupdatingattempt; -notperformperiodicupdating; -notperformIMSIdetachifpowereddown; -rejectanyrequestfromCMentitiesforMMconnectionsexceptforemergencycalls; -notrespondtopaging; -onlyperformdefaultcellselection. Inaddition,mobilestationssupportingVGCSlisteningorVBSlisteningshall: -notindicatenotificationstotheGCCorBCClayer. 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: IMSIattach(IMSI附着过程) Normallocationupdate(正常位置更新过程) Periodiclocationupdate(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: TMSIreallocationprocedure(TMSI重分配) Authenticationprocedure(鉴权) Identificationprocedure(身份识别) IMSIdetachprocedure(IMSI分离) Abortprocedure MMinformationprocedure 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、IMSIattach 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notupdated,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notupdated,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notupdated) 2.2.1IMSIAttach 作用: 用来指示IMSI在网络中是否激活; 触发IMSIattach的必要条件: 1.网络要求做attach/detach即ATT=1标志指示需要IMSIAttach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gsm-MAP参数中的高8位代表定时器T3212的值,单位是6分钟。 gsm-MAP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ATT=0时,UE不作imsiattach和imsidetach过程。 当ATT=1时,UE做imsiattach和imsidetach过程。 PS域的gsm-MAP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。 NMO=0时,代表网络模式1,NMO=1时,代表网络模式2。 2.2.2Normal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MMIDLE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: ThenormallocationupdatingprocedureshallalsobestartedifthenetworkindicatesthatthemobilestationisunknownintheVLRasaresponsetoMMconnectionestablishmentrequest. 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MMIDLE的NORMALSERVICE或者ATTEMPTINGTOUPDATE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LOCATIONUPDATINGACCEPT或者LOCATIONUPDATINGREJECT消息; 2)收到AUTHENTICATIONREJECT消息; 3)当最近的服务状态不为LIMITEDSERVICE,MS在MM连接建立中收到第一条MM消息或者securitymodesetting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MMIDLE状态,位置更新推迟到下次进入MMIDLE状态; 2)MS处于NOCELLAVAILABLE,LIMITEDSERVICE,PLMNSEARCH或者PLMNSEARCH-NORMALSERVICE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NOCELLAVAILABLE,LIMITEDSERVICE,PLMNSEARCH或者PLMNSEARCH-NORMALSERVICE状态,T3212值不可改变; 注: 可以得出丢网(NOCELLAVAILABLE)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。 LIMITEDSERVICE,PLMNSEARCH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: TD\gsmcs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)modulo t1,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)mod6–1=3 3RAU过程介绍 3.1RAU相关GMM状态机 Figure4.1b/3GPPTS24.008: GMMmainstatesintheMS 3.2三种RAU过程介绍 GMM一般过程 -P-TMSIReallocation -GPRSAuthenticationandCiphering -GPRSIdentification GMM特殊过程 -GPRSAttachandcombinedGPRSAttach -GPRSDetachandcombinedGPRSDetach(只有去注册/关机/掉卡的时候才combinedGPRSDetach) -RoutingAreaUpdating(Normal,Combined,orPeriodic) -ServiceRequest RAU过程 Normal,Combined,orPeriodic 默认在ps域附着状态有效。 3.2.1normalrau RAUrequest中带的参数: •RAUtype: RAupdate,combinedRA/LAupdating,combinedRA/LAupdatingwithIMSIattach,Periodicupating. •GPRSCKSN •oldRAI •MSradioaccesscapability •DRXparameter •oldPTMSISignature •P-TMSI •MSnetworkcapability •RequestedREADYtimer •TMSIstatus •PDPcontextstatus 3.2.2Periodicrau NMO2模式下(gsm下默认classB终端)T3312定时器超时,触发周期性RAU过程 TD 1.cs长保中直接发起 2.ps长保中回到PMM-IDLEmode启动T3312.PMM-CONNECTED模式下停止 GSM 1.cs长保中挂断后发起(协议规定必须挂断) 2.ps长保中进入standbymode启动T3312。 Ready模式下停止。 Periodicupdating的周期: 协议中有二段话说明: InUMTS,theMobileReachabletimerisresetandstartedwithitsinitialvalue,whentheMSgoesfromPMM-CONNECTEDtoPMM-IDLEmode.TheMobileReachabletimerisstoppedwhentheMSentersPMM-CONNECTEDmode。 InGSM,theMobileReachabletimerisresetandstartedwithitsinitialvalue,whentheREADYtimerisstoppedorexpires.TheMobileReachabletimerisstoppedandshallbesettoitsinitialvalueforthenextstartwhentheREADYtimerisstarted. Gsm下移动性管理状态介绍: 空闲状态(IDLE) MS和SGSN中没有存储用户相关的有效的位置信息或路由信息。 这个状态下不能进行与 用户有关的移动性管理过程。 MS除了只能收到PTM-M的信息外,移动用户不能进行PTP数据 的接收或发送,不能进行PTM-G数据的传输,也无法接收寻呼。 MS需要通过执行GPRS附着 过程在MS和SGSN中建立MM上下文。 等待状态(STANDBY) GMM上下文已经建立。 MS可接收PTM-M和PTM-G数据,也可以接收寻呼,但不能进行PTP数据收发和PTM-G数据的发送。 当MS响应了寻呼(发送一个LLCPDU,cellupdate),MS中的移动性状态就会转变到就绪(Ready)状态。 在SGSN中,如果它收到了MS对寻呼的回应信息,其GMM状态也会转变到就绪状态。 同样,当数据或信令从MS处发送时,MS的MM状态会改变到就绪状态。 相应地,当SGSN收到MS发来的数据和信令时,其GMM状态也会改变到 就绪状态。 就绪状态(READY) 在就绪状态下,SGSNGMM上下文会对在相应的等待状态下的GMM上下文进行扩充,它将用户位置信息扩充到小区级别。 在就绪状态下,MS可以收发PTPPDU。 在此状态下,网络不启动对MS的GPRS业务寻呼。 不管无线资源是否已分配给了用户,即使没有数据传送,GMM上下文总保持在就绪状态。 就绪状态由一个定时器(T3314)监控,当T3314超时后,GMM上下文就会从就绪状态转移到等待状态。 UTMS下移动性管理状态介绍 PMM-DETACHED SGSN中没有保存MS的GMM上下文。 为了建立GMM上下文,MS需要发起GPR
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