04-位置更新

M900/M1800 基站子系统 信令分析手册 目 录 i 目 录 第 4章 位置更新.....................................................................................................................4-1 4.1 概述 ................................................................................................................................... 4-1 4.2 位置更新..................................................................................................................... 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 M900/M1800 基站子系统 信令分析手册 第 4 章 位置更新 4-1 第4章 位置更新 4.1 概述 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，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，有如下三类位置更新流程：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。 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（不同之处在下 面各小节中详细描述），流程如图 4-1所示。 M900/M1800 基站子系统 信令分析手册 第 4 章 位置更新 4-2 BTS BSC MSCMS Channel ACT Channel ACT ACK IMM ASS CMD(5) Channel REQ CC TMSI Reallocation CMP Location Updating Accept (1) (3) (4) SABM EST IND( LOC UPD REQ) CR(CMP L3 information) UA (6) (7) (8) (9) (10) (11) (13) Channel RQD (2) Clear Command (14) Clear Complete(15) Location Updating Reject(12) 图4-1 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； (3) BSC 收到 Channel Required 后，分配信令信道，向 BTS 发送 Channel Activation； (4) BTS 收到 Channel Activation 后，如果信道类型正确，则在指定信道上开功率 放大器，上行开始接收信息，并向 BSC 发送 Channel Activation Acknowledge； (5) BSC 通过 BTS 向 MS 发送 Immediate Assignment Command； (6) MS 发 SABM 帧接入； (7) BTS 回 UA 帧进行确认； (8) BTS 向 BSC 发 Establishment Indication，该消息中包含了 Location Update Request 消息内容； (9) BSC 建立 A 接口 SCCP 链接，向 MSC 发送 Location Update Request，该消 息中包含了当前小区的 CGI 信息； (10) MSC 向 BSC 回链接确认消息； (11) MSC 向 MS 回位置更新接受消息，表明位置更新成功； (12) 在网络侧拒绝本次位置更新时，网络侧下发消息给 MS； (13) 若 MSC 侧选择“位置更新时分配 TMSI”为“否”，则在位置更新的过程中， MS 没有“TMSI Reallocation Complete”消息的上报。 (14) 从此处开始网络侧启动信道释放流程，详细解释请参见“第 6 章 释放流程”。 M900/M1800 基站子系统 信令分析手册 第 4 章 位置更新 4-3 4.2.1 周期性位置更新 周期性位置更新用于通知网络侧 MS 没有关机，采用正常位置更新流程实现，位置 更新类型在 LOCATION UPDATING REQUEST 消息中给出。 MS 中的 T3212 定时器用于周期性位置更新。如果该定时器没有启动，则 MS 在每 次进入 MM IDLE 状态中的 NORMAL SERVICE 或 ATTEMPTing TO UPDATE 子 状态时，启动该定时器。 MS 在离开 MM IDLE 子状态（MM IDLE 状态表明 MS 处于非激活态，即没有进行 任何呼叫流程，仅处于侦听状态，例如当进行主叫、被叫等过程中，MS 会离开 MM_IDLE 状态）时，T3212 定时器继续运行直至超时。 在下列情况下，该定时器停止计时（同时 MS 重置 T3212 定时器为初始值以便下一 次位置更新）。 z 收到 LOCATION UPDATING ACCEPT 或 LOCATION UPDATING REJECT 消息时； z 收到 AUTHENTICATION REJECT 消息时； z 第一条 MM 消息（如位置更新接受，CM SERVICE ACCEPT 等）收到时，或 在 MM 连接建立加密模式完成时（最近业务状态为 LIMITED SERVICE 除外）； z MS 已响应寻呼，并正确地收到除 RR 消息外的层 3 消息； z T3212 定时器超时； z MS 去活(如关机或 SIM 卡拔出)； 当 T3212 定时器超时，则启动位置更新流程。 如果 MS 在业务状态 NO CELL AVAILABLE，LIMITED SERVICE，PLMN SEARCH 或 PLMN SEARCH-NORMAL SERVICE，并且 T3212 定时器超时，则 MS 在离开 业务态时再启动位置更新流程。 如果 T3212 定时器超时时，系统消息指明不使用周期性位置更新，则不启动位置更 新流程。T3212 定时器超时值在 SYSTEM INFORMATION TYPE 3 消息的 Control channel description IE 携载。 MS 在 NO CELL AVAILABLE，LIMITED SERVICE，PLMN SEARCH 和 PLMN SEARCH-NORMAL SERVICE 等状态，T3212 超时值不变。 在 T3212 定时器计时时，如果超时值进行更改（如服务小区的变更、T3212 超时值 的广播），则 MS 以当时 T3212 定时器更新的 T3212 值为初始值继续计时。 当 T3212 停止计时时，MS 以 1～“新的初始值”之间的随机值为初始值重启新的 定时器。 M900/M1800 基站子系统 信令分析手册 第 4 章 位置更新 4-4 4.2.2 IMSI附着位置更新流程 IMSI 附着位置更新流程是 IMSI 分离流程的补充，表明 MS 在网络中处于活动态。 SYSTEM INFORMATION TYPE 3 消息中有一个 ATT 标志，指明 IMSI 附着和 IMSI 分离流程是否使用。 如果网络侧指明需要使用 IMSI 附着和 IMSI 分离流程，则 MS 在 IMSI 激活时触发 IMSI 附着流程。当 MS 在网络覆盖区内进行 IMSI 激活或 MS 从非覆盖区进入覆盖 区时，当且仅当 update status 标志为 UPDATED，并且存储的位置区和当前服务 小区 BCCH 上广播的位置区相同时，才触发 IMSI 附着流程；否则不论 ATT 标志为 何值，MS 触发正常位置更新流程。 IMSI 附着位置流程采用正常位置更新流程实现。但位置更新类型必须在 LOCATION UPDATING REQUEST 消息中指明。 4.2.3 正常位置更新流程 正常位置更新流程由 MS 发起时，所有正在计时的触发位置更新流程定时器停止计 时，如：T3211、T3212 定时器。 由于此时 MS 无 RR 连接，MM 子层向 RR 子层请求 RR 连接，并进入 WAIT FOR RR CONNECTION (LOCATION UPDATE)状态。 MS 向网络侧发送 LOCATION UPDATING REQUEST 消息发起位置更新流程，启 动 T3210 定时器并进入 LOCATION UPDATING INITIATED 状态，该消息中包含如 下位置更新类型信息。 1. 网络请求 MS能力信息 网络侧可能会发起类标更新流程获取 MS 的进一步信息，如加密能力等。 2. 身份请求 如果网络侧不能通过 TMSI 和 LAI 得到 IMSI 信息，网络侧可能会发起身份请求流程。 3. 鉴权流程 收到 LOCATION UPDATING REQUEST 消息时，网络侧也可能发起鉴权流程。 4. 加密设置流程 如果新的 TMSI 需分配，则网络侧可能会发起加密模式设置。 M900/M1800 基站子系统 信令分析手册 第 4 章 位置更新 4-5 5. 位置更新 Attempt 计数器 当位置更新失败时，为限制位置更新尝试次数，位置更新尝试 计数器用于位置更新 失败次数的计数，该计数器表示连续失败的位置更新次数。 每一次位置更新失败，该计数器增 1； 下列情况，则该计数器清零： z MS 开机时 z SIM 卡插入时 z 位置更新成功时 z 位置更新带原因值#11、#12 or #13 完成时 z 业务状态从 ATTEMPTING 向 UPDATE 改变时 z 进入新的位置区时 z T3212 定时器超时时 z 位置更新由 CM 子层请求触发时 当T3211定时器超时，判断是否重新发起进行位置流程时使用位置更新尝试计数器。 6. 位置更新接受 如果网络侧接受位置更新，则向 MS 发送 LOCATION UPDATING ACCEPT 消息。 在身份保密服务激活时，网络可进行 TMSI 重分配。分配的 TMSI 和 LAI 信息包含 在 LOCATION UPDATING ACCEPT 消息中。此时，网络侧启动 T3250 定时器。 MS 收到 LOCATION UPDATING ACCEPT 消息后，存储 LAI，T3210 定时器停止 计时，位置更新尝试计数器清零，置 SIM 卡中的更新状态标志为 UPDATED。如果 消息中包含 IMSI，没有给 MS 分配 TMSI，则 MS 要删除 TMSI。如果该消息中包含 TMSI，则 MS 存储 TMSI 于 SIM 中，并向网络侧发送 TMSI REALLOCATION COMPLETE。如果该消息中既不包含 TMSI，也不包含 IMSI，则 MS 将延用原 TMSI。 如果 LOCATION UPDATING ACCEPT 消息中包含的 LAI or PLMN ID 信息 在 “forbidden lists”列表中，则删除该列表的这些表项。 7. 位置更新拒绝 如果网络侧不接受位置更新，则网络侧将给 MS 回送 LOCATION UPDATING REJECT 消息。MS 在收到 LOCATION UPDATING REJECT 消息后，T3210 停止 计时，存储被拒绝原因，启动 T3240 定时器，进入 LOCATION UPDATING REJECTED 状态，等待网络侧释放 RR 连接。释放 RR 连接后，MS 将根据不同的 被拒绝原因进行不同的处理： M900/M1800 基站子系统 信令分析手册 第 4 章 位置更新 4-6 # 2 (IMSI unknown in HLR), # 3 (Illegal MS), or # 6 (Illegal ME): 如果被拒绝原因为#2、#3、#6，MS 将置位置更新状态为 ROAMING NOT ALLOWED，删除 TMSI，存储 LAI 和密钥序列，在关机之前认为 IMSI 非法。 # 11 (PLMN not allowed): # 12 (Location Area not allowed): # 13 (Roaming not allowed in this location area): 如果位置更新被拒绝原因为#11、#12、#13，MS 会删除 SIM 卡中 LAI, TMSI 和 密 钥序列 , 位置更新尝试计数器清零，位置更新状态置为 ROAMING NOT ALLOWED，存储LAI和PLMN ID于相关禁止列表中，即如位置更新拒绝原因为#11， 则将 PLMN ID 存储于"forbidden PLMN list"中，如位置更新拒绝原因为#12，则将 LAI ID 存储于 "forbidden location areas for regional provision of service"列表中， 如位置更新拒绝原因为#13，则将 LAI 存储于"forbidden location areas for roaming" 列表中并且位置更新被拒绝原因为#13，MS 在返回 MM IDLE 后，将重新启动网络 选择流程而非消息选择流程。 其它位置更新拒绝原因值视为异常。 8. 位置更新后 RR连接释放 位置更新完成后，MS(除 MS 有后续应用请求且收到网络侧的 PROCEED 指示)置 T3240 定时器进入等待 WAIT FOR NETWORK COMMAND 状态，等待 RR 连接释 放。网络侧可能因为要发起新的 MM 连接而保持 RR 连接，也允许 MS 发起新的 MM 连接。 RR 连接的释放由网络侧发起。如果 T3240 定时器超时 RR 连接还没有释放，则 MS 异常退出 RR 连接。此后，MS 进入 MM IDLE 状态。 MS 进入 MM IDLE 状态 NORMAL SERVICE 或 ATTEMPTING TO UPDATE 时， T3212 定时器或 T3211 定时器重新启动（如下面 9 中描述）。 9. MS侧异常 MS 侧有如下几种不同的异常 (1) 接入等级控制导致接入禁止 MS 驻留在服务小区，启动正常小区重选流程；在接入允许后，则 MS 立刻启动位 置更新流程。 M900/M1800 基站子系统 信令分析手册 第 4 章 位置更新 4-7 (2) 在随机接入时收到 IMMEDIATE ASSIGNMENT REJECT 消息。 MS 驻留在选择的服务小区内，启动正常小区选择流程；如果选择的小区发生改变 时，则复位 T3122 定时器，T3122 超时后启动位置更新流程。 (3) 随机接入失败 如果随机接入失败，启动 T3213 定时器，该定时器超时后，再启动随机接入流程。 如果连续两次位置更新的随机接入失败，则位置更新流程终止。 (4) RR 连接失败 位置更新流程终止 (5) T3210 定时器超时 则位置更新终止、RR 连接终止 (6) 完成 RR 连接异常 位置更新流程终止 (7) #2、#3、#6、#11、#12、#13 以外原因的位置更新拒绝 MS 等待 RR 连接释放 在上述 d) 至 g) 和重复失败的 c)情况下，MS 处理如下：T3210 停止计时。如果 T3210 超时，则 RR 连接释放。位置更新尝试计数器增 1，后续操作视 LAI 和位置 更新尝试计数器的值。 如果位置更新状态为 UPDATED，存储的 LAI 与服务小区 BCCH 广播的 LAI 相同， 且位置更新尝试计数器小于 4。 MS保持位置更新状态为 UPDATED, RR连接释放后MM IDLE子状态为NORMAL SERVICE。MS 存储位置更新类型信息。RR 连接释放后启动 T3211 定时器，T3211 定时器超时后重新启动响应类型的位置更新流程。 如果位置更新状态非 UPDATED, 或者存储的 LAI 不同于服务小区 BCCH 信道上收 到的 LAI，或者位置更新尝试计数器大于等于 4，则 MS 删除 SIM 卡中存储的密钥 序列、LAI、TMSI 信息，置位置更新状态为 NOT UPDATED，RR 连接释放后进入 MM IDLE 子状态 ATTEMPTING TO UPDATE. RR 连接释放后，如果位置更新尝试 计数器小于 4，MS 启动 T3211 定时器，否则启动 T3212。 10. 网络侧异常 (1) RR 连接失败 如果公共流程中捆绑的位置更新子流程过程中，RR 连接失败，则按照其他一般流 程的异常处理进行。 如果位置更新流程没有捆绑其他一般流程，则 MS 的位置更新流程终止。 M900/M1800 基站子系统 信令分析手册 第 4 章 位置更新 4-8 (2) 协议错误 如果网络侧收到 LOCATION UPDATING REQUEST 消息时发现协议错误，只要可 能，网络侧将给 MS 回送携载如下原因值的 LOCATION UPDATING REJECT 消息： #96 必要的信息元素错误； #99 信息元素错误或不存在； #100 条件信息元素错误； #111 协议错误，未定义； 给 MS 回送 LOCATION UPDATING REJECT 响应后，网络侧将启动信道释放流程。 4.3 BSC内部处理流程 位置更新流程是一个通用流程，使用可以分为三类：正常位置更新、周期性位置更 新、IMSI 附着位置更新流程。其中周期性位置更新时间从［系统消息数据表］的“周 期位置更新时限值”字段获取，从系统消息 3 中下发给 MS。 BSC 在建立 A 接口 SCCP 链接，向 MSC 发送 Location Update Request，该消息 中包含了当前小区的 CGI 信息，CGI 信息从［BSC 小区表］中获得。