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第6章 基本信令流程


WA000010 WCDMA 系统基本原理 ISSUE1.0

基本信令流程

第6章 基本信令流程
6.1 概述
6.1.1 流程的分类
在 WCDMA 系统中具有的各种各样的信令流程中 以分为接入层的信令流程和非接入层的信令流程 可以分为电路域的信令流程和分组域的信令流程 所谓接入层的流程和非接入层的流程 SM CC SMS 等称为非接入层 实际是从协议栈的角度出发的 在协 接入层的流程 也就是指无线 从协议栈的层面来说 从网络构成的层面来说 可

议栈中 RRC 和 RANAP 层及其以下的协议层称为接入层 它们之上的 MM 简单地说 接入层的设备 RNC NodeB 需要参与处理的流程 非接入层的流程 就是指 只有 UE 和 CN 需要处理的信令流程 处理的 举个形象的比喻 无线接入网络 RNC NodeB 是不需要 接入层的信令是为非接入层的信令交互铺路搭桥

的 通过接入层的信令交互 在 UE 和 CN 之间建立起了信令通路 从而便能 进行非接入层信令流程了 接入层的流程主要包括 PLMN 选择 的信令建立流程 流程 RAB 建立流程 小区选择和无线资源管理流程 无线资

源管理流程就是 RRC 层面的流程 包括 RRC 连接建立流程 UE 和 CN 之间 呼叫释放流程 切换流程和 SRNS 重定位 此时 其中切换和 SRNS 重定位含有跨 RNC 跨 SGSN/MSC的情况 通过它们 为上层的信令流程搭建底层的承载 电路域的呼叫控制 分组域

还需要 SGSN/MSC 协助完成 所以从协议栈的层面上来说 接入层的流程都 是一些底层的流程

非接入层的流程主要包括电路域的移动性管理 的移动性管理 分组域的会话管理

6.1.2 基本信令流程总体介绍
接下来我们对基本的信令流程进行简单的总体介绍 我们首先看一下用户在不移动的情况下 从开机 进行业务到关机的整个业 务流程

6-1

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非接入层 MM/SM/CC/SMS 接入层:RRC UTRAN 开 机 接入层 PLMN选择 小区选择 RRC连接建立 Iu连接建立 位置更新 接入层:RANAP CN

进行非接入层的MM信令交互 附着 包括鉴权加密 进行业务 结束业务 电路域的CC过程 电路域的CC过程 分组域的SM过程 分组域的SM过程 分离

建立业务承载链路 拆除业务承载链路 分组域的分离

进行非接入层的MM信令交互 关 机 接入层 RRC连接释放

包括电路域

Iu连接释放

图6-1 主叫业务流程

(1)

用户 UE 开机 首先进行接入层的信令交互 此时首先进行 PLMN 选择 选择某个运营商的网络 后进行 RRC 连接建立 层的信令流程 的信令流程做好了准备 接着进行小区选择 驻留一个合适的小区 至此 然 Iu 接口的信令连接建立 通过这些接入 为非接入层 此时用

在 UE 和 CN 之间搭建起了一条信令通道

(2) (3)

接着 UE 和 CN 之间便开始进行非接入层的移动性管理流程了 户会进行附着流程 域的呼叫连接流程 其中包括鉴权 加密 位置更新等小流程

当通过鉴权等流程后 UE 便进行非接入层的业务相关流程了 包括电路 分组域的会话管理流程 通过这些流程为进行业务 上网了 分组域的会话 搭建好了业务承载的链路 随后用户就可以开始打电话

(4) (5) (6)

当用户结束业务后 管理流程 流程

同样会进行电路域的呼叫连接流程

拆除业务承载链路 则 UE 和 CN 之间进行非接入层的移动性管理 系统会进行接入层的信令流程 拆除之 分组域的分离 以及 RRC 信令连接 从开机 进行业务 到关机的整个流程

此时如果用户关机的话 进行电路域

等非接入层的信令交互结束后 前建立的 Iu 信令连接

至此

一个用户在不移动的情况下 其中可以看到

便结束了 载

这个业务过程是需要接入层的信令流程和非接入 接入层的流程为非接入层的流程搭建信号承

层的信令流程互相配合完成的

6-2

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接下来我们再看一下用户进行被叫的一个业务流程

非接入层 MM/SM/CC/SMS 接入层:RRC UTRAN 待机 接入层 非接入层发起寻呼流程 RRC连接建立 Iu接口信令连接建立 鉴权加密 建立业务承载链路 拆除业务承载链路 接入层:RANAP CN

进行非接入层的MM信令交互 进行业务 结束业务 接入层 电路域的CC过程 电路域的CC过程 RRC连接释放

分组域的SM过程 分组域的SM过程

待机

Iu接口信令连接释放

图6-2 被叫业务流程

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

用户 UE 处在待机状态 进行接入层的信令流程

此时从网络侧对其进行寻呼 则 UE RNC CN 之间会 建立 RRC 连接和 Iu 接口信令连接 分组域的会话管理流程 建立其业务

如果没有现存的 UE 与 CN 之间的信令连接

接下来可能会进行移动性管理的鉴权加密流程 随后通过电路域的呼叫连接流程 的承载链路 结束业务后 从而就可以进行业务了 再拆除相关的业务承载链路 包括 Iu 接口的信令连接和 RRC 连接

接着释放接入层的信令连接

上面的两个流程主要从总体上介绍了用户在不产生位置变化的情况下进行业 务的情况 进行描述 由于移动通信具有移动性的特点 流程 比如 更新等移动性管理的流程 产生了切换 所以由此就产生了很多处理移动性相关的 由此便产生了位置 由此便 这只是一个总体上的简单描述 详细的各种流程将在后续章节中

当用户不进行业务的时候产生了位置改变 SRNS 重定位等流程

当用户进行业务的时候发生了位置变化

6-3

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6.2 UE 的状态与寻呼流程
6.2.1 UE 状态
UE 有两种基本的运行模式 空闲模式下 空闲模式和连接模式 上电开始 UE 就停留在

通过非接入层标识如 IMSI TMSI 或 P-TMSI 等标志来区分 仅能够寻呼一个小区中的所有 UE 或同

UTRAN不保存空闲模式 UE 的信息 一个寻呼时刻的所有 UE

当 UE 完成 RRC连接建立时 UE 才从空闲模式转移到连接模式 CELL_FACH 或 CELL_DCH 状态 UE 的连接模式 也叫 UE 的 RRC 状态 反映了 UE 连 当 RRC 连接释放时 UE 从连 接的级别以及 UE 可以使用哪一种传输信道 接模式转移到空闲模式

图6-3 UE 运行模式 

UE 在连接模式下 1. CELL_DCH 状态

一共有如下 4 种状态

CELL_DCH 状态有如下特征

6-4

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l l l

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在上行和下行给 UE 分配了一个专用物理信道 根据 UE 当前的活动集可以知道 UE 所在的小区 UE 可以使用专用传输信道 下行/上行共享传输信道或这些传输信道的组 合

UE 进入 CELL_DCH 状态有如下 2 种方法 1 UE 在空闲模式下 RRC 连接建立在专用行道上 因此 UE 从空闲模式进

入 CELL_DCH 状态 2 UE 处于 CELL_FACH 状态下使用公共传输信道 通过信道切换后使用专 UE 从 CELL_FACH 状态进入到 CELL_DCH 状态

用传输信道

2. CELL_FACH 状态 CELL_FACH 状态具有如下特征
l l l

没有给 UE 分配专用传输信道 UE 连续监听一个下行 FACH 信道 为 UE 分配了一个默认的上行公共信道或上行共享传输信道 RACH 使之能够在接入过程中的任何时间内使用 具体为 UE 最近一次发起小区更新 UE 的位置在小区级为 UTRAN所知 时报告的小区 例如

l

在 CELL_FACH 子状态
l l l l

UE 执行下面的动作

监听一个 FACH 监听当前服务小区的 BCH 传输信道 在小区变为另一个 UTRA 小区时 传输信道上的 UE 标识 解码系统信息消息 发起一个小区更新过程

除非选择了一个新小区 否则使用在当前小区中分配的 C-RNTI 作为公共 在 RACH 上传送上行控制信令和小数据包 如果数据业务在一段时间里未被激活 UE 将进入

l

在 CELL_FACH 状态下

CELL_PCH 状态 以减少功率的损耗 并且 当 UE 暂时脱离 CELL_PCH 状 态执行小区更新 更新完成后 如果 UE 和网络侧均无数据传输需求 它将返 回 CELL_PCH 3. CELL_PCH 状态 CELL_PCH 状态具有如下特征
l l

没有为 UE 分配专用信道 UE 使用非连续接收 输信道上的信息 DRX 技术 在某个特定的寻呼时刻监听 PCH 传

l

不能有任何上行的活动
6-5

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UE 的位置在小区级为 UTRAN所知 具体为 UE 在 CELL_FACH 状态时最近 一次发起小区更新时所报告的小区 在 CELL_PCH 状态 UE 进行以下活动 并接收 PCH 上的寻呼消息 以解码系统信息

根据 DRX 周期监听寻呼时刻

监听当前服务小区的 BCH 传输信道 当小区改变时发起小区更新过程 在该状态下不能使用 DCCH 逻辑信道

如果网络试图发起任何活动

它需要

在 UE 所在小区的 PCCH 逻辑信道上发送一个寻呼请求 UE 转换到 CELL_FACH 状态的方式有两个 一是通过 UTRAN寻呼 二是通 过任何上行接入 4. URA_PCH 状态 URA_PCH 状态具有如下特征
l l l l

没有为 UE 分配专用信道 UE 使用 DRX 技术 在某个特定的寻呼时刻监听 PCH 传输信道上的信息 不能有任何上行的活动 UE 的位置在 URA 级为 UTRAN 所知 具体为 UE 在 CELL_FACH 状态 时最近一次发起 URA 更新时所报告的 URA

在 URA_PCH 状态
l l l

UE 进行以下活动 并接收 PCH 上的寻呼消息 以解码系统信息

根据 DRX 周期监听寻呼时刻

监听当前服务小区的 BCH 传输信道 当 URA 改变时发起 URA 更新过程

在该状态下不能使用 DCCH 逻辑信道

如果网络试图发起任何活动

它需要

在 UE 所在 URA 的 PCCH 逻辑信道上发送寻呼请求 在 URA_PCH 状态 传送 没有资源分配给数据传输用 因此 如果 UE 有数据要

需要首先转换到 CELL_FACH 状态

6.2.2 寻呼流程
与固定通信不同 移动通信中的通信终端的位置不是固定的 为了建立一次 呼叫 核心网 CN 通过 Iu 接口向 UTRAN发送寻呼消息 UTRAN则将 CN 寻呼消息通过 Uu 接口上的寻呼过程发送给 UE 使得被寻呼的 UE 发起与 CN 的信令连接建立过程

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当 UTRAN 收到某个 CN 域

CS 域或 PS 域

的寻呼消息时

首先需要判断 那么 在

UE 是否已经与另一个 CN 域建立了信令连接 UTRAN只能知道 UE 当前所在的服务区 送给 UE CELL_DCH 或 CELL_FACH 状态下 2 消息 这就是 PAGING TYPE 1 消息

如果没有建立信令连接 如果已经建立信令连接

并通过寻呼控制信道将寻呼消息发

UTRAN 就可以知道 UE 当前活动于哪 寻呼可以分为以下两种类型

种信道上 并通过专用控制信道将寻呼消息发送给 UE 这就是 PAGING TYPE 因此针对 UE 所处的模式和状态

(1) 寻 呼 空 闲 模 式 或 PCH 状 态 下 的 UE 这一类型的寻呼过程使用 PCCH 其作用有如下三点
l l

寻呼控制信道

寻呼处于空闲模式

CELL_PCH 或 URA_PCH 状态的 UE 用于向被选择的 UE 发送寻呼信息

为了建立一次呼叫或一条信令连接 状态

网络侧的高层发起寻呼过程

为了将 UE 的状态从 CELL_PCH 或 URA_PCH 状态迁移到 CELL_FACH UTRAN发起寻呼以触发 UE 状态的迁移 UTRAN 发 起 空 闲 模 式 CELL_PCH 和 以触发 UE 读取更新后的系统信息 当系统消息发生改变时 URA_PCH 状态下的寻呼

l

UE
PAGING TYPE 1

UTRAN

图6-4 寻呼空闲模式和 PCH 状态下的 UE

UTRAN通过在 PCCH 上一个适当的寻呼时刻发送一条 PAGING TYPE 1消 息来启动寻呼过程 该寻呼时刻和 UE 的 IMSI 有关 UTRAN 可以选择在几 个寻呼时机重复寻呼一个 UE 以增加 UE 正确接收寻呼消息的可能 (2) 寻呼 CELL_DCH 或 CELL_FACH 状 态 下 的 UE 这一类型的寻呼过程用于向处于连接模式 CELL_DCH或 CELL_FACH状态的 某个 UE 发送专用寻呼信息

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UE
PAGING TYPE 2

UTRAN

图6-5 寻呼 CELL_DCH 或 CELL_FACH 状态下的 UE

对于处于连接模式 CELL_DCH 或 CELL_FACH 状态的 UE DCCH 专用控制信道 这种寻呼也叫做专用寻呼过程

UTRAN 通过在

上发送一条 PAGING TYPE 2消息来发起寻呼过程

6.3 空闲模式下的 UE
6.3.1 概述
当 UE 开机后或在漫游中 它的首要任务就是找到网络并和网络取得联系 只 有这样 才能获得网络的服务 因此 空闲模式下 UE 的行为对于 UE 是至关 重要的 那么 UE 是如何完成这个功能的呢 本节就来讲解这个过程

UE 在空闲模式下的行为可以细分为 PLMN 选择和重选 小区的选择和重选和 位置登记 这三个过程之间的关系如下图所示
Automatic/ Manual selection

User selection of PLMN

Indication to user

PLMN Selection and Reselection
Location Registration response PLMNs available

PLMN selected

NAS Control

Cell Selection and Reselection
Radio measurements

Registration Area changes CM requests

Location Registration
图6-6 空闲模式下的 UE 6-8

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当 UE 开机后

首先应该选择一个 PLMN

当选中了一个 PLMN 后 这样

就开始

选择属于这个 PLMN 的小区 当找到这样的一个小区后 从系统信息 广播 中就可以知道临近小区 neighboring cell 的信息 UE 就可以在所有 UE 就会发起位置 这些小区中选择一个信号最好的小区 驻留下来 紧接着 登记过程 attach or location update 驻留的作用有 4 个
l l l l

成功后 UE 就驻留在这个小区中了

使 UE 可以接收 PLMN 广播的系统信息 可以在小区内发起随机接入过程 可以接收网络的寻呼 可以接收小区广播业务

当 UE 驻留在小区中 并登记成功后 随着 UE 的移动 当前小区和临近小区 的信号强度都在不断变化 UE 就要选择一个最合适的小区 这就是小区重选 过程 这个最合适的小区不一定是当前信号最好的小区 为什么呢 因为 比如 UE 处在一个小区的边缘 又在这两个小区之间来回走 恰好这两个小区 又是属于不同的 LA 或者 RA 这样 UE 就要不停的发起位置更新 即浪费了 网络资源 又浪费的 UE 的能量 因此 在所有小区中重选哪个小区是有一定 规则的 这个规则会在后面详细描述 选择了另外一个小区后 发现这个小区属于另外一个 LA 或 使网络获得最新的 UE 的位置信息   或者当前的 PLMN UE

当 UE 重选小区 者 RA

UE 就要发起位置更新过程

通过系统广播信息中的 SIB1 发现 LA 或者 RA 的变化 如果位置登记或者更新不成功 出了覆盖区

比如当网络拒绝 UE 时

UE 可以进行 PLMN 重选

以选择另外一个可用的 PLMN

6.3.2 PLMN 选择和重选
PLMN 选择和重选的目的是选择一个可用的 好的 PLMN UE 通过什么来达到这一目的呢 这些列表将 PLMN 按照优先级排列 是最高优先级的 PLMN 另外 动 简而言之 就是能提供正常业务的 UE 会维护一个 PLMN 列表 找到的自然 自动和手 由 最

然后从高优先级向下搜索

PLMN 选择和重选的模式有两种

自动选网就是 UE 按照 PLMN 的优先级顺序自动的选择一个

PLMN 手动选网呢 将当前的所有可用网络呈现给用户 将权利给用户 用户选择一个 PLMN

6.3.3 小区选择和重选
当 PLMN 选定之后 信号最好的小区 就要进行小区选择 目的是选择一个属于这个 PLMN 的

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首先 如果 UE 存有这个 PLMN 的一些相关信息 比如频率 扰码等 会首先使用这些信息进行小区搜索 开机 比如晚上关机 早晨开机等等 Stored information cell selection 样就可以较快的找到网络 因为 大多数情况 的 non-volatile memory 中 1. 小区选择 小区选择的过程大致如下 1 小区搜索 尽管它可能不属于选择的 PLMN 的

UE 就 这

UE 都是在同一个地点关机和

这些信息保存在 SIM 卡中或者在手机

小区搜索的目的是找到一个小区 搜索的步骤如下 当然

小区

首先要锁定一个频率

通过 primary SCH UE 获得时隙同步 时隙同步后 就要进行帧同步 帧同 步是使用 secondary SCH 的同步码实现的 的扰码组 然后 找到相关结果最大的一个 这一过程同时也确定了这个小区 直到 UE 通过对扰码组中的每一个扰码在 CPICH 上相关 这就确定了主扰码

显然 如果 UE 已经知道这个小区的一些信息 比如使用哪个频率 甚至主扰 码 2 上述步骤就可以大大加速 读广播信道

UE 从上述 1 的步骤 c 中获得了 PCCPCH 的扰码 而 PCCPCH 的信道码是 已知的
l

在整个 UTRAN中是唯一的

UE 就可以读广播信道的信息了

读到 MIB 后 UE 就可以判断当前找到的 PLMN 是否就是要找的 PLMN 因为在 MIB 中有 PLMN identity 域 其他 SIB 的调度信息 得其内容 如果不是 从小区搜索开始 如果是 UE 就根据 MIB 中包含的 找到其他的 SIB 并获 又要从头开始这个过程 scheduling information UE 只好再找下一个频率

l

如果当前 PLMN 是 UE 要找的 PLMN UE 读 SIB3 取得 Cell selection and re-selection info 标准 如果满足 通过获取这些信息 UE 计算是否满足小区驻留 则 UE 认为此小区即为一个 suitable cell 驻留下来 随后 UE 将发起位置登记过程 这样 UE 就可以算出并

并读其他所需要的系统信息 如果不满足上述条件

UE 读 SIB11 获取邻区消息

判断邻区是否满足小区选择驻留标准 如果 UE 发现了任何一个邻区满足小区驻留标准 读其他所需要的系统信息 UE 就驻留在此小区中 并

随后 UE 将发起位置登记过程

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如果 UE 发现没有一个小区满足小区驻留标准 续 PLMN 选择和重选过程 2. 小区重选

UE 就认为没有覆盖

就会继

UE 在空闲模式下 要随时监测当前小区和邻区的信号质量 以选择一个最好 的小区提供服务 这就是小区重选过程 cell reselection 时间内 小区重选条件得到满足 UE 就选择这个小区 播消息 小区重选结束 如果在 Treselection 驻留下来 读它的广

3. 离开连接模式的小区选择 当 UE 从连接模式回到空闲模式时 suitable cell 候选小区就是连接模式时用到的小区 要做小区选择 以找一个合适的小区 不过此时

这个选择过程和普通的小区选择过程是一样的

如果在这些小区中找不到合适的小区

应该使用 stored information cell selection

6.3.4 位置登记
这些过程请参见 MM GMM 的过程

6.4 无线资源管理流程
6.4.1 RRC 连接建立流程
UE 处于空闲模式下 当 UE 的非接入层请求建立信令连接时 UE 将发起 RRC 连接建立过程 每个 UE 最多只有一个 RRC 连接 由其无线资

当 SRNC 接收到 UE 的 RRC CONNECTION REQUEST 消息

源管理模块 RRM 根据特定的算法确定是接受还是拒绝该 RRC 连接建立请 求 如果接受 则再判决是建立在专用信道还是公共信道 对于 RRC 连接建 立使用不同的信道 则 RRC 连接建立流程也不一样

6-11

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1. RRC 连接建立在专用信道上

UE

NodeB

SRNC

1. RRC CONNECTION REQUEST
2. 分配RNTI, L1,L2参数

3. RL SESETUP REQUEST 4. RL SETUP RESPONSE
5. ALCAP建立并同步

6. RRC CONNECTION SETUP 7. RRC CONNECTION SETUP COMPLETE

图6-7 RRC 连接建立在专用信道上

信令流程说明 1 UE 在上行 CCCH 上发送一个 RRC Connection Request 消息 请求建

立一条 RRC 连接 2 SRNC 根据 RRC 连接请求的原因以及系统资源状态 用信道上 并分配 RNTI 和 L1 L2 资源 请求 Node B 决定 UE 建立在专

3 SRNC 向 Node B 发送 Radio Link Setup Request 消息 分配 RRC 连接所需的特定无线链路资源 4 Node B资源准备成功后

向 SRNC 应答 Radio Link Setup Response

消息 5 SRNC 使用 ALCAP 协议发起 Iub 接口用户面传输承载的建立 并完成 RNC 于 Node B 之间的同步过程 6 SRNC 在下行 CCCH 向 UE 发送 RRC Connection Setup 消息 7 息 至此 RRC 连接建立过程结束 UE 在上行 DCCH 向 SRNC 发送 RRC Connection Setup Complete 消

6-12

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2. RRC 连接建立在公共信道上 当 RRC 连接建立在公共信道上时 建立在专用信道相似 因为用的是已经建立好的小区公共资源

所以这里无需建立无线链路和用户面的数据传输承载 其余过程与 RRC 连接

6.4.2 信令建立流程
信令建立流程是在 UE 与 UTRAN之间的 RRC 连接建立成功后 UE 通过 RNC 建立与 CN 的信令连接 也叫 交互 NAS 信息 如鉴权 NAS 信令建立流程 连接建立等 都是直传消息 RNC 在收到第一 将建立与 CN 用于 UE 与 CN 的信令 业务请求

UE 与 CN 的交互的信令 条直传消息时 之间的信令连接 即

对于 RNC 而言

初始直传消息

Initial Direct Transfer 流程如下图所示

该连接建立 SCCP 之上

UE

SRNC

CN

1.RRC :INITIAL DIRECT TRANSFER 2.RANAP: INITIAL UE MESSAGE(CR) 3.SCCP:CC (Success) 3.SCCP:CC (Failure)

图6-8 信令建立过程

具体流程如下 1 RRC 连接建立后 UE 通过 RRC 连接向 RNC 发送初始直传消息 Initial

Direct Transfer 2

消息中携带 UE 发送到 CN 的 NAS 信息内容 通过 Iu 接口向 CN 发送 SCCP 连接请 Initial UE

RNC 接收到 UE 的初始直传消息 CR

求消息

消息数据为 RNC 向 CN 发送的初始 UE 消息 该消息带有 UE 发送到 CN 的消息内容 则向 RNC 回 SCCP 连接证实消息 确认信令连接建立成功

Message

3 如果 CN 准备接受连接请求 SCCP 连接建立成功

CC

RNC 接收到该消息

4 如果 CN 不能接受连接请求 SCCP 连接建立失败 RRC 释放过程
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则向 RNC 回 SCCP 连接拒绝消息 确认信令连接建立失败

CJ 则发起

RNC 接收到该消息

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信令连接建立成功后 UE 发送到 CN的消息 通过上行直传消息 Uplink Direct Transfer 发送到 RNC RNC 将其转换为直传消息 RNC 将其转换为下行直传消息 Direct Transfer 发送 到 CN CN 发送到 UE 的消息 通过直传消息 Direct Transfer 发送到 RNC Downlink Direct Transfer 发送到 UE

6.4.3 RAB 建立流程
RAB 是指用户平面的承载 务 用于 UE 和 CN 之间传送语音 然后才能建立 RAB 基本流程为 数据及多媒体业

UE 首先要完成 RRC 连接建立

RAB 建立是由 CN 发起
l l

UTRAN执行的功能

首先由 CN 向 UTRAN发送 RAB 指配请求消息 请求 UTRAN建立 RAB UTRAN中的 SRNC 发起建立 Iu 接口与 Iub 接口 承载 SRNC 向 UE 发起 RB 建立请求 UE 完成 RB 建立 向 SRNC 回应 RB 建立完成消息 结束 RAB 建立流程 UE 进入通话过程 SRNC 向 CN 应答 RAB 指配响应消息 Iur 接口 的数据传输

l l l

当 RAB 建立成功以后

一个基本的呼叫即建立

根据无线资源使用情况 RRC 连接建立时的无线资源状态与 RAB 建立时的无 线资源状态 1 2 3 可以将 RAB 的建立流程分成以下三种情况

DCH-DCH RRC 使用 DCH RAB 准备使用 DCH RACH/FACH-RACH/FACH RACH/FACH-DCH RRC 使用 CCH RAB 准备使用 CCH

RRC 使用 CCH 而 RAB 准备使用 DCH

下面给出以上第一种情况下的 RAB 建立流程的具体过程描述 1. DCH-DCH UE 当前的 RRC 状态为专用传输信道 DCH 时 指配的 RAB 只能建立在专 用传输信道上 重配置 RL 配置参数
l

根据无线链路

RL 重配置情况

RAB 建立流程可分为同步 二者的

DCH-DCH 与异步重配置 RL

DCH-DCH 两种情况

区别在于 Node B 与 UE 接收到 SRNC 下发的配置消息后 能否立即启用新的

同步情况下 Node B 与 UE 在接收到 SRNC 下发的配置消息后 不能立 即启用新的配置参数 步时刻 而是从消息中获取 SRNC 规定的同步时间 在同 同时启用新的配置参数

l

异步情况下 Node B 与 UE 在接收到 SRNC 下发的配置消息后 将立即 启用新的配置参数
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(1) 同步重配置 RL 在 DCH-DCH 同步情况下 需要 SRNC Node B 与 UE 之间同步重配置 RL

? ? ?

Node B在接收到 SRNC 下发的重配置 RL 消息后 不能立即启用新的配 置参数 而是准备好相应的无线资源 等待接收到 SRNC 下发的重配置 执行消息 从消息中获取 SRNC 规定的同步时间 UE 在接收到 SRNC 下发的配置消息后 也不能立即启用新的配置参数 而是从消息中获取 SRNC 规定的同步时间 在 SRNC 规定的同步时刻 Node B 与 UE 同时启用新的配置参数 下面给出 RAB 建立流程中 DCH-DCH 同步重配置 RL 的过程

UE

NodeB

SRNC
2. ALCAP建立

CN

1.RANAP: RAB ASSIGNMENT REQUEST 3.RL RECONFIG PRE 4.RL RECONFIG READY
5.ALCAP建立、同步

6.RL RECONFIG COMMIT 7.RRC: RB SETUP 8.RRC: RB SETUP COMPLETE 9.RANAP: RAB ASSIGNMENT RESPONSE

图6-9 RAB 建立流程

DCH-DCH

同步

信令流程说明 1 CN 向 UTRAN发送 RANAP 协议的 RAB 指配消息 Radio Access Bearer

Assignment Request 发起 RAB 建立请求 2 SRNC 接收到 RAB 建立请求后 将 RAB 的 QoS 参数映射为 AAL2 链路

特性参数与无线资源特性参数 Iu 接口的 ALCAP 根据其中的 AAL2 链路特性 参数发起 Iu 接口的用户面传输承载建立过程 3 SRNC 向属下的 Node B 发送 NBAP 协议的无线链路重配置准备 Radio Link Reconfiguration Prepare 消息 请求属下的 Node B 准备在已有的无线链路上 增加一条 4 或多条 承载 RAB 的专用传输信道 DCH

Node B 分 配 相 应 的 资 源

然 后 向 所 属 的 SRNC 发 送 Radio Link

Reconfiguration Ready 消息

通知 SRNC 无线链路重配置准备完成

5 SRNC 中 Iub 接口的 ALCAP 发起 Iub 接口的用户面传输承载建立过程 Node B 与 SRNC 通过交换 DCH 帧协议的上下行同步帧建立同步

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基本信令流程

6

SRNC 向属下的 Node B 发送无线链路重配置执行消息 Radio Link

Reconfiguration Commit 7 SRNC 向 UE 发送 RRC 协议的 RB 建立消息 Radio Bearer Setup 8 UE 执行 RB 建立后 向 SRNC 发送无线承载建立完成消息 Radio Bearer

Setup Complete 9 SRNC 接收到无线承载建立完成的消息后 向 CN 回应 RAB 指配响应消

息 Radio Access Bearer Assignment Response 结束 RAB 建立流程 (2) 异步重配置 RL 在 DCH-DCH 异步情况下 RL 置参数 下面给出 RAB 建立流程中 DCH-DCH 异步重配置 RL 的例子 不要求 SRNC Node B与 UE 之间同步重配置 将立即起用新的配

Node B 与 UE 在接收到 SRNC 下发的配置消息后

UE

NodeB

SRNC
2. ALCAP建立

1. RANAP: RAB ASSIGNMENT REQUEST 3.RL RECONFIG REQ 4.RL RECONFIG RESP
5. ALCAP建立、同步

CN

6.RRC: RB SETUP 7. RRC: RB SETUP COMPLETE 8. RANAP: RAB ASSIGNMENT RESPONSE

图6-10 RAB 建立流程

DCH-DCH

异步

信令流程说明 1 CN 向 UTRAN发送 RANAP 协议的 RAB 指配消息 Radio Access Bearer

Assignment Request 发起 RAB 建立请求 2 SRNC 接收到 RAB 建立请求后 将 RAB 的 QoS 参数映射为 AAL2 链路

特性参数与无线资源特性参数 Iu 接口的 ALCAP 根据其中的 AAL2 链路特性 参数发起 Iu 接口的用户面传输承载建立过程 3 在异步情况下 无线重配置无需同步 SRNC 向属下的 Node B 发送 NBAP 协议的无线链路重配置请求 Radio Link Reconfiguration Request 消息 属下的 Node B 在已有的无线链路上建立新的专用传输信道
6-16

请求

DCH

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4

Node B 接收到无线链路重配置请求消息后

即分配相应的资源

然后向

所属的 SRNC 发送 Radio Link Reconfiguration Response消息 无线链路重配置完成

通知 SRNC

5 SRNC 中 Iub 接口的 ALCAP 发起 Iub 接口的用户面传输承载建立过程 Node B 与 SRNC 通过交换 DCH 帧协议的上下行同步帧建立同步 6 SRNC 向 UE 发送 RRC 协议的无线承载建立消息 Radio Bearer Setup 7 UE 执行 RB 建立后 向 SRNC 发送无线承载建立完成消息 Radio Bearer

Setup Complete 8 SRNC 接收到无线承载建立完成的消息后 向 CN 回应 RAB 指配响应消

息 Radio Access Bearer Assignment Response 结束 RAB 建立流程

6.4.4 呼叫释放流程
呼叫释放流程也就是 RRC 连接释放流程 UE 发起的释放和 CN 发起的释放 释放请求消息由谁先发出 当 CN 决定释放呼叫后 RRC 连接释放流程分为两种类型

两种释放类型的区别主要在于高层的呼叫

但最终的资源释放都是由 CN 发起的

将向 SRNC 发送 IU RELEASE COMMAND 消息 有如下操作步骤

SRNC 收到该释放命令后 1 2 3

向 CN 返回 IU RELEASE COMPLETE 消息 发起 IU 接口用户面传输承载的释放 释放 RRC 连接 根据

RRC 释放就是释放 UE 和 UTRAN 之间的信令链路以及全部无线承载 RRC 连接所占用的资源情况 可进一步划分为两类 的 RRC 连接和释放建立在公共信道上的 RRC 连接

释放建立在专用信道上

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1. 释放建立在专用信道上的 RRC 连接

UE

NodeB

SRNC

1. RRC:RRC CONNECTION RELEASE 2. RRC:RRC CONNECTION RELEASE COMPLETE 3. RL DELETION 4. RL DELETION RESPONSE
5. ALCAP释放

图6-11 释放建立在专用信道上的 RRC 连接

流程描述 1) RNC 向 UE 发送 RRC 连接释放消息 RRC Connection Release 2) UE 向 RNC 返回释放完成消息 RRC Connection Release Complete 3) RNC 向 Node B 发送无线链路删除消息 Radio Link Deletion 删除 Node B 中的无线链路资源 4) Node B 资源释放完成后 向 RNC返回释放完成消息 Radio Link Deletion Response 5) RNC 使用 ALCAP 协议发起 IUB 接口用户面传输承载的释放 最后 RNC 再发起本端 L2 资源的释放 2. 释放建立在公共信道上的 RRC 连接 释放建立在公共信道上的 RRC 连接时 因为此时用的是小区公共资源 所以 直接释放 UE 就可以了 无需释放 Node B 的资源 当然也没有数据传输承载 的释放过程 至此 RRC 释放过程结束

6.4.5 切换流程
切换过程是移动通信区别于固定通信的一个显著特征之一 区或制式 FDD TDD 发生变化时 硬切换 支持的切换包括软切换 前向切换和系统间切换 当 UE 使用的小 WCDMA 软切换和硬切换

我们就说 UE 发生了切换

主要是由网络侧发起 前向切换主要是 UE 发起 而系统间切换既有网络侧发 起的情况 又有 UE 发起的情况 发生切换的原因包括 UE 的移动 资源的优 化配置 人为干预等

6-18

WA000010 WCDMA 系统基本原理 ISSUE1.0

基本信令流程

1. 软切换 在 WCDMA 中 好的一条 由于相邻小区存在同频的情况 UE 可以通过多条无线链路 通过比较 选取信号较 Node B

与网络进行通信 在多条无线链路进行合并的时候 从而达到优化通信质量的目的 这种情况 根据小区之间位置的不同 内不同小区之间 种情况 软切换可以分为几种情况

只有 FDD 制式才能进行软切换 第一种情况 也可以到 SRNC

无线链路可以在 Node B 内

再进行合并 如果在 Node B 内部就完成了合并 我们称之为更软切换 第二 同一 RNC 内不同 Node B 之间 还有不同 RNC 之间 WCDMA 中使用宏分集

软切换中一个重要问题就是多条无线链路的合并 误码率 层 在软切换中 1 关于邻近小区有几个重要的概念 对来自不同无线链路的数据进行比较

MACRO DIVERSITY 技术对无线链路进行合并 就是根据一定的标准 如 选取质量较好的数据发给上

活动集 指的是 UE 当前正在使用的小区的集合 软切换的执行结果就表

现在活动集中小区增加或减少 2 观察集 UE 根据 UTRAN给的邻近小区信息 所以有时也称为候选集 但既不属于活动集也不属于观察集的小区 由于它们不属于邻近小区列 正在观察但不在活动集中

的小区

UE 对观察集中的小区进行测量 当测量结果符合一定的条件时 这

些小区可能被加入活动集 3 表 已检测集

UE 已检测到

UTRAN可以要求 UE 报告已检测集的测量结果 所以有时也称之为未列出集

软切换的过程可以分为以下几个步骤 1 UE 根据 RNC 给的测量控制信息 上报给 RNC 对同频的邻近小区进行测量 测量结

果经过处理后 2

RNC 对上报的测量结果和设定的阈值进行比较 确定哪些小区应该增加

哪些应该删除 3 4 5 如果有小区需要增加 先通知 Node B 准备好 通知 UE 增加和/或删除小区 如果删除了小区 则通知 Node B 释放

RNC 通过活动集更新消息

在 UE 成功进行了活动集更新后

相应的资源 在进行软切换的过程中 另一个小区的平滑切换 原来的通信不受影响 所以能够完成从一个小区到

6-19

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基本信令流程

2. 硬切换 当邻近小区属于异频小区时 不能进行软切换 换过程就是先中断跟原来小区的通信 性能不如软切换 这时可以进行硬切换 硬切 因此它的 才会考虑硬切换 失败率

然后再从新的小区接进来

所以一般在不能进行软切换的时候

硬切换的目标小区可以没有经过测量

适合于紧急情况下的硬切换

较高 更常见的硬切换同样也要对目标小区先进行测量 但一般 UE 只配一个 解码器 不能同时对两个频点的信号进行解码 所以为了 UE 能进行异频测量 在 WCDMA 中引入了压缩模式技术

One frame (10 ms)

Idle period available for inter-frequency measurements

图6-12 压缩模式原理图

压缩模式技术的基本原理就是

Node B 在发送某些帧

每 10ms 发送的数据

为一帧 的时候 加大发送速率 用少于 10ms 的时间发送完原来需要 10ms 的数据 那么空出来的时间 就让 UE 进行异频测量 具体采用什么方式和什 么时间来加大发送速率 跟软切换类似 由 RNC 进行控制 分为以下几种

硬切换根据原小区和目标小区的位置关系 FDD 和 TDD 方式之间的硬切换

1 同一个小区内 2 3 4

Node B 内的小区之间 同一 RNC 内不同 Node B 的小区之间 不同 RNC 的小区之间 两个 RNC 之间都存在 IUR 接口 否则就

通常不同 RNC 之间发生硬切换时 需要通过伴随迁移

RELOCATION 来完成硬切换

Uu 接口有 5 个信令过程都能够完成硬切换 1 物理信道重配置 PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION
6-20

WA000010 WCDMA 系统基本原理 ISSUE1.0

基本信令流程

2 3 4 5

传输信道重配置 RB 建立过程 RB 释放过程 RB 重配置过程

TRANSPORT CHANNEL RECONFIGURATION

RADIO BEAR SETUP RADIO BEAR RELEASE RADIO BEAR RECONFIGURATION

下图以物理信道重配置为例给出不同 Node B 之间小区硬切换的信令过程
UE 目标NODEB 原 NODEB SRNC

1.RADIO LINK SETUP REQUEST 2. RADIO LINK SETUP RESPONSE 3.ALCAP 建立 4. PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION 5. RADIO LINK FAILURE INDICATION 6. PHYSICAL CHANNEL RECONFIGURATION COMPLETE 7. RADIO LINK DELETION REQUEST 8. RADIO LINK DELETION RESPONSE 9.ALCAP 释放

图6-13  硬切换流程图

信令流程描述 1 SRNC 向目标小区所在的 Node B 发送消息 Radio Link Setup Request 要求其建立一条无线链路 2 目标小区所在的 Node B 向 SRNC 应答消息 Radio Link Setup Response 表明无线链路建立成功 3 SRNC 采用 ALCAP 协议建立 SRNC 和目标 Node B 的 IUB 接口传输承载 并且进行 FP 同步 4 SRNC 通 过 下 行 DCCH 信 道 向 UE 发 送 消 息 Physical Channel

Reconfiguration 消息中给出目标小区的信息 5 在 UE 从原小区切换到目标小区后 去联系 失败 原小区 Node B会检测到无线链路失

于是向 SRNC 发消息 Radio Link Failure Indication 指示无线链路

6-21

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基本信令流程

6

UE 在成功切换到目标小区后

通过 DCCH 向 SRNC 发送消息 Physical

Channel Reconfiguration Complete 通知 SRNC 物理信道重配置完成 7 SRNC 向原小区所在的 Node B 发送消息 Radio Link Deletion Request 删除原小区的无线链路 8 原小区所在的 Node B 完成无线链路资源删除后 向 SRNC 应答消息 Radio Link Deletion Response 9 SRNC 采用 ALCAP 协议释放 SRNC 和原小区所在 Node B 的 IUB 接口的 传输承载 3. 前向切换 RRC 连接移动性管理中 和 URA 更新 的信息 前向切换是其中的一部分 前向切换分为小区更新 另外还有错误通

主要用于当 UE 位置发生改变时及时更新 UTRAN 侧关于 UE 切换 RRC 的连接状态 不管是小区更新还是 URA 更新 更新过程均是由 UE

还可以监视 RRC 的连接

报和传递信息的作用 主动发起的 (1) 小区更新

处于 CELL_FACH CELL_PCH 或 URA_PCH 状态的 UE 都可能发起小区更 新过程 同
l

对不同的连接状态 会有不同的小区更新原因

小区更新流程也不

如果小区更新原因是周期性小区更新 CRNTI 或 URNTI 其流程如图所示

且 UTRAN 侧不给 UE 分配新的

UE
1. CELL UPDATE

UTRAN

2. CELL UPDATE CONFIRM

图6-14 小区更新过程

具体流程如下 1 UE 从 CCCH 向 UTRAN发送 CELL UPDATE 消息

6-22

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基本信令流程

2

UTRAN 收到 UE 的 CELL UPDATE 消息处理完成后给 UE 发应答消息 UE 收到 CELL

CELL UPDATE CONFIRM UTRAN 侧结束本次小区更新 UPDATE CONFIRM 消息后结束本次小区更新

l

如果小区更新的原因是因为有上行数据传输 UTRAN侧没有给 UE 分配 CRNTI 或 URNTI 信息 行数据 PRACH/SCCPCH 的 TFS/TFCS 相同 或者是对寻呼的响应

或者是对寻呼的响应 也没有指示相关物理信道

并 且 UE 中 保 存 的 TFS/TFCS 与 系 统 信 息 中 广 播 的 如果小区更新的原因是因为有上 UTRAN侧给 UE 分配 或者是小区重选

了 CRNTI 或 URNTI 但没有指示相关物理信道信息 并且 UE 中保存的 TFS/TFCS 与系统信息中广播的 PRACH/SCCPCH 的 TFS/TFCS 相同 其流程中伴随有物理信道重配置
l

如果小区更新的原因是因为有上行数据传输 UTRAN侧没有给 UE 分配 CRNTI 或 URNTI 信息 行数据 PRACH/SCCPCH 的 TFS/TFCS 不同 或者是对寻呼的响应

或者是对寻呼的响应 也没有指示相关物理信道

并 且 UE 中 保 存 的 TFS/TFCS 与 系 统 信 息 中 广 播 的 如果小区更新的原因是因为有上 UTRAN侧给 UE 分配 或者是小区重选

了 CRNTI 或 URNTI 但没有指示相关物理信道信息 并且 UE 中保存的 TFS/TFCS 与系统信息中广播的 PRACH/SCCPCH 的 TFS/TFCS 不同 则其流程中伴随有传输信道重配置
l

如果小区更新原因是周期性 UTRAN侧给 UE 分配了 CRNTI 或 URNTI 但没有指示相关物理信道信息 UE 将更新其标识 即流程中伴随有 RNTI 重分配

(2)

URA 更新

URA 更新过程的目的是处于 URA_PCH 状态下的 UE 经过 URA 再选择后用 现在的 URA 更新 UTRAN 在没有 URA 再选择发生时该过程也可以用来监视 RRC 连接 的 URA 一个小区中可以广播几个不同的 URA ID 在一个小区中不同的 如果分配给 UE 的 URA 不在小区中广播 或者 UE 在服务区内 但 UE 可以属于不同的 URA 当 UE 处于 URA_PCH 状态时有且仅有一个有效 处于 URA_PCH 状态时 的 URA ID 列表中 T306 超时
l

则 UE 将发起 URA 更新过程

则 UE 将发起 URA 更新过程

如果 URA 更新过程中 UTRAN 没有给 UE 分配新的 CRNTI 或 URNTI 其 流程如图所示

6-23

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基本信令流程

UE

UTRAN

1. URA UPDATE

2. URA UPDATE CONFIRM

图6-15 URA 更新过程

没有分配新的 CRNTI 或 URNTI

具体流程如下 1 UE 从 CCCH 向 UTRAN发起 URA UPDATE 消息

2 UTRAN收到 UE 的 URA UPDATE 消息处理完成后给 UE 发应答消息 URA UPDATE CONFIRM 并结束 UTRAN 侧本次 URA 更新 UPDATE CONFIRM 消息后 结束本次 URA 更新 UE 收到 URA

l

如果 URA 更新过程中 UTRAN给 UE 分配了新的 CRNTI 或 URNTI 则其 流程中伴随有 UE 发给 UTRAN的 RNTI RE ALLOCATION COMPLETE 消息

4. 系统间切换 WCDMA 支持 UE 在 UTRAN和现存系统 可以分为网络控制下的切换 如 GSM/GPRS 之间进行切换 如 GPRS 二种

如 GSM 和 UE 的小区重选

情况 它们各自又可分为入 UTRAN和出 UTRAN两种情况 这里仅以网络控 制下的切换入 UTRAN为例详细介绍流程
l

这里只介绍 UTRAN中的信令

迁入 UTRAN

6-24

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基本信令流程

UE

UTRAN

CN

1.RELOCATION REQUEST 2. RELOCATION REQUEST ACKNOWLEDGE 3. HANDOVER TO UTRAN COMPLETE

图6-16 迁入 UTRAN 流程图

具体流程如下 1 CN 用 Relocation Request 消息通知 UTRAN有 UE 需要迁入

2 UTRAN在准备好资源之后 向 CN 发送 Relocation Request Acknowledge 消息 在这条消息中又带着 Handover To UTRAN Command 消息 由对方系 统把 Handover To UTRAN Command 消息发送给 UE 3 UE 在成功接入 UTRAN 之后 向 UTRAN 发送 Handover To UTRAN

Complete消息

6.4.6 SRNS 重定位
RNC 重定位指 UE 的 SRNC 从一个 RNC 变成另一个 RNC 的过程 根据发生 迁移时 UE 所处位置的不同可以分为静态迁移和伴随迁移两种情况 UE 不涉及的 1. 静态迁移 发生静态迁移的条件是 UE 从一个 DRNC 而且只从一个 DRNC 中接入 由 UE Not Involved 和 UE 涉及的 UE Involved 或者说

于迁移过程不需要 UE 的参与 所以也称之为 UE 不涉及的 UE Not Involved 迁移 下面给出一个存在两条无线链路的例子 发生迁移之后 原来的 DRNC 变成了 SRNC IUR 接口的连接被释放 IU 接口发生迁移 如图所示

6-25

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CN SRNC DRNC CN
原来的SRNC

基本信令流程

SRNC

NODEB
CELL CELL

NODEB
CELL CELL

NODEB
CELL CELL

NODEB
CELL CELL

UE

UE

图6-17 静态迁移过程

在 WCDMA 中由于存在两个 CN 域 如果在发生迁移的时候 UE 和两个域都 有连接 那么这两个域必须同时迁移

2. 伴随迁移 伴随迁移指 UE 从 SRNC 硬切换到目标 RNC 同时 IU 接口发生变化的过程 由于迁移过程需要 UE 的参与 移 其连接变化情况如图所示
CN 目标RNC CN 原来的SRNC

所以也称之为 UE 涉及的

UE Involved 迁

SRNC

SRNC

NODEB
CELL CELL

NODEB
CELL CELL

NODEB
CELL CELL

NODEB
CELL CELL

UE 图6-18 伴随迁移过程

UE

能够完成硬切换的 5 个信令过程都可以用来完成伴随迁移

6-26

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基本信令流程

6.5 电路域移动性管理
6.5.1 位置更新
位置更新过程是由 HLR MSC/VLR 等实体之间逻辑配合完成 的移动用户的相关用户数据 HLR 记录移 与移动用

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 MSC 处理移动用户的位置登记过程 户对话并与 HLR VLR 交互信息 位置更新包括位置登记 1. 位置登记 执行 MAP 操作里的 Update Location 操作 可以通过 Update Location 周期性位置登记 用户数据删除等

Request 消息里的 Update Location Type 来区分不同类型的位置登记 引起移动用户发生正常位置登记的条件是 移动设备开机时以及移动用户发生漫游引起位置改变 示为 Normal Updating 移动设备主要是通过自身记录的 LAI与收到的广播消息里的 LAI对比 相同则 发起 IMSI Attach过程 2. 周期性位置登记 执行 MAP 操作里的 Update Location 操作 此时 Update Location Request 不同则发起 Normal Updating 操作 其中移动设备开机时

Update Location Type 指示为 IMSI Attach 漫游时 Update Location Type 指

消息里的 Update Location Type 指示为 Periodic Updating 通过周期性位置登记 态 位置更新 PLMN 可以保持追踪移动用户当前的状 位置更新时间周期和

特别是保持长时间没有操作的用户与网络的联系

保护时间可以由 PLMN 运营商根据具体话务和用户习惯来设定调整 3. 用户数据删除 执行 MAP 操作里的 Cancel Location 操作 指将用户记录从 VLR 中删除 间无操作引起的用户数据删除 除 用途是位置更新时 HLR 删除前 VLR 的用户信息 或用户数据修改引发的独立 位置删除 以及操作人员删除用户位置信息
6-27

包括用户漫游产生的用户数据删除

用户长时

以及系统管理员对无效用户记录所进行的删

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基本信令流程

下图是一个典型的位置更新流程图

基本包含了上述三个过程

图6-19  位置更新流程图

(1)

MSC/VLR 接收到用户用 TMSI发起的位置更新请求后 如果 TMSI不认 识 A 若携带的前位置信息为临近 VLR 的位置区 则发起向 PVLR 取识别

的流程

参见上图中的 SEND IDENTIFICATION 流程 则发

B 若前位置区为非临近 VLR 的位置区或者到 PVLR 取识别失败 起要求手机提供 IMSI 的流程 的流程参见下面章节 (2) (3) 如果用户在本 VLR 首次位置登记 则发起到 HLR 的位置更新请求 上图中没有列出该流程

要求手机提供 IMSI



则直接进入 LOCATION UPDATING ACCEPT流程 HLR 接收到 MSC/VLR 的位置更新请求后 MSC/VLR 号码发生改变 的用户信息 (4) 如果漫游拒绝 应 果 HLR 直接向 MSC/VLR 发出携带拒绝信息的位置更新响 然后根据插入用户数据的结 否则首先向 MSC/VLR 插入用户数据 发现如果用户漫游 的 删除 PVLR 中 向 PVLR 发起位置删除流程

判断是下发位置更新接受还是位置更新拒绝

6-28

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基本信令流程

6.5.2 分离
分离过程即移动用户关机 状态为 IMSI分离 UE 发起 IMSI Detach的过程 MSC/VLR 置用户 但是 Purge 有 这

值得注意的是该过程不通知 HLR 这和 Purge 过程不同

因为在 HLR 中是没有用户 Detach/Attach状态指示位的 可以参见后面对于 Purge 操作的详细描述

如果该用户做被叫 则 HLR 会通过 Provide Roaming Number 过程到 VLR 取 漫游号码 此时因为用户为 Detach状态 所以取 Roaming Number 失败 返 回原因值为 Absent Subscriber 主叫 MSC 根据该原因值给主叫 UE 放用户已 关机提示音 流程图如图

图6-20  关机流程图

有些型号的移动终端

在通话期间直接关电源时

也可以发起 Detach 过程

6.5.3 身份识别
身份识别过程在 Iu 接口发生 息 用于网络向移动设备要求提供 IMEI或 IMSI信

身份识别执行 Identity 过程

Identity 过程有两种
l

VLR 里没有移动设备的 IMEI时 通过 Identity

将强制执行一个 Identity 过程

网络侧

Request 向移动设备发起请求 IMEI 的操作

移动设备在

Identity Response 里给网络侧提供 IMEI 典型的情况有用户的第一次位置更新 VLR 记录的用户 IMEI无效 注意 由于目前没有使用 IMEI鉴权
l

所以不会影响用户使用 将强制执行一个 Identity 过程 网络侧 移动设备在

由于位置更新时 TMSI不识别

通过 Identity Request 向移动设备发起请求 IMSI 的操作 Identity Response里给网络侧提供 IMSI 典型的情况有用户漫游到不使用 TMSI的区域等

6-29

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基本信令流程

图6-21 IDENTITY 流程图

6.5.4 用户清除
用户清除就是 VLR 发起移动用户删除过程 即 MAP 的 PurgeUE 过程 用于 VLR 向 HLR 报告 VLR 的用户删除操作 的 UE Purge Flag 标志置位 和上一节的 IMSI Detach过程不同 在 HLR 中将把该用户 PurgeUE 过程要通知 HLR 收到 PurgeUE 消息以后

指示该用户已经在 VLR 中清除了

如果该用户做被叫 则当主叫 UE 通过 Send Routing Information 过程到 HLR 时 HLR 会查询 UE Purge Flag 标志 由于是置位状态 所以 HLR 将会给 MSC返回 Absent Subscriber 的失败原因值 主叫 MSC 根据该原因值给主叫 UE 放用户已关机提示音 Number 操作 该过程没有 HLR 到 VLR 的 Provide Roaming

图6-22 PURGE 流程图 

6-30

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基本信令流程

6.5.5 鉴权流程
一个成功的鉴权过程可以用流程图来表示 如图所示

图6-23 鉴权成功

鉴权流程由网络侧发起

其目的是

由网络来检查是否允许终端接入网络 同时 最后一个目的是可以提

提供鉴权参数五元组中的随机数数组 供终端计算出加密密钥 CK 供终端计算出与网络侧进行一致性检查的密钥 IK 供终端对网络的鉴权 与 GSM 的鉴权流程相比 网络的鉴权功能

3G 的鉴权流程增加了一致性检查的功能及终端对

这些功能使 3G 的安全特性有了进一步的增强 如果 VLR 内还没有鉴权参数五元组 并等待鉴权参数五元组的返回 AUTN CK 和 IK 网络侧下发鉴权请求消息 如果接受 此消息中将 此时将首先发起 鉴权参数五元组的

网络侧在发起鉴权前 信息包含 RAND

到 HLR 取鉴权集的过程 XRES

在检测到鉴权参数五元组的存在后 验证 AUTN 即终端对网络进行鉴权 中将返回 XRES 网络侧在收到鉴权响应消息之后 续后面的正常流程 间的连接

包含某个五元组的 RAND 和 AUTN 用户终端在接收到此消息后 由其 USIM USIM 卡将利用 RAND 来 在鉴权响应消息 计算出 CK 与 IK 和签名 XRES 如果 USIM 认为鉴权成功

比较此鉴权响应消息中的 XRES 与存储在 成功 则继 释放网络侧与此终端

VLR 数据库中的鉴权参数五元组的 XRES 确定鉴权是否成功 不成功 则会发起异常处理流程 无线资源 并释放被占用的网络资源

在成功的鉴权之后 终端将会把 CK 加密密钥 与 IK 一致性检查密钥 存 放到 USIM 卡中 有些情况下 终端会在收到鉴权请求消息后 上报鉴权失败 典型的鉴权失

败的原因有下面两种

6-31

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基本信令流程

手机终端在对网络鉴权时 Failure

检查由网络侧下发的鉴权请求消息中的 AUTN 参

数 如果其中的 MAC 信息错误 终端会上报鉴权失败消息 原因值为 MAC

图6-24 鉴权失败

失败原因为 MAC Failure

此时

网络侧将根据手机终端上报的用户标识来决定是否发起识别过程 则发起识别流程 然后再次发起鉴权流程



果当前的标识为 TMSI 或 P-TMSI IMSI信息

要求手机终端上报

另外一种鉴权失败的情况是手机终端检测到 AUTN消息中的 SQN的序列号错 误 引起鉴权失败 原因值为 Synch failure! 同步失败

图6-25 鉴权失败

原因值为 Synch failure

6-32

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基本信令流程

此时 网络侧的 VLR 将删除所有鉴权参数 5 元组 并发起到 HLR 的同步过程 要求 HLR 重新插入鉴权参数五元组 然后再开始鉴权过程

6.5.6 安全模式控制
安全模式控制过程是由网络侧用来向无线接入网侧发送加密信息的 程中 后 在此过 使

核心网的网络侧将与无线接入网协商对用户终端进行加密的算法 尽可能的仍使用此加密算法

得用户在后续的业务传递过程中使用此加密算法 并且在终端用户发生切换 即用于加密的有关参数会送到切换的目 的 RNC

图6-26 安全模式控制

6.5.7 TMSI重分配
TMSI 临时移动用户识别码 BYTE 组成 是由和临时分配给指定用户的一串数字 4个

TMSI 由 MSC/VLR 管理

一般来说是当用户首次在一个位置 TMSI被用来唯一识别一 从而防止第三方通过窃听

区注册时分配给它 并在用户离开该位置区时注销 个位置区的移动台 的安全性 取代 IMSI在无线信道中传输 无线信道上的信号而识别并跟踪移动用户

所以其主要作用就是增加移动台

TMSI与 IMSI 国际移动终端设备标识 的对应关系存放在管理移动台当前访 问位置区的 VLR中 最新分配的 TMSI也存放于移动台的 SIM 卡中 所以 TMSI 是 VLR 和 SIM 卡里两处保存的 TMSI 重分配的实现在用户位置更新和呼叫建立及补充业务等业务过程都可 以执行 即可实现 在位置更新时进行的 TMSI重分配流程 是与位置更新接受融合在一起的 其 流程图如图所示 这在 MSC 的 MAP 功能流程里选择是否执行 TMSI 的重新分配流程

6-33

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基本信令流程

图6-27 位置更新时的 TMSI 重分配

& 说明  在移动性管理过程中 属于可选过程 鉴权 安全模式控制 TMSI重分配等几项过程  

这些过程可以由网络运营商来决定是否激活或提供  

 如MSC9800里是通过MAP功能流程配置参数来实现的

6.5.8 联合位置更新
当用户终端所处的位置区与路由区都发生改变时 连 核心网的电路域 分组域分离组网时 将发起联合位置更新过程

同时在 CS 域 PS 域发起位置更新 网络侧的 CS 域与 PS 域通过 Gs 接口相 下面的描述中将用 MSC 来代表 CS 域 SGSN来代表 PS 域 Gs 接口采用 No.7信令上中的 BSSAP+协议

借助 Gs 接口 CS 域和 PS 域可互相更新数据库里保存的移动台的位置信息 这样可减少空中信令 而且有助于 MSC通过 Gs 接口寻呼到正在进行 GPRS 业务的 B 类手机 下图是一个典型的联合位置更新的流程图

6-34

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基本信令流程

图6-28 联合位置更新

(1) (2) (3) (4) (5)

SGSN接收到手机的路由区更新请求后 如果需要则发起到 HLR 的位置 更新 如果 SGSN 和 MSC/VLR 之间配置有 Gs 接口 MSC/VLR 的联合位置更新 新处理和并记录关联数据 MSC/VLR 接收到 HLR 的位置更新接受后 位置更新接受消息 SGSN 接收到 MSC/VLR 的位置更新接受消息后 置关联数据 下发路 由区更新接受 如果进行了 TMSI重分配 则 SGSN把手机上报的 TMSI 重分配完成转发给 MSC/VLR 完成联合位置更新流程 通过 Gs 接收向 SGSN发出 MSC/VLR 接收到 SGSN 的位置更新请求后 则 SGSN 发起到 否则直接下发路由区更新接受 执行 MSC/VLR 的位置更

6-35

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基本信令流程

6.6 分组域移动性管理流程
6.6.1 MM 功能概述
移动性管理 网络 程 MOBILITY MANAGEMENT 的主要作用就是为了在本 PLMN 比如用户想登录到 GPRS 它移动性管理的一个基本流 ATTACH 过程

或是其他 PLMN 中 对用户的当前位置进行跟踪 就必需首先执行附着

使之相关信息在核心网络中进行注册 MM 和会话管理 SM SESSION 短消息 SMS SHORT MESSAGE SERVICES 共同组 在 UMTS 系统中 MM 处于 RANAP 层之上 安全流程 它的其他功能还包括用户的分离

MANAGEMENT

成了 3GPP 协议中的连接层 为 SM 和 SMS 提供信令传送 路由区更新 1. 术语介绍
l

位置更新等

GMM/PMM GPRS Mobility Management GPRS 移动性管理 Circ uit Mobility Management 主要用来区别于

GMM CMM

PMM Packet Mobility Management 分组移动性管理 在这里 我们可以简单认为 GMM 和 PMM 分别指的是 GSM 和 UMTS 系统中 的移动性管理
l

本文主要介绍 UMTS 系统中分组域的移动性管理特性

RANAP RANAP 协

Radio Access Network Application Part 无线接入网络应用部分 IU 接口的 GTP 连接
l

议层封装 传输更高层的信令 处理 3G-SGSN和 UTRAN之间的信令 管理

MM CONTEXT 包括了用户签约数据 鉴权集

MM 的用户上下文

6-36

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基本信令流程

GMM 在协议栈中的位置如图所示
GMM / SM / SMS GMM / SM / SMS

Relay RRC RLC MAC L1
Uu

RRC RLC MAC L1

RANAP SCCP
Signalling Bearer

RANAP SCCP
Signalling Bearer

AAL5 ATM
Iu-Ps

AAL5 ATM 3G SGSN

MS

RNS

图6-29 UMTS 系统分组域手机和网络侧的控制面协议

6.6.2 移动性管理状态
UMTS 系统中的分组移动性管理的状态可以分为 PMM-IDLE
l

PMM-DETACHED

PMM-CONNECTED

PMM DETACHED State MS 不可达 MS 位置不可知

在该状态下 MS 和 3G-SGSN之间没有通讯 没有有效的位置信息和路由信 息
l

PMM IDLE State 但处于空闲状态

MS 位置可知
l

PMM CONNECTED State PS 信令连接已经被建立

MS 位置可知

具体 PMM 的状态迁移关系描述如下图所示 从图中 我们还可以看出移动性 管理处在连接态 会话管理可以处在激活态或者非激活态 空闲态 会话管理可以处在激活态或者非激活态 GPRS 的移动性管理活动有关 注 和 PDP 上下文的状态 移动性管理处在 也就是说 MM 状态只与 数量没有任何联系

在某种错误影响下 可能出现 MS 和网络侧的状态不同步 通过路

由更新过程就可以实现同步

6-37

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基本信令流程

图6-30 UMTS 系统分组域移动性管理的状态迁移图

6.6.3 SGSN 和 MSC/VLR 之间的联系
在 UMTS 系统中 规定了 SGSN 和 MSC/VLR 之间的 Gs 接口 他们之间的

关联关系会通过以下的过程建立
l l l

联合 GPRS/IMSI附着/分离 已经 IMSI附着的用户的 GPRS 附着 已经 GPRS 附着的用户的 IMSI附着 发生的是联合路由区更新

建立了 Gs 接口的联系后 (1) 电路域寻呼

系统便可以进行以下流程

CS Paging MSC/VLR 可以通过 SGSN 发送电路域寻呼

对于一个联合附着的用户 (2) 非 GPRS 业务提醒

Non-GPRS Alert 会将非 GPRS 业务

MSC/VLR 要求 SGSN 通知 MSC/VLR 手机的活动情况 MSC/VLR 然后清除 NGAF (3) MS 信息过程 MS Information Procedure

提醒标志 NGAF 置位 SGSN移动性管理一旦发现该用户活动 立刻通知

MSC/VLR 需要用户的身份信息和位置信息时 可以通过 Gs 接口从 SGSN本 地获得或通过 SGSN下发信息请求 (4) MM 信息过程 取得 MSC/VLR 所需信息

MM Information Procedure SGSN 会将信息下传

MSC/VLR 可以通过 SGSN 将网络信息发送给用户
6-38

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基本信令流程

6.6.4 联合的 GPRS / IMSI 附着过程
new MSC/VLR old MSC/VLR

MS

UTRAN

new SGSN

old SGSN

GGSN

EIR

HLR

1. Attach Request 2. Identification Request 2. Identification Response 3. Identity Request 3. Identity Response 4. Authentication 5. IMEI Check 6a. Update Location 6b. Cancel Location 6c. Cancel Location Ack 6d. Insert Subscriber Data 6e. Insert Subscriber Data Ack 6f. Update Location Ack 7a. Location Update Request 7b. Update Location 7c. Cancel Location 7d. Cancel Location Ack 7e. Insert Subscriber Data 7f. Insert Subscriber Data Ack 7g. Update Location Ack 7h. Location Update Accept C1 8. Attach Accept 9. Attach Complete 10. TMSI Reallocation Complete

图6-31 附着流程



图中的 C1 为 CAMEL 点 C2

可触发或进行智能业务 不再注释

本章以下流程

图中出现的 C1

C3 等均为 CAMEL 点

1 用户通过发送附着请求消息发起附着流程 IMSI or P-TMSI and old RAI Attach Type On Request 等参数

用户在附着请求消息中携带有 old P-TMSI Signature Follow 同时如 SGSN

如果用户没有合法的 P-TMSI 用户会带上 IMSI 如果

用户有合法的 P-TMSI 用户应该使用 P-TMSI和配对的路由区标识 过程 即 GPRS 附着 联合附着以及已经 IMSI 附着的 GPRS 附着

果具有 P-TMSI签名的话 也应该带上 附着类型指示用户请求执行何种附着 可以根据 Follow On Request 指示 决定在附着结束后 是否释放同用户的分 组业务信令连接

6-39

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基本信令流程

2 如果用户使用 P-TMSI附着 并且自上次附着改变了 SGSN 新 SGSN应 该发送身份识别请求给老的 SGSN 带上用户的 P-TMSI和相应的路由区标识 以及老的 P-TMSI 签名 含用户的 IMSI 和鉴权集 上相应的原因值 上相应的原因值 3 如果用户在老 SGSN 为未知 身份类型指示 IMSI 新 SGSN 应该发起身份识别请求给用户 如果有的话 老 SGSN 回应身份识别响应消息 包 如果用户在老 SGSN 未知 老 SGSN 回应消息带 老 SGSN 回应消息带

如果用户的 P-TMSI 和签名不匹配

用户应该报告自己的 IMSI 给 SGSN 鉴权过程是必须的 如果

4 如果用户的移动性管理上下文在网络侧不存在 将要重分配 P-TMSI 并且网络支持加密

加密模式应该被设置 此功能现均不实现 或者是用户的第一次附着

5 移动台设备检查功能定义在身份检查流程中 6 如果 SGSN 号码自从上次分离后发生改变 SGSN应该通知 HLR 具体过程如下

SGSN 发送一条 UpdateLocation 消息 带有 SGSN号码 SGSN 地址 IMSI 给 HLR HLR 发送 Cancel Location 带有 IMSI 取消类型 消息给老的 SGSN 同时置取消类型为 Update Procedure 老 SGSN以 Cancel Location Ack 带 有 IMSI 消息确认收到 HLR 的 Cancel Location 于新的路由区中 HLR 发送插入用户签约数 SGSN 应该 据消息 带有 IMSI GPRS 签约数据 给新 SGSN 新 SGSN证实用户存在 如果用户签约数据限制用户在此路由区附着 带以恰当的原因值 拒绝用户的附着请求 同时可以回应插入签约数据确认 SGSN 应该拒绝用户附 同

消息给 HLR 如果签约数据检查由于其他原因失败 原因值 如果所有签约数据检查通过

着请求 带上合适的原因值 同时回应 HLR插入签约数据确认消息 带有 IMSI SGSN 为用户构造 MM 上下文 时回应 HLR 插入签约数据确认消息 确认 SGSN的 Update Location 消息 带有 IMSI HLR 在删除旧的 MM 上

下文和插入新的 MM 上下文完成后 发送 Update Location Ack 消息给 SGSN 如果 Update Location 被 HLR 拒绝 SGSN带上合适的原因值拒绝用户的附着请求 7 如果在步骤 1 中的附着类型指示已经 IMSI附着的用户进行 GPRS 附着 或者联合附着 那么 VLR 应该被更新 如果配置了 Gs 接口的话 VLR 号码 就 可以从路由区信息导出 着 8 SGSN 选择 Radio Priority SMS 发送附着接受消息 带有 P-TMSI VLR 号码 TMSI P-TMSI 签名 Radio Priority SMS 给用户 如果重新分配了 P-TMSI 应该在消息中带上
6-40

即收到 HLR 的第一次插入用户签约数据消息时

可以开始 Location Update流程

这将导致用户在 VLR 中被标记上 GPRS 附

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基本信令流程

9 如果 P-TMSI 或者 TMSI 改变 的 TMSI 10 如果 TMSI发生改变 重分配的 TMSI 如果附着请求不能被接受 给用户

用户以附着完成消息给 SGSN确认新分配

SGSN发生 TMSI重分配完成消息给 VLR 以确认

SGSN 回送附着拒绝消息

带有 IMSI

Cause

6.6.5 分离功能
分离过程包括 MS 发起的 SGSN发起的和 HLR 发起的分离过程 本文只介

绍 MS 发起和 SGSN发起的分离过程 1. MS 发起的分离

MS

BSS/UTRAN

SGSN

GGSN

MSC/VLR

1. Detach Request 2. Delete PDP Context Request 2. Delete PDP Context Response 3. IMSI Detach Indication 4. GPRS Detach Indication C1 5. Detach Accept 6. PS Signalling Connection Release

图6-32 MS 发起的分离

1 用户发送分离请求消息 带有 Detach Type P-TMSI P-TMSI Signature Switch Off 给 SGSN 从而发起分离流程 类型的分离流程 即 GPRS 分离 IMSI分离 Detach Type 指示将要进行何种 联合分离 Switch Off 指示用

户的分离是否是因为关机 分离请求消息带有用户的 P-TMSI和 P-TMSI签名 签名是用来检查用户分离消息的合法性的 带 SGSN应该发起鉴权 如果用户的签名不合法或者没有

2 如果是 GPRS 分离 存在于 GGSN中属于该用户的激活的 PDP 上下文的 去活 是通过 SGSN向 GGSN发送删除 PDP 上下文请求消息 GGSN以删除 PDP 上下文响应消息予以确认
6-41

带有 TEID

来实现的

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3 如果是 IMSI分离

SGSN应该发送 IMSI分离指示消息给 VLR SGSN 应该发送 GPRS

4 如果用户需要在 GPRS 分离同时保留 IMSI附着 寻呼和 Location Update 5 如用户不是因为关机发起分离 6 如果用户发起 GPRS 分离 2. SGSN发起的分离
MS BSS/UTRAN SGSN C1 1. Detach Request

分离指示消息给 VLR VLR 删除和 SGSN 的关联 并且不再通过 SGSN发起

SGSN 应该回应分离接受消息给用户

SGSN 释放 PS 域信令连接

GGSN

MSC/VLR

2. Delete PDP Context Request 2. Delete PDP Context Response 3. GPRS Detach Indication 4. Detach Accept 5. PS Signalling Connection Release

图6-33 SGSN 发起的分离过程

1 SGSN以分离请求消息 果是 在分离完成后

带有分离类型

通知用户已经被分离

分离类型

指示用户是否被要求重新附着和重新激活原先分离前激活的 PDP 上下文 如 附着流程将会发起 以通知 GGSN

2 SGSN通知 GGSN删除 PDP 上下文请求消息 带有 TEID 去活该用户激活的 PDP 上下文 SGSN的删除请求 3 如果用户是联合附着 位置区更新 4

GGSN 以删除 PDP 上下文响应消息确认

SGSN 应该发送 GPRS 分离指示消息

带有用户

IMSI 通知 VLR VLR 去除和 SGSN 的关联

不再通过 SGSN 进行寻呼和

用户可能在收到 SGSN 的分离请求后的任何时候发送分离接受消息给

SGSN 5 在收到用户的分离接受消息后 SGSN将释放分组域的信令连接 如果分离类型不要求用户重新附着 那么

6-42

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6.6.6 安全流程

鉴权加密
MS BSS/UTRAN SGSN HLR

1. Send Authentication Info 1. Send Authentication Info Ack 2. Authentication and Ciphering Request 2. Authentication and Ciphering Response

图6-34 鉴权加密

1 如果 SGSN没有以前存储的 UMTS 五元鉴权组 向 HLR 发出一条发送鉴 权信息 IMSI 消息 收到此消息 HLR/AUC 以鉴权信息确认消息给予回应 包含顺序排放的五元组 每一个五元组包含 RAND XRES AUTN CK 和 IK 五元鉴权组的产生见 3G TS 33.102 2 在对 UMTS 用户进行鉴权时 SGSN 选择下一组五元组并且包含属于这个 五元组的 RAND 和 AUTN 于鉴权和加密请求消息中给用户 SGSN 还选择一 个 CKSN 包含于消息中 3 在收到这个消息时 用户手机中的 USIM 验证 AUTN 如果接受 根据协 用户返回

议 33.102 计算出 RAND 的签名 RES 如果 USIM 认为鉴权成功 IK 这些密钥同 CKSN一起保存

鉴权和加密响应消息 RES 给 SGSN 同时 手机中的 USIM 也计算出 CK 直到 CKSN在下一次鉴权后被更新

如果 USIM 认为鉴权不成功 例如鉴权同步错误 用户返回鉴权和加密失败消 息给 SGSN

6-43

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6.6.7 位置管理功能

路由区更新
new 3G-SGSN old 3G-SGSN new MSC/VLR old MSC/VLR

MS

UTRAN

GGSN

HLR

1. Routeing Area Update Request 2. SGSN Context Request 2. SGSN Context Response 3. Security Functions 4. SGSN Context Ack C1 5. Update PDP Context Request 5. Update PDP Context Response 6. Update Location 7. Cancel Location 7. Cancel Location Ack 8. Insert Subscriber Data 8. Insert Subscriber Data Ack 9. Update Location Ack 10. Location Update Request 11a. Update Location 11b. Cancel Location 11c. Cancel Location Ack 11d. Insert Subscriber Data 11e. Insert Subscriber Data Ack 11f. Update Location Ack 12. Location Update Accept C2 13. Routeing Area Update Accept C3 14. Routeing Area Update Complete 15. TMSI Reallocation Complete

图6-35 路由区更新

1 如果没有 RRC 连接 先建立 RRC 连接 用户发送路由区更新请求消息 带 有 P-TMSI 老 RAI 老 P-TMSI签名 选择 Iu 连接 SGSN 可以根据跟随请求标志 路由区更新类型应该指示 如果流程因为路由区改变引起 如果流程因为周期性路由区更新定时器超时引起 路由更新类型 跟随请求等 给新的 SGSN 如果用户有上传的信令或数据 跟随请求应该被置上 作为实现上的 决定在路由更新流程结束后是否释放

路由区更新

周期性路由区更新

6-44

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联合路由区更新 作模式 I 情况下进行

如果用户是 IMSI 附着的 并且位置区更新应该在网络操

联合路由区更新伴随 IMSI 附着 IMSI附着

如果用户想要在网络操作模式 I 下进行

服务 RNC应该在将消息转发给 SGSN前加上用户所在位置所属的路由区标识 包括路由区编码和位置区编码 2 如果路由区更新是跨越 SGSN 间的 P-TMSI签名 并且用户处于 PMM-IDLE 状态 新 老

SGSN发送 SGSN上下文请求消息 带有用户老的 P-TMSI 老的 RAI 老的 给老的 SGSN 以得到用户的 MM 上下文和 PDP 上下文 如果安全流程鉴权用户通过 SGSN检验用户的 P-TMSI和签名 如果不匹配回应合适的原因值 这将导致 新 SGSN 发起安全流程 新 SGSN 应该发送 给老的 如果用户的 SGSN 上下文请求消息 带有 IMSI 老的 RAI 用户已经验证标志 SGSN 用户已经验证标志指示新 SGSN 已经对用户进行鉴权 Cause IMSI MM 上下文 知 3 PDP 上下文

签名合法或者经过新 SGSN鉴权成功 老 SGSN 回应 SGSN上下文响应消息 如果用户在老 SGSN 中为未 老 SGSN回应以适当的原因值 安全流程可以在此处进行 老 SGSN 启动定时器 路由更新请求将被拒绝 新

如果鉴权失败

SGSN 应该发送拒绝指示给老 SGSN 老 SGSN 应该继续如同没有收到过 SGSN上下文请求消息一样 4 如果是 SGSN间的路由区更新 和 HLR 中的信息为非法 新 SGSN 应该发送 SGSN上下文确认消 GGSN 用户发起路

息给老的 SGSN 老的 SGSN 在它的上下文中标记 MSC/VLR 关联 如果在未完成正在进行的路由更新前 由更新回到老 SGSN 这将引起 MSC/VLR 5 如果是 SGSN 间的路由更新 发送修改 PDP 上下文请求消息 TEID 给 SGSN 6 如果是 SGSN间的路由区更新 号码 SGSN地址 SGSN 以 Update Location 消息 GGSN HLR 被刷新

并且用户处于 PMM-IDLE 状态 新 SGSN 地址 协商的 QoS

新 SGSN

TEID 给相

关的 GGSN GGSN更新它的 PDP 上下文

回应修改 PDP 上下文响应消息

SGSN

IMSI 通知 HLR SGSN的改变 HLR 发送 Cancel Location 带有 IMSI 带有 IMSI 向 HLR 进行确认

7 如果是 SGSN间的路由区更新 取消类型 SGSN以 Cancel Location Ack 消息

消息给老的 SGSN 同时置取消类型为 Update Procedure 老的

8 如果是 SGSN 之间的路由区更新 HLR 发送插入签约数据消息 带有 IMSI GPRS 签约数据 给新 SGSN 新 SGSN证实用户存在于新的路由区中
6-45



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果签约数据限制用户在此路由区附着 以恰当的原因值 原因值 约数据检查由于其他原因失败 如果所有签约数据检查通过 插入用户签约数据确认消息

SGSN 应该拒绝用户的附着请求



同时可以回应插入用户签约数据确认消息给 HLR 如果签 SGSN 应该拒绝用户附着请求 SGSN为用户构造 MM 上下文 带有 IMSI HLR 在删除旧的 MM 上下文和插入新的 带上合适的 带有 IMSI 原因值 同时回应 HLR

同时回应 HLR 插入用户签约数据确认消息

9 如果是 SGSN 间的路由区更新 MM 上下文完成后 Update Location 消息

发送 Update Location Ack 消息给 SGSN 确认 SGSN的

10 如果路由更新类型是联合路由更新伴随 IMSI附着 或者位置区发生改变 SGSN 和 VLR 之间的关联必须建立 新 SGSN发送 Location Update Request 消息 带有新的位置区标识 IMSI SGSN号码 位置区更新类型 给 VLR 如果路由区更新类型是联合路由区更新伴随 IMSI附着 位置区更新类型应该 指示 IMSI附着 否则 位置区更新类型应该指示正常位置区更新 VLR 的号 码是通过以 RAI 查询 SGSN 中的表得到 SGSN 在上面的步骤 8 即收到 HLR 的第一次插入用户签约数据消息时 就可以开始 Location Update 流程 通过 存储 SGSN号码 VLR 创建或者更新同 SGSN的关联 新 VLR 将通知

11 如果在 VLR 中的用户签约数据被标记为未被 HLR 证实 HLR HLR 删除老的 VLR 的数据

插入用户签约数据到新的 VLR

12 新 VLR 分配新的 TMSI 回应 Location Update Accept 带有 VLR 号码 TMSI 消息给 SGSN 如果 VLR 没有改变 13 新 SGSN 证实用户存在于新的路由区中 由区附着或者签约数据检查失败 的原因值 如果所有签约数据检查通过 TMSI分配是可选的 如果签约数据限制用户在此路 新

SGSN 应该拒绝用户附着请求 带上合适 SGSN 为用户构造 MM 上下文

SGSN回应用户路由更新接受消息 带有 P-TMSI VLRTMSI P-TMSI签名 14 用户以附着完成消息给 SGSN确认新分配的 TMSI 15 如果 TMSI发生改变 重分配的 TMSI 如果附着请求不能被接受 给用户 注 步骤 11 12 和 15 仅当步骤 10 发生时才发生 SGSN 回送附着拒绝消息 带有 IMSI Cause SGSN发生 TMSI重分配完成消息给 VLR 以确认

6-46

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6.6.8 服务请求
1. 手机发起的服务请求
MS RNC SGSN HLR GGSN

1. RRC Connection Request 1. RRC Connection Setup 2. Service Request 3. Security Functions
4. Service Accept

4. Radio Access Bearer Assignment Request 5. Radio Bearer Setup 6. Radio Bearer Setup Complete 6. Radio Access Bearer Assignment Response 7. SGSN-Initiated PDP Context Modification 8. Uplink PDU

图6-36 手机发起的服务请求

1 如果没有 CS 通路

MS 建立 RRC 连接 P-TMSI RAI CKSN Service Type 消息

2 MS 发送 Service Requset 此时

给 SGSN 服务类型定义了所需要的服务 服务类型是数据和信令中的一个 SGSN可能会发起一个鉴权过程 那么 MS 和 SGSN 之间的信令连接将被建立 同

如果服务类型指明是数据 时为激活的 PDP 预留资源 如果服务类型指明是信令 连接将被建立

那么为上层信令传送的 MS 和 SGSN 之间的信令

3 如果 MS 在 PMM-IDLE 状态发起服务请求

SGSN将发起安全流程

4 如果网络侧在 PMM-CONNECTED 状态 并且服务类型是数据 如果 SGSN 接受服务请求 SGSN将回应 Service Accept 消息给 MS 如果指明是数据类 型 SGSN 发送 Radio Access Bearer Assignment Request NSAPIRAB ID(s) TEID(s) QoS Profile(s) SGSN IP Address(es) 消息重建无线接入 承载给每一个激活的 PDP 上下文 5 6 RNC 指示 MS 已经建立新的无线接入承载标识和相应的 RAB ID SRNC 发送消息 Radio Access Bearer Assignment Response TEID(s) QoS Profile(s) RNC IP Address(es) 消息响应 RAB GTP 隧

ID(s)

6-47

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道已经在 Iu 接口上建立 Response 消息

如果 RNC 回应 Radio Access Bearer Assignment Requested

其中的原因值指明无法提供要求的 QoS

Maximum Bit Rate not Available 那么 SGSN将会再发送一个 Radio Access Bearer Assignment Request 消息带有不同的 QoS 重试的次数和新 QoS 的 值与实现相关 7 对每一个 RAB 重建修改了的 QoS 程通知 MS 和 GGSN新的协商过的 QoS 8 MS 发送上行包 服务接受消息并不意味着 RAB(s)重建成功 无论任何服务类型 如果服务请求不能被接受 网络侧将会回应一个服务拒 SGSN 发起一个 PDP 上下文修改过

绝消息并带上合适的原因给 MS 当服务类型为数据时 如果 SGSN 重建 RAB(s)失败 SGSN 将会发起修改过 程或者将 PDP 去激活 具体情况根据 QoS 协商决定

2. 网络侧发起的服务请求
MS RNC SGSN
1. Downlink PDU 2. Paging 2. Paging 3. RRC Connection Request 3. RRC Connection Setup

HLR

GGSN

4. Service Request 5. Security Functions 6. Radio Access Bearer Assignment Request

6. Radio Bearer Setup

6. Radio Bearer Setup Complete

6. Radio Access Bearer Assignment Response

7. SGSN-Initiated PDP Context Modification Procedure 8. Downlink PDU

图6-37 网络侧发起的服务请求

1 SGSN 收到处在 PMM-IDLE 的 MS 的下行 PDP PDU 2 SGSN 发送寻呼消息给 RNC RNC 寻呼通过发送寻呼消息寻呼 MS 3 如果没有 CS 通路 MS 建立 RRC 连接
6-48

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4 MS 发送 Service Request P-TMSI RAI CKSN Service Type 消息 给 SGSN 服务类型为寻呼响应 此时 SGSN 可能发起一个鉴权 SGSN 知 道下行包是否需要 RAB 重建 5 SGSN 指定加密模式 6 如 果 PDP 上 下 文 的 资 源 重 建 RAB ID(s) SGSN 发 送 Radio Access Bearer TEID(s) QoS Profile(s) SGSN IP RAB ID(s) RNC 发 并且无

Assignment Request

Address(es) 消息给 RNC RNC 发送 Radio Bearer Setup

消息给 MS MS 发送 Radio Bearer Setup Complete消息给 RNC IP Address(es) 消息给 SGSN 指明 GTP 隧道已经建立在 Iu 接口 线接入承载已经在 RNC 和 MS 之间建立

送 Radio Access Bearer Assignment Response RAB ID(s) TEID(s) RNC 如果 RNC 回应的 Radio Access 那么 SGSN 将发送新的

Bearer Assignment Response 消息中的原因值是要求的 QoS 无法提供 Requested Maximum Bit Rate not Available 数与新的 QoS 参数和产品实现相关 7 对于每一个 RAB 重建修改 QoS SGSN会发起一个 PDP 上下文修改过程 通知 MS 和 GGSN新的 QoS 8 SGSN 发送下行包 如果服务类型为寻呼响应 MS 在收到 RRC 的安全模式控制消息后 认为服 Radio Access Bearer Assignment Request 消息携带 不同的 QoS 重试的次

务请求已经被 SGSN成功的收到了 如果 SGSN重建 RAB(s)失败 SGSN 将会发起一个修改过程

6.7 呼叫控制
6.7.1 移动起始呼叫建立
当 UE 想发起一个呼叫时 UE 要使用无线接口信令与网络建立通信 并发送

一个包含有被叫用户号码的消息 即 Iu 接口上的 SETUP 消息 CN 将建立一 个到该 UE 的通信信道 并使用取到的被叫方 UERN 创建一个 IAM/IAI消息发 送到被叫方 值得注意的是本局内呼叫无 IAM/IAI 该消息只存在于 E 接口

6-49

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图6-38 移动起始呼叫建立过程

1

UE 在随机访问信道上发送 CHANNEL REQUEST 消息给网络 使得 UE 可占用指定的专用

2 网络回应 IMMEDIATE ASSIGNMENT 消息 信道 3

UE 向 CN 发初始服务请求消息 CM SERVICE REQUEST

4 网络将发起鉴权和加密过程 5 在发送 SECURITY MODE COMPLETE 消息之后 消息给移动台而发起呼叫的建立过程 6 网络将回 CALL PROCEEDING 消息 7 对于早指配 信道 8 当被叫振铃时 网络收到被叫的振玲消息 ALERTING 以后 同时给主叫送回铃音 则要向主叫 在网络发起固定网络的呼叫建立之前要为 UE 分配一个通信 UE 通过发送 SETUP

UE 发一个 ALERTING 消息

9 当被叫方应答后 将发送一个 CONNECT 消息给网络 网络再将其传给主 叫侧
6-50

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10 当从主叫 UE 回 CONNECT ACKNOWLEDGE 消息之后即完成了呼叫建 立的过程

6.7.2 移动终止呼叫的建立
移动终止呼叫用于移动用户做被叫时的情况 程 若 CN 收到 IAM/IAI 消息或在本局内取到 MSRN 以后 消息回应 CN 收到后即建立一个到 UE 的通信信道 如果允许该到来的呼 此时由网络发起呼叫的建立过

叫建立 则 CN 要使用无线接口信令寻呼 UE 当 UE 以 PAGING RESPONSE

图6-39 移动终止建立过程

1 CN 向 RNS 发送一个 PAGING 消息 RNS 在寻呼信道上广播该寻呼消息 可以参考 6.6.4的寻呼过程 2 被叫 UE 监测到该寻呼 配命令 将向 RNS 发送一个信道请求 RNS 回应立即指

指示 UE 使用指定的信令信道

6-51

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3 然后 UE 将在该信令信道上发送一个寻呼响应消息 CN 收到 UE 的寻呼响 应消息后 将发起鉴权和加密的安全过程 请注意这两个安全过程是可选的 可以由 MAP 功能流程进行配置 4 CN 将发送 SETUP 消息给 RNS 该消息中包含有该呼叫的承载能力及发

起此次呼叫的主叫号码 5 当 UE 从 RNS 接收到 SETUP 消息 消息 如果协商的承载能力参数有变化 它将回应一个 CALL CONFIRMED 则该消息中要包含有承载能力信息 CN 将向 RNS 发送 RNS 将通过向 UE

6 当 CN 从 RNS 接收到 CALL CONFIRMED 消息时 RAB ASSIGNMENT REQ消息要求进行无线信道的指配 发指配消息命令 UE 调节到一个指定的通信信道上 后 7 8 将向 RNS 发送指配完成消息 RNS 向 CN 发 RAB ASSIGNMENT RESPONSE 消息 UE 发送 ALERTING 消息指示被叫用户振铃

UE 调到指定的信道上之

9 当被叫用户应答时 被叫 UE 将发送一个 CONNECT 消息经过 RNS 到 CN 10 束 CN 将给 UE 回应 CONNECT ACKNOWLEDGE 消息 呼叫建立过程结

6.7.3 RAB 流程
1. RAB 管理功能 RAB 据 Radio Access Bearer 定义在 UE 和 CN 之间建立 根据签约用户数

CN 业务能力和 UE 业务请求的 QoS 的不同而使用不同的 RAB 例如 在电路域 RANAP 层的 RAB ID 与 CN 在分配 RAB ID 时把 SI Radio Bearer

RAB ID 与 NAS 绑定信息有关 CC 子层的 SI 在数值上相同 和 RAB ID 一一对应起来 和 Iu 承载上是全局的 一个 Iu UP 实例 CN 控制 RAB 的建立 发起的功能

SI 由 UE 来分配

对一个 UE 来说

RAB ID 在 RB

而且一个 RAB ID 对应一个唯一的用户面连接的实例

修改和释放

RAB 建立

修改和释放是 CN 发起的功

能 RAB 建立 修改和释放是 UTRAN执行的功能 RAB 释放请求是 UTRAN 当 UTRAN不能与 UE 保持 RAB 时触发该功能 UTRAN 把 RAB 映射到

在 RAB 建立时 CN 把 RAB 映射到 Uu 接口承载上 Uu 接口传输承载和 Iu 接口传输承载上 在 CS 域如果使用 AAL2 承载
6-52

UTRAN负责发起 AAL2 连接建立和释放

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RAB 的优先级由 CN 根据签约信息 建立 修改消息中指定优先级 队和资源预占 2. RAB 接入控制

QoS 信息等内容决定

CN 在请求 RAB

预占能力和排队特性

UTRAN 执行 RAB 排

当 CN 接收到请求建立或修改 RAB 时 在 R99 电路域规范中 RAB QoS 用 BC IE 来映射 CN 验证是否该用户允许使用请求参数的 RAB 根据验证 CN 将接受或拒绝该请求 当 UTRAN从 CN 接收到建立或修改 RAB 的请求时 的无线资源条件的分析判断是否接受或拒绝 3. RAB 建立 释放 修改控制流程 准入控制实体根据当时

RNC RAB ASSIGNMENT REQUEST RAB ASSIGNMENT RESPONSE
. . .

CN

*

* it can be several responses 图6-40 Iu 接口 RAB Assignment 过程

RAB Assignment 过程的目的是修改和/或释放已经建立的 RAB 和/或建立新 的 RAB 本过程是面向连接的

CN 首先发送 RAB Assignment Request 消息给 RNC 然后 CN 启动定时器 TRABAssgt 在一条 RAB Assignment Request 消息中 CN 可以要求 UTRAN 建立/修改/释放一个或几个 RABs 本消息包含以下信息 带有承载特性的需建立/修改的 RAB 列表 需释放的 RAB 列表 RAB ID 在每一个 Iu 连接内是唯一的 如果 RNC 收到的消息中包括已经存在 释放除外 主要是

的 RAB ID 那么 RNC 认为是修改该 RAB

6-53

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基本信令流程

RNC 随时接收释放 RAB 的消息

并总是响应

如果 RNC 正在建立/修改某

RAB 然后又收到释放该 RAB 的消息 那么 RNC 将停止 RAB 配置过程 释 放与该 RAB 有关的所有资源并返回响应 UTRAN 侧收到消息后将执行请求的 RAB 配置 Assignment Response 消息给 CN 报告请求结果 Response消息中可以包含一个或几个 RAB 的信息 成功建立/修改/释放的 RABs 不成功建立/修改/释放的 RABs 排队的 RABs 如果没有 RABs 被排队 过程就结束于 UTRAN侧 当请求建立/修改的 RABs 被排队后 的 RABs 有如下可能的结果 建立或修改成功 建立或修改失败 由于定时器 TQUEUING 超时而失败 在第一条 RAB Assignment Response响应消息中 UTRAN 报告所有在 RAB ASSIGNMENT Request 消息中涉及的 RAB 的状态 UTRAN接着在随后的 除了 RAB Assignment Response 响 应 消 息 中 报 告 排 队 的 RAB 状 态 UTRAN 就启动定时器 TQUEUING 该 且监督所有排队的 RABs 排队 则 CN 就停止 TRABAssgt 然后 RAB Assignment 然后 UTRAN 发送 RAB 在一条 RAB Assignment 主要是

定时器指定排队等候建立/修改的最大时间

TQUEUING超时的 RAB 当知道所有排队的 RAB 建立/修改已经成功/失败后 UTRAN停止 TQUEUING RAB Assignment 过程同时结束于 CN 与 UTRAN 当 CN 接收到 RAB 被排队的响应 CN 期望在 TRABAssgt 超时前 UTRAN提 供排队 RAB 的结果 否则 CN 认为 RAB Assignment 过程结束 并且认为 没有报告的 RAB 配置失败 在定时器 TQUEUING 超时的情况下 在 UTRAN 所有的排队 RABs 都结束排 队 UTRAN 在一条 RAB Assignment Response消息中报告所有的排队 RAB 状态 同时在 CN 侧停止该过程

4. RAB 建立流程 下图简要的描述了在 CN 和 UE 之间经过 UTRAN而建立 RAB 的流程

6-54

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Node B Serving RNS Serving RNC RANAP

基本信令流程

UE

CN 1. RAB Assignment Request [Establishment] RANAP

Select L1, L2 and Iu Data Transport Bearer parameters 2. ALCAP Iu Data Transport Bearer Setup Not required towards PS domain 2.1 Establish Request Q.aal2 Q.aal2 NBAP Radio Link Reconfiguration Prepare [DCH Addition] Radio Link Reconfiguration Ready NBAP 2.1 Establish Confirm

Q.aal2 Q.aal2

NBAP

NBAP

ALCAP Iub Data Transport BearerSetup

DCH-FP

Downlink Synchronisation

DCH-FP

DCH-FP NBAP RRC

Uplink Synchronisation

DCH-FP

Radio Link econfiguration Commit NBAP RRC

3。 DCCH: Radio Bearer Setup Apply new transport format set

RRC

DCCH : Radio Bearer Setup Complete

RRC RANAP 4. RAB AssignmentResponseRANAP 5. Initialization Iu UP Iu UP (RFCI, 0..N + sub- flow size information)

图6-41 无线接入承载建立-

DCH-DCH 同步建立流程

这个例子说明了当 RRC 连接已经建立好以后 在专用传输信道 DCH RRC 状态下建立无线接入承载 RAB
l

DCH 的过程

时机

在电路域 在 CN 接受 UE 的业务请求 主叫 SETUP 被叫的 CALL CONFIRM CONNECT 等消息 后指示需要一条新的 AS 的承载通道来承载 NAS 用户数 据时发送 RAB Assignment Request 消息启动这一过程
l

过程描述

6-55

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基本信令流程

1

CN 根据签约用户数据

CN 业务能力和 UE 业务请求的 QoS 决定采用什 在电路域重 IU 传输标识

末样的 RAB 通过 RANAP 消息 Radio Access Bearer Assignment Request Setup 请求建立 RAB 其中的 RAB ID 根据 SI 的值来填充 要参数有 RAB 参数 BINDING ID 2 服务 RNC 使用 ALCAP 协议初始化 Iu 接口数据传输承载的建立 在电路域使用 AAL2 承载的情况下 在 PS 域这一过程不需要 和数据传输承载的绑定 对端 ATM 地址 道特性等 3 服务 RNC 在和 Node B等重配置好无线链路 参数和 RAB ID 等传给 UE 4 服务 RNC 在收到 UE 的成功证实 RRC 消息 Radio Bearer Setup Complete 和 ALCAP 过程的成功建立后向 CN证实 RAB 成功建立 发 RANAP 消息 Radio Bearer Assignment Response到 CN 5 如果用户面是支持模式 报告结果后 UTRAN 再通过初始化 Iu 接口用户面 & 说明 对于其中和Drfit RNC Drift Node B的交互的流程 图中没有描述 完成上下行链路同步后 这一消息中的重要参数还有 PATH ID 通道识别 CID 通路特性 通 在 AAL2 的 用户面模式 本端用户面 ATM 地址

连接建立请求中使用 SUGR 参数将 BINDING ID 透传给 CN 用它完成 RAB

通路识别

通过 RRC 消息 Radio Access Bearer Setup 把 RAB参数中的子流和子流组合

对于 RACH/FACH - DCH RACH/FACH - RACH/FACH 以及分组域的非同步 方式 过程类似

6-56

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基本信令流程

5. RAB 释放流程
Node B Serving RNS Serving RNC RANAP 1 RAB Assignment Request [Release] RANAP 2. RAB Assignment Response

UE

CN

RANAP RANAP

3. ALCAP Iu Data Transport Bearer Release not required towards PS domain Q.aal2 Q.aal2 NBAP Radio Link Reconfiguration Prepare NBAP [DCH Deletion] NBAP Radio Link Reconfiguration Ready Radio Link Reconfiguration Commit 3.1 Release Request 3.2 Release Confirm Q.aal2 Q.aal2

NBAP

NBAP RRC

NBAP RRC

DCCH : Radio Bearer Release Apply new transport format set DCCH

RRC

DCCH : Radio Bearer Release Complete Iub Data Transport Bearer Release ALCAP

RRC

图6-42 无线接入承载释放l

DCH - DCH- 同步释放流程

启动时机

在电路域 在 CC 层使用该 RAB 的事物全部结束或 RNC 请求释放该 RAB 时 启动此过程
l

过程描述 CN 通过发送 RANAP 消息 Radio Access Bearer Assignment Request Release)启动 RAB 释放过程 其中指明是哪一个 RAB ID

1

2 业务 RNC 以 RANAP 消息 Radio Access Bearer Assignment Response 来证实 3 业务 RNC 使用 ALCAP 协议 如果是 AAL2 承载 使用 AAL2 释放消息来 启动和 CN 之间的 Iu 数据传输承载的释放 在 PS 域这一过程不需要

4 业务 RNC 在释放了和 Node B 等的链路后 发送 RRC 消息 Radio Bearer Release 给 UE 启动承载释放过程

6-57

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基本信令流程

5 业务 RNC 在收到 UE 的证实 RRC 消息 Radio Bearer Release Complete 后 整个释放过程结束

6. RAB 修改流程

UE

Node B Serving RNS

Serving RNC

CN

Request RANAP 1. RAB Assignment RANAP
[Modify] 2. Select L1, L2 and I u D a t a Transport Bearer parameters e.g. for Radio Bearer reconfiguration.) 3. ALCAP Iu Data Transport Bearer Modify (

Q.aal2 Q.aal2

3.1 3.2

Modify Request Modify Confirm

Q.aal2 Q.aal2

NBAP NBAP

Radio Link Reconfiguration Prepare NBAP Radio Link Reconfiguration Ready NBAP

ALCAP

Iub Data Transport Bearer Modify

NBAP RRC

Radio Link econfiguration Commit NBAP RRC

4 。 Radio Bearer Reconfiguration DCCH ) ( Actualizing Radio Bearer modification (e.g. Apply new transport format set)

RRC

5 Radio Bearer Reconfiguration Complete

(DCCH )

RRC RANAP 6 RAB Assignment Response RANAP

7. Initialization Iu UP Iu UP (RFCI, 0..N + sub- flow size information)

图6-43 无线接入承载修改
l

DCH-DCH 同步修改

启动条件 CN 重配置业务信道以支持业务属性的改变

UE 业务切换或速率调整时
l

过程描述

1 CN 通过 RANAP 消息 Radio Access Bearer Assignment Request Modify 请求修改 RAB 其中的 RAB ID 根据指明 RAB 标识 RAB 参数 2 服务 RNC 选择哪种参数应该被修改 哪种程序应该被启动 在电路域重要参数有

6-58

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基本信令流程

3 服务 RNC 使用 ALCAP 协议修改 Iu 接口数据传输承载的通道特性 4 等到 Iu 接口传输控制面的修改过程成功后 中的子流和子流组合参数和 RAB ID 等传给 UE 5 6 服务 RNC 在收到 UE 的成功证实 RRC 消息 Radio Bearer Setup 服务 RNC 在和 Node B 等修

改好无线链路后 通过 RRC 消息 Radio Bearer Reconfiguration 把 RAB 参数

Complete 后向 CN 证实 RAB 成功建立 发 RANAP 消息 Radio Bearer Assignment Response到 CN 7 面 如果用户面是支持模式 报告结果后 UTRAN 再通过初始化 Iu 接口用户

6.7.4 寻呼流程
寻呼过程是 CN向被叫发起的寻呼过程 当 CN需要向和被叫用户建立连接时 首先需要通过寻呼过程找到被叫 寻呼过程的作用就是使 CN 能够寻呼到被叫 用户 寻呼过程通过无连接信令方式建立 PAGING 消息应该包含足 CN 负责通过 lu 接

CN 通过向被叫发起 PAGING 消息来开始寻呼程 够的信息以使 RNC 能够找到被叫 口重复发寻呼的过程 隔可以在 CN 处控制 一般来说

如果一次寻呼不可及

重复发寻呼的次数已经他们之间的时间间

RNC PAGING

CN

图6-44 成功寻呼流程

1. 寻呼过程 来自主叫的呼叫请求信息 CN 经过处理后 如果成功的得到了有关被叫用户的 信息 寻呼过程就可以开始 CN 需要知道被叫所在的位置区信息 并且取得 足够的寻呼信息参数 这样 CN 就可以向被叫发起寻呼 需要通过广播过程向 CN 下的所

如果 CN 没有得到被叫用户的位置区信息 有 RNC 发起寻呼消息

CN 下发 PAGING 消息是通过 RANAP 接口进行的

RANAP 接口处理来自

CN 的 PAGING 消息 PAGING 包含的参数包括寻呼是来自 CS 域还是 PS 域
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基本信令流程

的 是何种原因引发的寻呼 以及被叫用户的位置区信息等 由 RANAP 向被 叫所属位置区下 RNC 发寻呼消息 当 PAGING 消息到达 RNC 后 RNC 通过分析寻呼消息的参数取得被叫所在 的位置区信 RNC 通过 PCCH 传送寻呼信息给位置区的 UE 如果被叫 UE 开始执行 NAS 信令过程 否则 CN 需要通过 lu 接口重复发 检测到 RNC 来的寻呼消息 如果寻呼成功 送寻呼消息 2. UE 在 RRC 空闲状态的寻呼过程 当 RRC 处于空闲状态时候 UE 可能会收到来自 CS 或者 PS 的寻呼 因为此 时 UE 处于空闲状态 会通过该位置区来下发 CN 可以知道该 UE 的位置区 LAI)信息 因此 寻呼 这里列出了 LA 跨越两个 RNC 的情况

CN 会得到寻呼响应消息

图6-45 RRC 空闲状态下寻呼过程

1 CN 通过发起的寻呼消息 跨过两个 RNC 到达被寻呼 UE 注意此时在 IU 接口上看到的就是 CN 连续发两条 PAGING 消息 样的 只是 DPC分别为两个 RNC 而已 里面所携带的 LAI 都是一

2 小区 1 用 Paging Type 1发起寻呼 3 小区 2 用 Paging Type 1发起寻呼 PAGING 消息通过 RANAP 的到达 RNC1 RNC2 呼信息给位置区的 UE 息 开始执行 NAS 信令过程 RNC 通过 PCCH 传送寻

如果被叫 UE 检测到 RNC1 或者 RNC2 来的寻呼消

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基本信令流程

3. UE 在 RRC 连接状态下的寻呼过程 当 RRC 处于连接状态时候 由于移动性管理的独立性 1 2 这种情况在 CN 为 CS 域或者 PS 域两种情况 有两种可能的解决方案

UTRAN来协调在已存在 RRC 连接上寻呼请求 UE 来协调已存在 RRC 连接上的寻呼请求

以下例子说明在 RRC 连接状态 CELL_DCH 和 CELL_FACH 状态)执行寻呼 UE 过程的 由 UTRAN 在 RRC 连接的状态下用 DCCH 协调寻呼请求的情况

图6-46 在 RRC 连接状态 CELL_DCH 和 CELL_FACH)下寻呼 UE 过程

1

CN 通过 RANAP 发送 PAGING 消息来对 UE 寻呼 Sercing RNC 对 RRC UE 发送消息 Paging Type 2

2 SRNC

& 说明 Paging Type 1是用于UE空闲时从PCCH上下发 RRC连接状态时从DCCH下发 就用Paging Type 2 不过Paging Type是由RNC控制的 Paging Type 2是用于 CN无需知道

典型情况如UE在PS业务时下发CS的寻呼消息

6.7.5 呼叫释放过程
当移动用户通话完毕 叫的释放过程 交换连接而释放呼叫 主叫方或被叫方挂机的消息要通知到网络侧 进行呼

网络侧通过终止 PLMN 之间或 PLMN 与别的网络之间的电路

6-61

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基本信令流程

图6-47 移动发起呼叫释放的成功情况

1 移动台挂机之后 移动台通过向网络发送 DISCONNECT 消息而发起呼叫 清除 此时消息里的释放原因是 Normal Call Clearing

2 网络接收到该消息之后发送一个 RELEASE 消息给移动台 3 移动台发 RELEASE COMPLETE 消息给网络 道 则要执行信道的释放过程 CN 向 如果此时不再需要通信信

4 如果该呼叫是整个 Iu 连接上的唯一的一个呼叫 则要释放 Iu 连接 RNS 发送 IU RELEASE COMMAND 消息请求释放 Iu 连接

6.8 分组域会话管理流程
6.8.1 SM 基本概念
1. SM 功能概述 会话管理 SM 的主要目的就是建立 修改和释放分组域承载 它是 3GPP 位

协议中连接管理层 无应答数据传送服务

Connection Management

的一个主要的组成部分

于移动性管理 Mobile Management 和用户面之间 使用 GMM 子层提供的 向高层----用户面提供连接管理服务 它一方面完成核 心网络 SGSN到 GGSN之间的隧道建立 修改和释放的控制功能 另一方面 完成 SGSN 和 RNC/MS 之间无线接入承载 修改和释放的控制 Radio Access Bearer 建立

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2. 术语 1 PDP CONTEXT/PDP ADDRESS PDP 上下文保存了用户面进行隧道转发的所有信息 户面 IP 地址 隧道标识和 QoS 等 每个 PDP 地址由 MS 每个 PDP Context 存在 包括 RNC/GGSN 的用

每个 GPRS 签约数据包含一个或多个 PDP 地址 SGSN GGSN中的一个或多个 PDP Context 描述 两种状态 INACTIVE 状态和 ACTIVE 状态 状态指示该 PDP 地址的数据是否可以传送 不能进行数据的转发 相关联

其状态转换关系见下图 PDP 非激活的会话不包含路由信息

用户的所有 PDP Context 都与该用户的 MM Context

INACTIVE

Activate PDP Context

Deactivate PDP Context or MM state change to IDLE or PMM-DETACHED

ACTIVE

图6-48 PDP 状态机模型

2

NSAPI 在 SGSN/GGSN中用于标

在 MS 中 NSAPI用于标识一个 PDP 服务访问点 识一个会话 4 APN 解析 Access Point Name 采用标准域名格式 和运营商名 OI

其取值等于接入层用来标识用户 RAB 的 RAB ID

APN 包括两部分

网络名

NI

在 GGSN中用于标识一个指定的外部网和一种服务的 ISP

在 SGSN中可根据 APN 通过 DNS 解析得到与此 APN 对应的 GGSN地址 5 QoS 协商 也必须指定此路由满足的 QoS 会话 使各节点提供

会话管理在建立分组传输路由的同时 管理过程在 MS

RNC SGSN GGSN 之间进行 QoS 协商

6-63

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基本信令流程

的服务质量保持一致

QoS 协商的算法是在签约的 QoS SGSN 能提供的最

大 QoS 和其它节点满足的 QoS 之间取最小值 3. SM 在协议栈中的位置

GMM / SM / SMS

GMM / SM / SMS

Relay RRC RLC MAC L1
Uu

RRC RLC MAC L1

RANAP SCCP
Signalling Bearer

RANAP SCCP
Signalling Bearer

AAL5 ATM
Iu-Ps

AAL5 ATM 3G SGSN

MS

RNS

图6-49 UMTS MS-SGSN 的控制面协议

4. 与 SM 相关的功能实体 (1) RAB 管理 RAB Management 完成 RAB 的创建 修改 释放和重建的管理功

RABM 能

RAB 由两部分组成 的无线承载 RAB 的建立 MS

RNC 和 SGSN 之间的 GTP 隧道以及 RNC 与 MS 之间 RAB ID 唯一标识用户的一个 RAB

Radio Bearer 修改

释放和重建都是通过 RAB ASSIGNMENT 过程完成的 RNC SGSN
1. RAB Assignment Request

2. RRC: Establish/Release/Modify Radio Bearers 3. RAB Assignment Response . . . * it can be several responses

*

图6-50 RAB 管理流程图

6-64

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基本信令流程

流程说明 1 SGSN向 RNC 发送 RAB Assignment Request SGSN ADDR QoS 消息 无线优先级 2 3 RNC 建立 请求建立 是否允许抢占和排队 修改或释放无线承载 TEIDs

修改或释放 RAB(s) 在指配参数中可指定 RAB 的

RNC 向 SGSN 发送 RAB Assignment Response 如果因为 QoS 的原因 则要降低 QoS 重发指配请求

指配失败

如果 RAB 重建时发生 QoS 改变 则执行 SGSN 发起的 PDP CONTEXT 修改 流程 (2) 将 QoS 通知 MS 和 GGSN 隧道管理 隧道管理包

隧道管理的主要任务是创建 SGSN 到 GGSN之间的 GTP 隧道

括创建隧道 修改隧道 删除隧道和网络侧发起 PDP CONTEXT 激活的管理 SM 通过 PDP CONTEXT 的激活 修改 去激活信令流程实现会话管理 PDP CONTEXT 激活流程建立用户面的分组传输路由 改 SGSN 到 GGSN 之间的隧道路由 激活的 PDP CONTEXT RNC 发起 RAB 或 IU 释放之后 SGSN可以保留这些激活的 PDP CONTEXT 而不进行去激活 当用户发起 SERVICE REQUEST 过程进行 RAB 的重建时 可以立刻恢复数据传送 PDP CONTEXT 修改流程 修改激活的 PDP CONTEXT 的 QoS 和 TFT 在发生 RAU改变时 也需要修 PDP CONTEXT 去激活流程用于拆除

6.8.2 PDP Context 激活功能
PDP CONTEXT 激活包括 MS 发起的 网络发起的 PDP CONTEXT 激活和二 次激活 本文只介绍 MS 发起的 PDP 激活流程

6-65

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1. MS 发起的 PDP Context 激活
MS UTRAN 3G-SGSN 3G-GGSN

1. Activate PDP Context Request C1 3. Radio Access Bearer Setup 4. Invoke Trace 5. Create PDP Context Request 5. Create PDP Context Response C2 7. Activate PDP Context Accept

图6-51  MS 发起的 PDP CONTEXT 激活过程

1 MS 向 SGSN发送激活请求 Activate PDP Context Request PDP Type PDP Address Access Point Name Address 指出是动态地址还是静态地址 2 执行 RAB 指配过程 3 SGSN 通过使用 PDP Type optional Point Name Context Request 的有效性 SGSN给 PDP Context 分配 TEID 如果使用动态地址 一个动态地址 建 PDP Context 请求 如是动态地址

NSAPI TI PDP

QoS Requested 则设为空

PDP Address optional

Access

optional 和 PDP CONTEXT 签约数据来验证 Activate PDP

则要求 GGSN分配

SGSN 根据一定的算法选择一个 APN 然后向 GGSN 发创

GGSN为 PDP context 分配动态地址 计费 ID 协商 QoS 如果 MS 要求外 部网分配 IP 地址 则设为 0.0.0.0 在以后外部网分配地址后 执行 GGSN 发起的 PDP CONTEXT 修改过程 4 收到 GGSN 的 CREATE PDP CONTEXT RESPONSE ADDR GGSN ADDR TEID QoS PDP Context Accept 发送给 MS   NSAPI PDP

SGSN将地址 QoS 等信息通过 Activate



在 R99 的激活流程中 造成空口资源浪费

如果 GGSN 已经降低 Qos R4 中

并不通知 RNC 那 创建 GTP 隧

么在 SGSN 的两侧资源使用并不一致 还要高

空口处的资源可能比网络分配的资源

SGSN 先与 GGSN交互

6-66

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基本信令流程

道 步

然后再建立 RAB 建完 RAB 后

是一个可选的更新 GGSN 流程

如果

在 RAB 中建立过程中降低 QOS

则发起更新流程

将 SGSN 两侧的资源同

6.8.3 PDP Context 修改功能
PDP CONTEXT 修改过程包括 MS 发起的 PDP Context 修改过程 起的 PDP Context 修改过程 RAB/IU 释放 SGSN 发起 PDP CONTEXT 修改流程 SGSN发

GGSN 发起的 PDP Context 修改过程和由于 本文只介绍 MS 发起 修改参

的 PDP Context 修改过程和 SGSN发起的 PDP Context 修改过程

数包括 QoS Negotiated Radio Priority Packet Flow Id PDP Address GGSN 发起的修改过程 in case of the GGSN-initiated modification procedure 和 TFT MS 发起的修改过程 1. SGSN发起的 PDP Context 修改
MS UTRAN SGSN GGSN

1. Update PDP Context Request 2. Update PDP Context Response 3. Modify PDP Context Request 4. Modify PDP Context Accept C1 5. Radio Access Bearer Modification 6. Invoke Trace

图6-52 SGSN 发起的 PDP CONTEXT 修改过程

1 SGSN 发送更新请求 Update PDP Context Request TEID NSAPI QoS Negotiated Trace Reference Trace Type Trigger Id OMC Identity 与 GGSN协商 QoS 2 GGSN进行 QoS 协商 TEID QoS Negotiated 向 SGSN 发送 Update PDP Context Response Cause 向 MS 发送修改请求

3 SGSN按 QoS 选择无线优先级和 Packet Flow Id Flow Id

Modify PDP Context Request TI QoS Negotiated Radio Priority Packet

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基本信令流程

4 MS 接受 QoS 则向 SGSN 发送 Modify PDP Context Accept 接受 QoS 则发起去活 PDP context 过程 5 执行 RAB 指配过程修改 RAB

如 MS 不

6 如果启动 BSS 跟踪 则要发引用跟踪消息 Invoke Trace Trace Reference Trace Type Trigger Id OMC Identity 2. MS 发起的 PDP Context 修改
MS UTRAN 1. Modify PDP Context Request 2. Update PDP Context Request 3. Update PDP Context Response 4. Radio Access Bearer Modification 5. Modify PDP Context Accept C1 SGSN GGSN

图6-53 MS 发起的 PDP CONTEXT 修改过程

MS 发起修改流程的目的是为了改变 PDP CONTEXT 的 QoS 或 TFT 1 MS 向 SGSN发送 Modify PDP Context Request TFT 消息 请求修改 PDP CONTEXT TI QoS Requested

2 SGSN进行 QoS协商 发送更新请求 Update PDP Context Request TEID NSAPI QoS Negotiated Trace Reference Trace Type Trigger Id OMC Identity 与 GGSN 协商 QoS 3 GGSN进行 QoS 协商 TEID QoS Negotiated 向 SGSN 发送 Update PDP Context Response Cause

4 执行 RAB 指配过程修改 RAB 5 SGSN向 MS 发送 Modify PDP Context Accept

6.8.4 PDP Context 去激活功能
PDP Context 去激活流程包括 MS 发起的 SGSN发起的和 GGSN发起的 PDP Context 去激活过程 本文只介绍 MS 发起的 PDP Context 去激活过程和 SGSN发起的 PDP Context 去激活过程

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1. MS 发起的 PDP Context 去激活
MS UTRAN 3G-SGSN 3G-GGSN

1. Deactivate PDP Context Request C1 3. Delete PDP Context Request 3. Delete PDP Context Response 4. Deactivate PDP Context Accept 5. Radio Access Bearer Release

图6-54 MS 发起的 PDP Context 去激活过程

1 MS 向 SGSN 发送去激活请求 Deactivate PDP Context Request Teardown Ind PDP CONTEXT

TI

Teardown Ind 指示是否去激活和指定 TI 共享地址的激活的

2 SGSN收到 MS 的去激活请求 向 GGSN发送 Delete PDP Context Request TEID NSAPI Teardown Ind 删除 GGSN PDP Context 3 GGSN向 SGSN发送 Delete PDP Context Response TEID

4 收到 Delete PDP Context Response后 然后向 MS 发送去激活接受应答 5 SGSN 调用 RAB 指配过程释放 RAB 2. SGSN发起的 PDP Context 去激活 SGSN 发起的去激活通常由于 MM 释放或各种异常情况引起 例如 MS SGSN GGSN之间 PDP CONTEXT 不一致
MS UTRAN

RAB 重建失败
SGSN C1

资源不足等
GGSN

1. Delete PDP Context Request 1. Delete PDP Context Response 2. Deactivate PDP Context Request 2. Deactivate PDP Context Accept 3. Radio Access Bearer Release

图6-55 SGSN 发起的 PDP Context 去激活

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1 SGSN向 GGSN删除 PDP Context 请求 TEID NSAPI Teardown Ind TI 共享地址的激活的 PDP CONTEXT 2

Delete PDP Context Request

Teardown Ind 指示是否去激活和指定

GGSN向 SGSN发送 Delete PDP Context Response TEID

3 得到 GGSN的删除应答后 向 MS 发送 Deactivate PDP Context Request 删除 MS PDP Context 如果是 DETACH 引起的 PDP CONTEXT 去激活 不 发此消息 4 收到 MS 发来 Deactivate PDP Context Accept 5 SGSN 发起 RAB assignment procedure 释放 RAB

6.8.5 保留过程和 RAB 重建
在 RNC 发起的 RAB 释放和 IU 释放时 把 PDP CONTEXT 保留下来 Request 过程中重建 1. MS 发起 Service request 进行 RAB 重建 当 MS 有上行的数据传输需求 PDP CONTEXT 处于激活状态而 RAB 不存在 时 MS 发起 Sevice Request 过程为激活的 PDP CONTEXT 重建 RAB 过 程描述如下
MS RNC SGSN HLR GGSN

可以不释放 PDP CONTEXT 而是 RAB 将在以后的 Sevice

不做任何更改

1. RRC Connection Request 1. RRC Connection Setup 2. Service Request 3. Security Functions
4. Service Accept

4. Radio Access Bearer Assignment Request 5. Radio Bearer Setup 6. Radio Bearer Setup Complete 6. Radio Access Bearer Assignment Response 7. SGSN-Initiated PDP Context Modification 8. Uplink PDU

图6-56 MS 发起 Service request 进行 RAB 重建

1 如果没有 RRC 连接

建立 RRC 连接
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基本信令流程

2 MS 向 SGSN发送 Service Request P-TMSI RAI CKSN Service Type 消息 Service Type=data

3 执行安全流程 4 SGSN 向 MS 发送 Service Accept 对用户每个处于激活状态但 RAB 已

释放的 PDP CONTEXT 进行 RAB 的重新建立 5 如果建立的 RAB 的 QoS 发生改变 修改流程将 QoS 通知 MS 和 GGSN 6 MS 进行上行数据传送 2. SGSN发起 Service Request 过程进行 RAB 重建 当 SGSN收到下行的信令或数据包后 发现用户处于 PMM-IDLE 状态 则要 发起寻呼 MS 在收到寻呼后 发送 Sevice Request 请求 sevice type= paging response" 如果是由于 SGSN 收到数据包引起的 Service Request 过程 则 要调用 RAB Assignment 过程 进行 RAB 重建
MS RNC SGSN
1. Downlink PDU 2. Paging 2. Paging 3. RRC Connection Request 3. RRC Connection Setup

执行 SGSN发起的 PDP CONTEXT

HLR

GGSN

4. Service Request 5. Security Functions 6. Radio Access Bearer Assignment Request

6. Radio Bearer Setup

6. Radio Bearer Setup Complete

6. Radio Access Bearer Assignment Response

7. SGSN-Initiated PDP Context Modification Procedure 8. Downlink PDU

图6-57 SGSN 发起 Service Request 过程进行 RAB 重建 

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第六章 NO7 ISUP中继调试实验

第六章 6.1 实验目的与要求 NO7 ISUP 中继调试实验 熟悉 NO7 信令的工作过程和 NO7 信令消息的编码格式,通过数据配置,了解 NO7 号信令中继电路的工作原理,熟悉...