NAS层信令.doc
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NAS层信令.doc
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信令流程
2007-1-25TD系统测试部方浩
NAS信令建立流程
NAS信令建立流程是在UE与UTRAN之间的RRC连接建立成功之后,UE通过RNC建立与CN的信令连接,用于UE与CN交互NAS信息,如鉴权,业务请求,连接建立等。
UE与CN的交互信令,对于RNC而言,都是直传消息。
RNC在收到第一条直传消息时,即:
初始直传消息(InitialDirectTransfer),将建立与CN之间的信令连接,该连接建立在SCCP之上。
流程如图4-3-2所示。
图3.10
信令流程说明:
(1)RRC连接建立后,UE通过RRC连接向RNC发送初始直传消息(InitialDirectTransfer),位置更新时Iu口上的第一条RANAP消息为InitialUE消息,此消息中带有RNCID、位置区(包括MCC、MNC、LAC)、路由区等信息,CN在收到InitialUE消息后将根据其RNCID查询数据库,寻找此RNCID对应的位置区,如果位置区与InitialUE消息中的位置区不一致,将会发生“未知的位置区”错误。
如果位置区无误,则将会提取出非接入层消息交MM层处理。
消息中携带UE发送到CN的NAS信息内容。
此过程由UE发起,用于在上行链路上建立一条信令连接,在无线接口上传送初始的非接入层(NAS)消息。
UE在ULDCCH上使用AMRLC方式由RB3向UTRAN发送此消息。
主要参数:
Integritycheckinfo:
整体性校验信息,包含了XMAC-I和MAC-I计算所需的RRC信息序列号。
CNdomainidentity:
CN域标识,标明是PS域或CS域。
IntraDomainNASNodeSelector:
NAS域内节点选择,为被寻址的CN域在节点中选择路由。
NASmessage:
NAS消息,在UTRAN中透明传输。
MeasuredresultsonRACH:
RACH测量结果。
(2)RNC接收到UE的初始直传消息,通过Iu接口向CN发送SCCP连接请求消息(CR),消息数据为RNC向CN发送的初始UE消息(InitialUEMessage),该消息带有UE发送到CN的消息内容。
(3)如果CN准备接受连接请求,则向RNC回SCCP连接证实消息(CC),SCCP连接建立成功。
RNC接收到该消息,确认信令连接建立成功。
如果CN不能接受连接请求,则向RNC回SCCP连接拒绝消息(CJ),SCCP连接建立失败。
RNC接收到该消息,确认信令连接建立失败,则发起RRC释放过程。
(4)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(UplinkDirectTransfer)发送到RNC,RNC将其转换为直传消息(DirectTransfer)发送到CN;CN发送到UE的消息,通过直传消息(DirectTransfer)发送到RNC,RNC将其转换为下行直传消息(DownlinkDirectTransfer)发送到UE。
CS域基本流程
1、位置更新:
(23012)
和MSCSERVER的交互:
MM→LOCATIONUPDATEREQUESTMM层的LocationUpdateRequest消息将作为InitialUE的NASPDU通过Iu口发送给MSC,其中的主要信元为LAI和TMSI,MSC/VLR根据LAI和TMSI找到对应的IMSI,如果MSC/VLR无法识别位置更新请求中的LAI和TMSI,则会触发Identification流程要求UE上报标识,通常是IMSI。
所以LocationUpdatingRequest消息中位置区的作用是使MSC/VLR获得UE的IMSI
MM←AUTHENTICATIONREQUEST
MM→AUTHENTICATIONRESPONSE为什么看不到鉴权拒绝AuthenticationRejec的消息?
根据协议是应该有这条消息的,但我们的设计中做了简化处理:
根据协议要求,在MS返回AuthRsp消息后,若网络侧检查后认为用户非法,将发送AuthRej消息给MS。
在系统实现中,为简化流程,经过讨论,这种情况网络侧直接发送LURej或者CmSrvRej结束业务。
其效果是与AuthRej完全等价的。
若网络认为MS非法,发送mcvRelease消息带有原因IllegalMS,MM启动Abort过程,释放此用户当前所有的MM连接和RR连接,并释放Iu信令连接。
MM←LOCATIONUPDATEACCEPT
VLR和HLR的交互:
位置更新消息在HLR中如何处理?
MSC在获取了UE的IMSI后,根据网管配置中的IMSI分析获取到HLR的GT号码,根据GT号码获得HLR局向,并将本局号码和IMSI号码通过MAP消息一起发送给HLR,HLR将存储该IMSI所在的VLR号码以便进行寻呼。
如果VLR号码与以前的VLR号码不一致,HLR将会发起到前MSC/VLR的删除签约的流程,并发起到当前MSC/VLR的插入签约信息的流程,VLR由此获得UE的签约信息
←UPDATELOCATIONREQUEST
VLR向HLR发出更新位置信息的请求
→INSERTSUBSCRIBERDATAREQUEST
HLR向VLR插入用户数据
←INSERTSUBSCRIBERDATERESPONSE
→UPDATELOCATIONRESPONSE
这个流程使HLR知道了手机当前的位置信息,同时VLR也有了该手机用户的签约信息,如鉴权向量,签约的业务等。
如果这个流程失败LOCATIONUPDATE也不会成功。
2、CS呼叫:
(23018)
局内UE呼叫UE
因为实验室里一般用的是最简环境,MSC往往又是GMSC,所以协议里提到的ISUP信令流程就省了。
MM→CMSERVICEREQUEST
MM←AUTHENTICATIONREQUEST
MM→AUTHENTICATIONRESPONSE
CC→SETUP
主叫手机向网络侧发起建立呼叫的要求。
(包含被叫号码、承载特性等信息)
CC←CALLPROCEEDING
VLR接受这个呼叫,让手机继续,RAB指配过程随后进行,如果随后网络侧发出DISCONNECT的话很可能是RAB指配失败。
也有可能是下一条消息没收到,被叫没有PAGE到。
RR→PAGERESPONSE
被叫收到了寻呼并向网络侧发了寻呼响应。
CC←SETUP
网络侧向被叫手机发起建立呼叫的请求。
CC→CALLCONFIRM
被叫表示接受这个呼叫,RAB指配过程随后进行,如果随后网络侧发出DISCONNECT的话很可能是RAB指配失败“ABORT”消息是什么意思?
Abort过程是指CN失败或发现ME非法时,可以异常终止正在建立和已经建立的MM连接。
当至少已经有一个MM连接存在或已经建立时,Abort过程可由CN发起。
。
CC→ALERTING
被叫向网络侧发振铃消息
CC←ALERTING
网络侧转发振铃消息给主叫
CC→CONNECT
被叫摘机,网络侧收到摘机消息
CC←CONNECTACK
网络侧回ACK
CC←CONNECT
网络侧向主叫转发被叫的摘机消息
CC→CONNECTACK
主叫回ACK
为了保持文档的简短省略了网络侧找到被叫手机的过程。
挂机过程:
DISCONNECT
RELEASE
RELEASEComplete
1)UE挂机
手机通话中挂机,发送挂机消息DISCONNECT给MSCS,MSCS给手机发送RELEASE消息,手机回送释放完成消息到MSCS。
如果用户从RNC接入,释放网络侧承载和Iu连接。
2)网络挂机
与手机通话的用户挂机后,将发一个Release消息给MSCS,MSCS收到该消息后,发一个DISCONNECT消息给UE,表明对端用户挂机,同时通过ReleaseBear和ReleaseTermination过程释放网络侧承载和终端,UE收到以后发送释放消息,释放资源成功以后发送释放完成。
如是RNC接入,收到用户释放完成以后,就释放无线侧承载和Iu连接。
PS域信令流程(23060)
UMTS用户的鉴权
UMTS鉴权过程参见3GTS33.102中所述。
从SGSN执行的UMTS鉴权过程执行相互鉴权和安全密钥协议。
鉴权五元组存储在SGSN中。
MSC/VLR不能通过SGSN在IMSI附着和位置更新时给MS鉴权,但可以在CS连接建立过程中给MS鉴权。
1.如果SGSN以前没有保存UMTS鉴权向量(5元组),则一个发送鉴权信息(IMSI)的消息被发送到HLR。
收到UMTS用户的这个消息后,HLR/AuC以发送鉴权信息应答(SendAuthenicationInfoAck)消息响应SGSN,该消息包括一个五元组的序列。
每个五元组含有RANDARANDomchallengeissuedbythenetwork:
随机数
,XRESExpecteduserRESponse:
预期响应
,AUTNAuthenticationToken:
鉴权令牌
,CKCipherKey:
加密密钥
,和IKIntegrityKey:
完整性密钥
。
在HLR/AuC中为UMTS用户产生五元组的执行过程在3GTS33.102中有详细说明。
2.UMTS用户的鉴权中,SGSN在鉴权和加密请求(RAND,AUTN,CKSN)消息中按次序选择五元组序列中的下一个并发送属于这一组的RAND和AUTN给UE。
SGSN还选择密钥序列号,CKSNCipherkeysequencenumber:
加密密钥序列号
,并把这些也包括在消息中。
3.收到这个消息后,UE中的USIM校验AUTN,如果接受,USIM按照3GTS33.102计算RAND签名,RES。
如果USIM认为鉴权成功,UE返回鉴权和加密响应(RES)消息给SGSN。
然后UE中的USIM计算新的CK,IK。
这些钥匙和CKSN存储在一起,一直到下一次鉴权时CKSN被更新。
如果USIM认为鉴权不成功,比如,鉴权同步失败,则MS返回鉴权和加密失败消息给SGSN。
接下一步采取的行动见3GTS33.102中所述。
Ki:
Individualsubscriberauthenticationkey个人身份鉴权密钥。
OPC/OP:
鉴权Milenage算法的参数之一。
为某一约定值,USIM卡与HLR内需一致。
1、附着流程(23060)
GMM→ATTACHREQUST
GMM←ATTACHACCEPT
GMM→ATTACHCOMPLETE
1、MS向新SGSN发出附着请求。
2、新SGSN向原SGSN发出标识请求;如果MS在原SGSN中已知,则返回标识响应,如果MS在原SGSN中未知,则返回错误原因。
3、如果未能从原SGSN获得MS的标识,则新SGSN向MS发送标识请求(标识类型=IMSI);MS返回标识响应。
4、执行鉴权。
5、执行SGSN的位置更新。
6、新SGSN:
通知MS其附着请求被接受,必要时给MS分配新的P-TMSI。
7、MS:
返回附着完成消息,完成附着规程。
2、PDP激活流程(23060)
SM(UE→GGSN)MSACTIVEPDPREQUEST
收到手机发来的激活请求;
GTP-C(SGSN→GGSN)CREATEPDPCONTEXTREQUEST
SGSN向GGSN发送创建PDP上下文的请求;
包含:
用户IMSI;ISDN号码;路由信息(MCC;MNC;LA
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