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信令流程
2007-1-25
TD
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。<
/p>
RNC
在收到第一条直传消息
时，即：初
始直传消息（
Initial
Direct
Transfer
）
，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。
UE
Node B
RNC
CN
UE-MM-RRC-1
RRC
RR_EST_REQ
(CM SERV
REQ)
RANAP
Connection Request: Initial UE Message
DCCH: Initial Direct
Transfer
RRC
CN-
RANAP-MM-1
RANAP
RR-EST-IND
(CM SERV REQ)
SCCP
Connection
Confirm
Connection
Reject
SCCP
SCCP
SCCP
图
3.10
信令流程说明：
（
< br>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
）
，消息中携带
< br>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
UL DCCH
上使用
AM RLC
方式由
RB3
向
UTR
AN
发送此消息。
主要参数：
Integrity
check
info
：
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。
CN domain identity
：
CN
域标识，标明是
PS
域或
CS
域。
Intra Domain NAS Node Selector
：
NAS
域内节点选择，为被寻址的
CN
域在
节点中选
择路由。
NAS message
：
NAS
消息，在
UTRAN
中透明传输。
Measured results on RACH
：
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
< br>（
CR
）
，
消息数据为
RNC
向
CN
发送的初始
UE
消息（
Initial UE Message
）
，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<
/p>
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（
Uplink Direct
Transfer
）发送到
RNC
，
RNC
将其转换为直传消息
(Direct
Transfer)
发送到
CN
；
CN
发送到
UE
的消息，通过直传消息（
Direct <
/p>
Transfer
）发送到
RNC
，
RNC
将其转换为下行直传消息
（
Downlink Direct Transfer
< br>）发送到
UE
。
CS
域基本流程
1
、位置更新：
（
23012
）
和
MSC
SERVER
的交互：
MM
→
LOCATION
UPDA
TE REQUEST
MM
←
AUTHENTICATION
REQUEST
MM
→
AUTHENTICATION
RESPONSE
MM
←
LOCATION
UPDA
TE ACCEPT
VLR
和
HLR
的
交互：
←
UPDATE
LOCATION REQUEST
VLR
< br>向
HLR
发出更新位置信息的请求
→
INSERT SUBSCRIBER
DA
TA REQUEST
HLR<
/p>
向
VLR
插入用户数据
< br>
←
INSERT SUBSCRIBER
DA
TE RESPONSE
→
UPDATE LOCATION
RESPONSE
这个流程使
HLR
知道了手机当前的位置信息，
同时
VL
R
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
LOCA
TION
UPDATE
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
→
CM SERVICE
REQUEST
MM
←
AUTHENTICATION
REQUEST
MM
→
AUTHENTICATION
RESPONSE
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
←
CALL
PROCEEDING
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
→
PAGE
RESPONSE
被叫收到了寻呼并向网络侧发了寻呼响应。
< br>CC
←
SETUP
网络侧向被叫手机发起建立呼叫的请求。
CC
→
CALL
CONFIRM
被
叫
表
示
接
受
这
个
呼
叫
，
RAB
指
配
过
程
随
后
进<
/p>
行
，
如
果
随
后
网
络
侧
发
出
DISCONNE
CT
的话很可能是
RAB
指配失败。<
/p>
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
←
CONNECT
ACK
网络侧回
ACK
CC
←
CONNECT
网络侧向主叫转发被叫的摘机消息
CC
→
CONNECT ACK
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
RELEASE Complete
1
）
UE
挂机
手
机通话中挂机，
发送挂机消息
DISCONNECT
给
MSCS
，
MSCS<
/p>
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
MSC
S
，
MSCS
收到该消息后，发
一
个
DISCONNECT
< br>消
息
给
UE
，
表
明
对
端
用
户
挂
机<
/p>
，
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（
< br>23060
）
UMTS
用户的鉴权
UMTS
鉴权过程参见
3G TS 3
3.102
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。
MS
BSS/UTRAN
SGSN
HLR/AuC
1. Send Authentication
Info
1. Send Authentication Info
Ack
2. Authentication and Ciphering
Request
3. Authentication and Ciphering
Response
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
（
Send
Authenication
Info
Ack
）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
RAND
，
XRES
，
AUTN
，
CK
，和
IK
。在
HLR/AuC
中为
UMTS
用户产生五元组的执行过程
在
3G TS
33.102
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，
CKSN
，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
3G TS 33
.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
USI
M
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
< br>SGSN
。接下一步采取的行动见
3G TS
33.102
中所述。
Ki
：
Individual
subscriber authentication
key
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
→
A
TTACH REQUST
GMM
←
A
TTACH ACCEPT
GMM
→
A
TTACH COMPLETE
MS
UTRAN
new
SGSN
old SGSN
GGSN
E
IR
HLR
1. Attach
Request
2. Identification
Request
2. Identification
Response
3. Identity Request
3. Identity Response
4.
Authentication
5a. Update
Location
5b. Cancel Location
5c. Cancel Location Ack
5d. Insert
Subscriber Data
5e. Insert Subscriber
Data Ack
5f. Update Location
Ack
6. Attach Accept
7.
Attach Complete
1
、
MS
向新
SGSN
< br>发出附着请求。
2
、新
SGSN
向原
SGSN
发出标识请求；如果
MS
在原
SGS
N
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
）<
/p>
SM
（
UE<
/p>
→
GGSN
）
M
S
ACTIVE
PDP
REQUEST
收到手机发来的激活请求；
GTP-
C
（
SGSN
→
GGSN
）
CREATE PDP CONTEXT
REQUEST
SGSN
向
GGSN
发送创建
PDP
上下文的请求；
包含：用户
IMS
I
；
ISDN
号码；路由信息（
MCC
；
MNC
；<
/p>
LAC
；
RAC
）
；
APN
；
SGSN
的
GTPC
地址；
SGSN
的
GTPU-
Gn
地址；
GTP-C
（
SGSN
←
GGSN
）
CREATE PDP CONTEXT
RESPONSE
GGSN
返回
SGSN
的创建
PDP
上下文的响应；
包含：
GGSN
分配给终端用户的
IP
地址；
GGSN
的
GTPC
地
址；
GGSN
的
GTPU-
Gn
地址；
SM
（
UE
←
GGSN
）
MS
ACTIVE
PDP
ACCEPT
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