LTE信令流程——位置更新

LTE信令流程

位置更新

如果UE的位置发生了改变，就需要通过相应的流程通知网络侧进行位置更新，否则网络侧无法获取正确的UE的位置，从而导致寻呼失败。

1. 触发条件

• UE发现当前的跟踪区域码（TAC）不在UE注册网络的TA List中
• 周期性TAU由核心网 T3412定时器控制，当定时器超时之后，UE主动发起TAU流程
• UE从其他网络回到EPS网络

2. TAU作用

• 进入新的TA时，其跟踪区标识（TAI）不在UE存储的TAI List内，TAU可以在网络中登记新的用户位置信息
• 给用户分配新的GUTI。在以下两种场景下，MME会分配新的GUTI
  • 若TAU过程中更换了MME Pool，则核心网会在TAU Accept 消息中携带新的GUTI分配给UE
  • 如果MME打开了GUTI重分配开关，则每次TAU的时候，MME都会分配新的GUTI给UE
• 使UE和MME的状态由EMM-DEREGISTERED变为EMM-REGISTERED。UE短暂进入到无服务区后回到覆盖区，信号恢复，且周期性TAU到期
• IDLE态用户可通过TAU过程请求建立用户面资源

3. TAU分类

3.1 按场景分

• UE所属MME和SGW都没有改变
• UE所属MME没有改变，但该TA所属的SGW发生变化（为什么SGW变化而MME不变？）
• UE所属的MME发生改变，但该TA所属的SGW没有发生变化
• UE所属的MME和SGW都发生了变化

3.2 按UE状态分

• 空闲态TAU
• 连接态TAU

4. 位置更新流程

4.1 空闲态TAU流程

当手机处于空闲态时，若UE发生位置更新或周期性位置更新定时器超时，手机会主动发起TAU流程

空闲态TAU流程如下：

1. UE随机接入eNodeB，建立上行链路的同步
2. 在RRC空闲态时，UE先和eNodeB建立RRC连接，并通过RRC Connection Setup Complete消息携带 NAS消息（TAU Request），通过TAU Request消息触发TAU流程。
3. 新MME通过 old GUTI 获得老MME/S4 SGSN 地址，并发送Context Request 消息去找回用户的信息。老MME利用完整的 TAU Request消息来检查Context Request消息的有效性，而老SGSN则会通过 P-TMSI Signature 来验证其有效性。如果新MME指明其已经对UE进行过鉴权或者UE已经通过老 MME/SGSN 的有效性检查，老MME/SGSN 就会开启一个定时器，用来监控资源删除情况
4. 老MME/SGSN 发送 Context Response 消息来响应MME
5. 如果第2步的有效性检查失败，则需要进行鉴权流程
6. 新MME还需决定是否要更换SGW，可能需要重新选择SGW
7. 新MME发送Context Acknowledge消息给老MME/SGSN ，以保证老MME/SGSN 能够及时更新SGW、PGW以及HSS的相关信息，防止一次TAU流程还未完成，UE又发起回到老MME/SGSN 的TAU流程
8. MME为UE建立MM上下文。MME会验证来自UE的EPS承载状态和从老MME/SGSN 得来的承载上下文，并且释放那些非活动态的用户承载资源。如果没有承载上下文，则MME将会发起TAU Reject 拒绝消息。如果新MME选择一个新的SGW，则新MME会向新SGW发送Create Session Request消息（图中为Modify Bearer Request消息）去建立承载
9. 新SGW发送Modify Bearer Request消息给相关的PGW
10. PGW修改自己的承载上下文，并且返回Modify Bearer Response消息给SGW
11. SGW更新它的承载上下文并返回Create Session Response 消息给新MME，这样就可以进行上行数据报文转发了
12. MME验证自己是否有来自原侧 MME/SGSN 的签约数据，若没有，则MME发送 Update Location 到HSS去取用户的签约信息
13. HSS发送 Cancel Location 给老MME，将 Cancellation Type 设置为Update Procedure
14. 如果第2步中的定时器已经超时，则老MME将删除MM上下文，否则会在定时器超时之后删除上下文。这样当第一次TAU还没进行完，但UE又触发另一个TAU流程到老MME的时候，能保证MM上下文还存放在老MME中
15. 当老SGSN收到 Context Acknowledge 消息，并且UE还有lu连接，则老的SGSN会在第2步中设置的定时器超时之后发送 lu Release Command消息到RNC（RNC在4G中没有独立的实体了，功能被划分到eNodeB和核心网网元中）以释放 lu 连接
16. RNC 发送 lu Release Complete消息响应老SGSN
17. HSS发送 Update Location Ack消息响应新MME
18. 当第2步中的定时器超时之后，老MME/SGSN 会释放承载资源。如果老MME/SGSN 在Context Acknowledge 消息中收到SGW变换过的说明，则老MME/SGSN 将删除EPS承载资源，即发送 Delete Session Request给老SGW
19. 老SGW发送 Delete Session Response 确认消息
20. 新MME 向UE发送TAU Accept 消息。如果新MME重新分配了 GUTI ，那么也会通过这条消息下发给UE
21. 在MME下发TAU Accept 过程中，同时需要进行 RRC Secur Mode Command 以及UE能力查询；其中，eNodeB 给UE下发的 TAU Accept 包含在RRC重配置消息中
22. 如果TAU Accept 消息重新分配了GUTI，那么UE会发送TAU Complete消息给MME侧
23. TAU完成以后，核心网通知eNodeB 立即释放RRC连接，UE重新回到空闲态

4.1 空闲态TAU流程

RRC连接状态下的TAU流程和空闲态TAU流程基本一致

和空闲态比，有两个不同点：

• 连接态下的TAU不需要建立RRC链路，并且在TAU完成后不需要释放RRC连接
• 连接态下的TAU一定会伴随着切换流程，TAU流程是在切换流程完成之后发起的