位置更新

一、位置更新

    位置更新属于MM的特定程序。

1、位置区的概念

为了确认移动台的位置，每个GSM PLMN的覆盖区都被分为许多个位置区，一个位置区可以包含一个或多个小区。网络将存储每个移动台的位置区，并作为将来寻呼该移动台的位置信息。对移动台的寻呼是通过对移动台所在位置区的所有小区中寻呼来实现的。如果MSC容量较大，它就不可能对所控制区域内的所有小区一起进行寻呼，因为这样的寻呼负荷将会很大，这就需引入位置区的概念。位置区的标识(LAC码)将在每个小区广播信道上的系统消息中发送。

位置区的大小在系统中是一个相当关键的因素。在做网络规划时，对位置区的划分相当重要，如果位置区的覆盖过小，则移动台发生的位置更新过程将增多，从而增加了系统中的信令流量。反之，若位置区的覆盖过大，则网络寻呼在其中登记的任一个移动台时，同一寻呼消息将在该位置区的所有小区中一起发送，这样将导致寻呼信道的负荷过重，同时也增加了Abis接口上的信令流量。

由此可见，对位置区进行优化的任务相当的重要。在划分位置区过程中，应在保证不会产生寻呼负荷过高的前提之下尽量使位置更新次数降低到最小，因为作为网络运营孽，如果系统出现频繁的位置更新只能导致白白的浪费掉可贵的网络资源，而不会增加任何收入。

2、位置更新的概念

当移动台由一个位置区移动到另一个位置区时，必须在新的位置区进行登记，也就是说一旦移动台出于某种需要或发现其存储器中的LAI与接收到当前小区的LAI号发生了变化，就必须通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息。这个过程就是位置更新。

首先我们研究一下处于空闲状态下的移动台，若它在同一位置区内移动时发生了小区重选，虽然服务小区发生了改变，但MS并不会把该变化通知网络。也就是说在移动台仅发生了小区重选而没有进行位置更新时，网络并没有参与此处理过程。而在重选前后的两个小区不属于同一个位置区时，移动台就需要把这种变化通知给网络，这在移动通信中被称为“强制等级”根据网络对位置更新的标识不同，位置更新可分为三种：正常位置更新(即越位置区的位置更新)、周期性位置更新(对应T3212到时)和IMSI附着(对应用户开机)。而具体的区分是根据该位置更新程序是否属于同一个VLR，是否需要IMSI号参与。

2.1 正常位置更新流程(越位置区的位置更新)

正常的位置更新用于更新MS在网络中登记的实际位置。“位置更新请求”中的位置更新类型信息单元应指示正常的位置更新。

如果网络指示出MS在VLR的状态中未知，作为MM连接建立请求的响应，也会启动正常的位置更新程序。

2.2 VLR内部的位置更新

这是最简单的一类位置更新程序，在该程序中不需要移动台提供IMSI号码，只在当前所在的VLR中进行，而不需通知HLR在初始化过程中，移动台在向网络发送SABM帧携带的初始化报文中注明接入原因“位置更新请求，，(MM LOCATION UPDATING REQUEST)，在该报文中还携带有移动台TMSI和LAI号码且注明是正常位置更新。若MSC收到了此报文，将向VLR发送“位置区更新”(MAP UPDATE LOCATION AREA)的消息。VLR收到该消息后将执行位置更新处理，它将更新移动台的位置消息且存储新的LAI号码，并根据需要向移动台分配一新的TMSI号(也可在TMSI再分配命令中不携带TMSI号，此时移动台还将使用以前的TMSI)，在收到移动台的TMSI再分配完成后，则向移动台发“位置更新接受消息”(LOCATION UPDATE ACCEPT)，此后释放信道，位置更新结束。

2.3 越VLR的位置更新

若移动台进入一个小区后发现它所存储的LAI号与当前的LAI号不一致，则将其旧的LAI号和存储的TMSI号在位置请新请求中通过MSC发送给VLR，如果无法获得的话，MS也可以直接用IMSI识别。如图3-9所示。

 

 

1）用TMSI更新

VLR从MSC中接收到MAP UPDATE LOCATION AREA的指示后，如果发现其TMSI未知，将把标记“VLR的位置信息确认”置为“不确认”以便以后发起HLR更新。如果用户从来没有在该VLR登记过，则将标记“HLR的位置信息确认”置为“不确认”，此后将根据旧的TMSI和LAI号码导出前一个VLR(PVLR)的地址，并向PVLR启动一个请求IMSI和鉴权参数的“发参数指示”(MAP SEND IDENTIFICATl0N)，PVLR就会向其新的VLR回发有关该移动台的IMSI和鉴权参数。如果由于种种原因新的VLR无法获得IMSI，它就会向MS发出“识别请求”(IDENTITY REQUEST)的报文，请求MS提供其IMSI号码。

在VLR获得IMSI号码后，将向MS的HLR发出更新位置的消息，在此位置消息中，有MS的标识和相关信息以便供HLR查询数据和建立路径，HLR收到此消息后，如果该新的MSC／VLR有正常的业务权限，则HLR将存储当前的VLR号码，并向PVLR中发出“删除立置”消息(MAP/D CANCEL LOCATION)。PVLR收到“删除位置“消息后将删除该MS的所有信息，并向HLR发回“删除位置确认”(MAP/D CANCEL LOCATION RESULT)消息。在新VLR侧将继续完成鉴权加密和TMSI再分配的过程，当此过程完成后HLR通过发起“插入用户数据”的消息(MAP INSERT SUBSCRIBER DATA)的报文，将向该VLR提供它所需的用户信息，其中包括鉴权参数等信息。当HLR收到VLR的响应时则向该VLR发出位置更新确认的消息。

2）用IMSI更新

如果用户识别为IMSI，VLR将检查此用户是否是未知的(即无IMSI记录)，如果是未知的，将标记“HLR确认”置为“不确认”。此后发起HLR更新。若IMSI是已知的，VLR将检查从MSC接收到的信息中提供的前一个位置区标识(LAI)是否属于此VLR，如果不属于此VLR，则将标记“HLR确认”置为“不确认”，此后发起HLR更新。在这两种情况下，都要进行鉴权检查。

2.4 IMS I附着过程

    IMSI的附着和分离过程就是在MSC／VLR中用户记录上附加一个二进制标志，IMSI的附着过程置标志为允许接入，而IMSI的分离过程置标志为不可接入。

    IMSI的附着和分离特征是系统的一个可选项，若移动台开机所在的小区支持该功能的话，它在开机时将把自己已开机的状态通知给网络，这个通知过程是通过向网络发出一条“IMSI附着”(IMSI ATTATCH)的报文来通知网络它目前的状态已发生改变，当网络收到此指示时就会在系统数据中注明当前的用户状态，以便当该移动台的寻呼消息到来时，网络可发起寻呼该移动台的程序。

    若移动台开机后发现它所存储的LAI号与当前的LAI号一致，则进行IMSI附着过程，它的程序过程同INTRA VLR LOCATION UPDATE基本一样。唯一不同的是，在LOCATIONUPDATING REQUEST的报文中注明位置更新的种类是IMSI附着。

2.5周期性位置更新过程

该程序用于周期性的通知网络MS的可用性。MS向网络发送“位置更新请求”(LOCATION UPDATING REQUEST)消息，该消息的位置更新类型信息单元指示周期性更新。

当出现以下情况时，网络和移动台将会失去联系：

1)当移动台开着机而移动到网络覆盖区以外的地方(即盲区)，网络无法知道移动台目前的状态，它仍会认为该移动台还处于附着的状态：

2)在移动台在向网络发送“IMSI分离”消息时，如果此时无线路径的上行链路存在着一定的干扰导致链路的质量很差，那么网络就有可能不能正确的译码该消息，这就意味着系统仍认为MS处于附着的状态；

3)当移动台掉电时，也无法将其状态通知给网络，而导致两者失去联系。当发生以上几种情况后，若恰好移动台被寻呼，则系统将向此前用户所登记的位置区内发出寻呼消息，其结果必然是以寻呼超时而告终，最终导致系统的资源无效占用。

为了解决上述问题，GSM系统采取了相应的措施来迫使移动台在经过一定时间后，自动向网络报告它目前的位置信息。通过这种机制，网络就可以及时的了解移动台当前的状态是否发生了变化，这个机制就是周期性位置更新。在BSS部分，它是通过小区BCCH信道的系统广播消息，来向该小区内的所有用户发送周期性位置更新的时间“T3212”，来强制移动台在该定时器逾时后自动向网络发起位置更新请求。移动台在做小区选择或重选后，将从当前服务小区的系统消息中读取T3212，并将该定时器启动且存储在它的SIM卡中，此后当移动台发现T3212超时后就会自动向网络发起位置更新请求。与此对应的，在NSS部分，网络将定时查询其VLR中标识为IMSI附着的用户，它会把在这一段时间内没有和网络做任何联系的用户标识改为隐含关机状态，以防止对和网络失去联系的移动台进行寻呼，导致系统资源的白白浪费。

周期性位置更新是网络与移动用户保持紧密联系的一种重要手段，因此周期性位置更新越短，网络的总体性能就越好。但频繁的位置更新有两个负作用：一是会使网络的信令流量大大增加，对无线资源的利用率降低。在严重时将影响MSC、BSC、BTS的处理能力；另一方面将使移动台的耗电量急剧增加，使该系统中移动台的待机时间大大缩短。因而T3212的设置应综合考虑系统的实际情况。

在以下情况，T3212复位至0：

1)接收到“位置更新请求”或“位置更新拒绝”时；

2)接收第一个MM消息，或在MM连接建立时，加密模式设置完成；

3)MS响应寻呼，此后接收到第一个正确的三层消息(除RR消息)时；

4)T3212定时器逾时；

5)MS去活(设备关机或拔出SIM)。

当T3212逾时后，MS启动周期性位置更新。

如果MS正处于“无小区可用”、“有限的业务”、“搜索PLMN”的状态时，若T3212在此时逾时，则MS延迟位置更新直到脱离这些状态。如果BCCH信息指示不使用周期性位置更新，则不启动此程序。T3212的逾时值在“系统信息类型3”的控制信道描述中广播。

在“无小区可用”、“有限的业务”、“搜索PLMN”状态下，T3212值不能改变。当MS经小区重选至另一个小区时(与原小区属同一LAC)，发现新小区的。T3212与原小区不同(或人为的改变当前小区的T3212广播值)，设t1为新T3212的逾时值，t为要改变T3212值时定时器的当前值，则MS的定时器应以t模t1的值来重新启动。当MS处于激活状态，或当需要考虑改变T3212值时，定时器不在运行中，设t1为新的T3212的逾时值，则新的定时器以一个随机数启动，此值应在0和t1，之间选取。周期性位置更新的信令流程同正常位置更新的信令流程是一致的。

二、一般位置更新程序概述(规范)

1、MS启动位置更新程序   

当启动位置更新时若无RR连接，MS的MM子层将请求RR子层建立RR连接。MS向网络发送“位置更新请求”，并启动T3210。该消息中位置更新类型信息单元将指示为哪一类更新。此时网络可以发起类别询问程序，例如得到MS的加密能力等。如果网络不能得到基于TMSI和LAI的用作MS识别的IMSI，网络可以启动识别程序。在收到MS的位置更新请求消息后，网络将启动鉴权程序。若需分配新的TMSI，网络会启动加密模式设置程序。

2、尝试计数器

为了限制位置更新尝试的数目(不成功)，规范建议采用尝试计数器。它计算连续不成功的位置更新的数目。当位置更新程序失败时尝试计数器加1。当以下情况，尝试计数器复位：MS开机；插入SIM；成功地完成位置更新；完成位置更新，并且在业务状态从ATTEMPTING至UPDATE；进入新的位置更新区域；T3212逾时；位置更新由CM业务子层启动。尝试计数器用于确定T3212逾时后是否进行位置的重新尝试。

3 、网络接受位置更新

如果网络接受位置更新则向MS传送“位置更新接受”。在识别保密性有效时，TMSI再分配为位置更新程序的一部分。“位置更新接受”中包含分配给MS的TMSI和LAI。此时，网络将启动T3250。

如果网络希望延长RR连接以允许：MS发起MM连接(如MS在“位置更新请求”指示有后续的请求)，网络将在“位置更新接受”中发送“继续进行”并启动T3255。MS收到“位置更新接受”后，将存储LAI，停止T3210，重新启动尝试计数器，并将SIM卡中的状态置为UPDATED。如果消息中包括的是IMSI，则MS删除SIM卡相应的TMSI。如果消息中包括TMSI，则MS将此TMSI存在SIM卡中，向网络回发“TMSI再分配完成”。如果两种识别都没有收到，则删除SIM卡中原TMSI。如果“位置更新接受”中的LAI或PLMN识别是“禁止序列”的一员，则删除原有输入。随后MS根据“继续进行”指示来行动。如果有此单元，则MS具有在进行中的CM业务请求，它将向网络发送“CM业务请求”。

4 、网络位置更新不接受

若位置更新不接受，网络则向MS发送“位置更新拒绝”。收到该消息后，MS将停止T3210，存储拒绝原因，启动T3240，进入位置更新拒绝状态，等待由网络触发的RR连接释放。

(1)若拒绝的原因为：IMSI在HLR中未知；非法MS；非法ME。

MS会将更新状态设置为漫游不允许(ROAMING NOT ALLOWED)，并存在SIM卡中，删除TMSI，存储的LAI和加密序列号，并认为SIM卡是无效的直到关机或拔出SIM卡。

 (2)若拒绝的原因为：PLMN不允许；位置区不允许；此位置区国内漫游不允许。    MS将删除SIM卡中的任何LAI、TMSI和加密序列键；复位尝试计数器；将更新状态置为“漫游不允许”。如果MS接收到“此位置区国内漫游不允许”，将返回到MM IDLE后进行PLMN选择而不是小区选择。

其他情况作为异常情况处理。

5、位置更新后的RR连接释放

当完成位置更新程序后，MS将置位T3240，进入“等待网络命令阶段”，等待RR连接

的释放。

当在一段时间内(由T3240控制)，MS未收到网络的RR连接释放命令，则MS废止RR连接。无论是由MS还是由网络释放RR连接，MS都将进入“空闲状态”。

6、异常情况(MS侧)

(1)接入等级控制的禁止接入：不能启动位置更新程序。MS留在目前的业务小区，应用正常小区重选程序。在禁止状态结束时或小区改变时尽早启动程序。

(2)随机接入延迟(收到立即指配拒绝消息后)：不能启动位置更新。MS留在所选的小区内并使用正常小区选择程序。在改变时等待T3122复位。T3122逾时后应尽快启动位置更新程序。

(3)随机接入失败：启动T3213，当其逾后，再启动位置更新程序。

(4)RR连接故障：中止位置更新程序。

(5)T3210逾时：中止位置更新程序和RR连接。

(6)在正常结束前RR释放：中止位置更新程序。

(7)其他原因造成的位置更新拒绝：MS等待释放RR连接。

对于(4)～(7)异常情况，以及多次发生随机接入失败，MS处理如下：

停止T3210。当T32lO逾时后，中断RR连接，尝试计数器加1。此后的行动取决于LAI和尝试计数器的值：

1)更新状态为“已更新”，存储的LAI等于从前小区接收到的LAI，且尝试计数器为4。MS将保持“已更新”的状态，RR连接释放后的MM空闲状态为“正常业务”。MS存储位置更新的类型。在RR连接释放后，启动T3211。当T321l逾时后，MS重新启动位置更新程序(采用存储的类型)。   

2)若更新状态不为“已更新”，或存储的LAI与从BCCH上接收的不一致，或尝试计数器大于等于4。当RR连接释放后，MS删除SIM中的LAI、TMSI、加密序列号，将更新位设置为“未更新”，并进入MM空闲子状态“尝试更新”。如果尝试计数器小于4，当RR连接释放时将启动MS存储的T3211，否则启动存储的T3212。

7、异常情况(网络侧)

  1．RR连接故障

    若RR连接故障发生在公共程序存在时，网络应根据公共程序描述执行。若RR连接故障发生在不存在公共程序时，则MS的位置更新程序应废止。

  2．协议错误

    若收到位置更新请求消息有协议错误，网络应发回位置更新拒绝消息，拒绝原因为：强制性信息单元错误；信息单元不存在或无法实现；无效信息单元内容；协议错误，未规定。当出现这种错误时，网络启动信道释放程序。