LTE(4G) 跟踪区更新流程TAU_http

目录

跟踪区更新流程

手机的移动性状态

ECM的状态

跟踪区更新流程

跟踪区更新分类

跟踪区更新 - 多个跟踪区(Tracking Area)

TA更新(TAU)

TAU更新 log

Tracking Area Update Request

Tracking Area Update Accept

跟踪区更新流程

首先介绍跟踪去更新流程首先要介绍"手机的移动性状态"。

手机的移动性状态

为什么要介绍网络的移动性状态呢，从移动通信的网络出发移动通信网络实际上对于网络而言需要来管理用户的移动性的，要能够定位到用户所在的移动位置区域，那么为了管理用户的移动性首先我们要定义用户的移动性状态。

在MME中是如何来管理用户的移动性以及如何来定义用户的移动性状态，MME将用户的移动性分为两类：1类是：EMM 的状态, 2类是：ECM的状态

EMM 的状态：
是从手机的开关机角度来定义的，简单的说如果一个手机开机并且开机之后到MME中注册成功那么此时MME将这个手机的状态置为EMM的注册状态。如果一个手机没有开机或者走出了LTE的覆盖区域那么让这个状态视为EMM的非注册状态。所有说EMM有两个状态，一个是 EMM REGSTERED状态 , 另一个EMM DEREGISTERED 对应的就是注册他，和非注册他。那么手机直接如何来变化的是通过信令事件来触发的

LTE(4G) 跟踪区更新流程TAU_http_02

ECM的状态

移动性状态ECM  （EMM -- 已注册）模式   //ECM的状态主要表示的是UE与网络之间是否有连接来定义的

LTE(4G) 跟踪区更新流程TAU_tcp/ip_03

不管是 ECM IDLE 还是ECM CONNECTED的状态他都处理EMM的注册状态，也就是说这个LTE的手机开机了并且到MME中注册成功之后根据手机与MME直接是否有业务的连接我们把它定义为ECM IDLE 和 ECM CONNECTED两个状态，假如说手机与MME之间有信令连接我们就把它称为EMC CONNECTED状态，假如手机与MME直接没有信令连接就称为ECM IDLE。

注意
EMM-CONNECTED(EMM-连接) 模式：当UE和网络之间建立了NAS信令连接之后，UE是EMM-CONNECTED连接模式，在TS 24.301规范中使用的EMM-CONNECTED描述，在TS 24.401中使用的ECM-CONNECTED描述。
EMM-IDLE(EMM-空闲)模式：当UE和网络之间没有NAS信令连接时，UE是EMM-IDLE模式。在TS 24.301规范中使用的EMM-IDLE模式和在TS 2401中使用的ECM-IDLE状态。
 

跟踪区更新流程

首先看UE到MME中他的跟踪区更新流程是什么样子的

跟踪区更新分类

  1. 正常的跟踪区更新 ：当我们手机的跟踪区的位置称为TAI(Tracking Area Identity 跟踪区更新)，也就是说UE小区发生变化的时候需要更新跟踪区
  2. 周期性跟踪区更新：手机所处的TAI没有变，但是他这个跟踪区更新的流程是由Timer定时器来触发的(T3412 定义了 30分钟)，用户虽然在物理位置上没有发送变化但是呢，每隔半个小时向网络发起一个跟踪区更新的流程。周期性更新他主要由定时器来触发的
  3. 开关机跟踪区更新：也就是说手机开机或关机的时候回去做一次跟踪区的更新流程。对应的就是Attach和 Detach
     

TAU(4g)-->RAU(3g)-->LAU(2g)更新小区

跟踪区更新 - 多个跟踪区(Tracking Area)

  1. .LTE中，引入了TA List
  2. 1个TA list 内包含多个TA，比如：TA list1 包含TAL TA2 TA3，某个UE属于1个TA List；
  3. UE在TA list内移动，不需要执行TA更新；
  4. UE换了TA list后，才执行TA更新
  5. 比如，当UE到TA4后，由于TA4属于TA list2,所以UE会执行TAU;但是，当UE在TA1 TA2 TA3内进行移动的时候，无需执行TAU。
  6. 当UE执行TAU成功后，UE属于TA LIST2即UE属于TA2,TA3 and TA4

什么是TA list，一个TA就是一个物理范围内的一块区域，那么这块区域是由一个MME管辖的，在一个MME的管辖范围内，比如说一个TA他对应的物理位置是一个MME控制的地理范围，实际上从物理位置来看一个TA不是物理最小的区域，最小的区域应该是我们的小区。那么一个TA内就包含若干个小区，比如说在下面图中有TA1，TA2，TA3，TA4这些都是物理范围上的一个划分。如果说TA更新是已TAI发送变化来触发的，比如手机初始情况下呆在TA1这个里面活动的时候呢无需去做任何跟踪区的更新，只有当手机从TA1跑到TA2的时候手机会像网络去触发TAU的一个更新；还有一种叫TA List他主要是TA2 TA3 TA4在逻辑上直接定义成TA List，如果手机在TA list内移动，他是不需要做TA的更新的，手机移出TA list范围才会做TAU的更新。

下图中有两个TA list  ,TA list1(TA1) , TA list2(TA2 , TA3 , TA4)

LTE(4G) 跟踪区更新流程TAU_http_04

TA更新(TAU)

TAU的流程是当UE换了TA或者TA list后，MME能够及时更新UE所在的TA或者TA list。

LTE(4G) 跟踪区更新流程TAU_网络安全_05

  1. 首先UE检查到TA或者TA list发生变化，手机会发起一个TAU request，这条信令是手机直接发给MME的。
  2. 如果UE是第一次接入那么MME会做一次鉴权，为UE创建一些安全相关的一些参数。
  3. MME收到请求之后（TAU request），MME会将TA或者TA list做一个更新，更新后会给手机回复一条TAU Accept消息
  4. UE收到步骤3后认为TAU已经更新完毕，UE发起步骤4作为步骤3的一个响应。
  5. 步骤5，很显然释放资源

这几条信令全部为NAS信令

TAU更新 log

LTE(4G) 跟踪区更新流程TAU_网络协议_06

Tracking Area Update Request

Tracking Area Update Request  //UE上报网络
Type EPS MM
Direction Uplink
Computer Timestamp 165766.882
Tracking Area Update Request
              Security header type (0) Plain NAS message, not security protected
              protocol_discriminator EPS Mobility Management
              NAS EPS Mobility Management Message Type (0x48) Tracking area update
request
              Type of security context flag (TSC) (0) Native security context
              NAS key set identifier (3) ASME
              Active flag No bearer establishment requested(0)
              EPS update type value (0) TA updating  //当前的更新类型
              EPS mobile identity - Old GUTI         //手机上报的身份信息
                            //GUTI内容，他是通过网络分配一个临时的身份标示，这个标示就是GUIT,手机收到这个GUTI值后会存储在SIM卡中，以便后期来标识自己的身份
                            Length 11 octets
                            oddeven indic 0
                            Type of identity (6) GUTI
                            Mobile Country Code (MCC) (460) China (People's Republic of)
                            Moblie Network Code (MNC) (08) Unknown
                            MME Group ID 32778
                            MME Code 10
	           M-TMSI 0xc001ed83
               UE network capability   //上报手机的能力信息
                Element ID 88
                Length 2 octets
	            EEA0 (1) Support
	            128-EEA1 (1) Support  
	            128-EEA2 (1) Support
	            EEA3 (0) Not support  //EEA3 或 EEA4等等，他表示的是UE支持的安全性算法
	            EEA4 (0) Not support
	            EEA5 (0) Not support
	            EEA6 (0) Not support
	            EEA7 (0) Not support
	            EEA0 (1) Support
	            128-EEA1 (1) Support
	            128-EEA2 (1) Support
	            EIA3 (0) Not support
	            EIA4 (0) Not support
	            EIA5 (0) Not support
	            EIA6 (0) Not support
	            EIA7 (0) Not support
              Tracking area identity - Last visited registered TAI   //上报手机的TAI，吧自己读到的TAI信息上报给网络
	            Element ID 82
	            Mobile Country Code (MCC) (460) China (People's Republic of)
	            Mobile Network Code (MNC) (08) Unknown
	            Tracking area code(TAC) 0x65
              EPS bearer context status
	            Element ID 87
	            Length 2 octets
	            EBI(7) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(6) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(5) (1) BEARER CONTEXT ACTIVE
	            EBI(4) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(3) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(2) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(1) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(0) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(15) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(14) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(13) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(12) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(11) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(10) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(9) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
	            EBI(8) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
              Extraneous Data


Tracking Area Update Accept

Tracking Area Update Accept  //MME发给UE的
Type EPS MM
Direction Downlink
Computer Timestamp 1654423.455
Tracking Area Update Accept
	Security header type (0) Plain NAS message, not security protected
	protocol_discriminator EPS Mobility Management
	NAS EPS Mobility Management Message Type (0x49) Tracking area update accept
	Spare bit(s) 0
	EPS update result value (0) TA updated
	GPRS Timer - T3412 value //定时器，这个定时器的作用是给UE去做定时性的UE位置更新，就是比如30分钟更新一次TAU，这个定时器的取值是网络配置给UE去触发的，在这里配置了一个GPRS Timer 180 min 也就是3个小时
		Element ID 90
		GPRS Timer 180 min
		010. ... = Unit (02) value is incremented in multiples of decihours
		...1 1110 = Timer value 30
	Tracking area identity list //TAI list信息，
		Element ID 84
		Length 6 octets
		Spare bit(s) 0
		.00. .... = Type of list (0) list of TACs belong ing to on PLMN ,with non-consecutive TAC values
		Number of elements [+1 = 1 elements(s)]
		Mobile Country Code (MCC) (460) China (People's Republic of)
		Mobile Network Code (MNC) (08) Unknown
		Tracking area code(TAC) 0x65
	EPS bearer context status
		Element ID 87
		Length 2 octets
		EBI(7) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(6) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(5) (1) BEARER CONTEXT ACTIVE
		EBI(4) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(3) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(2) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(1) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(0) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(15) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(14) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(13) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(12) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(11) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(10) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(9) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE
		EBI(8) (0) BEARER CONTEXT INACTIVE