十一、基本通信过程
目标:了解几个基本通信过程:Cell Search、位置登记、鉴权、加密、呼叫建立、PDP场景激活过程、不同类型的切换过程和SRNS重定位过程。
(UM10 10-3)
Cell Search过程:移动台完成对下行链路上P-SCH、S-SCH、CPICH和CCPCH信道的解码,当获得系统消息的解码之后,就完成了小区的选择和驻扎。
(UM10 10-4)
位置登记过程:RRC连接建立过程前文已述,这里直接看后续过程。RRC连接建立之后,移动台在DPDCH信道上发起位置登记过程。与二代一样,发送的消息都是上层的消息,是核心网和移动台之间的直接对话。在第1次开机时,发起的MM消息中应包含IMSI,中间完成鉴权和加密过程之后,由MSC根据用户的IMSI找到用户的HLR,由MSC发出MAP消息,通知HLR更新位置,HLR回送插入用户数据(用户业务数据)消息,用户数据表明该用户可以提供的业务种类,即用户业务描述的数据。MSC给出确认消息,同时给移动台分配新的LAI和新的TMSI,用户发送位置登记完成消息,得到新的TMSI给MSC正证实。MSC发给移动台新的LAI,只是作为移动台触发位置更新的参数值,移动台并不记录该数值。移动台只有它的位置登记请求被网络接纳,才会存储下当前的位置区代码。
(UM10M 10-5)
移动台跨位置区移动,发现当前小区广播的LAI和自己存储的LAI不一样,移动台就会发起位置区更新请求消息。移动台向新MSC发送SIM卡中的老的LAI和TMSI,由新的MSC查远端位置表(Remote LAC list),检查是否定义了移动台所发送上来的老的LAI是否是自己相邻的LAI或VLR,如果查表之后能够找到老的LAI是由那个VLR来管理的,新的MSC将直接发送MAP消息给老的VLR,在老的VLR中将含有老的TMSI以及老的LAI,回送给新的MSC。如果这二个VLR是非相邻的,新MSC通过查询List,没有找到自己位置区所定义的相邻VLR,新MSC将多发送一条消息,直接给移动台,命令移动台发送IMSI。MSC将根据IMSI直接访问HLR,不会访问老的VLR。老VLR回送用户的IMSI以及该用户所对应的剩余的鉴权五元组参数给新MSC,新MSC完成鉴权、加密、设置过程,根据IMSI访问用户的HLR,给出更新位置的消息,由HLR记录下该用户新的VLR识别符(地址),同时HLR通知老的VLR删除该用户信息。老VLR给出响应消息,同样HLR将业务数据插入给新的MSC,新MSC回应正证实,再由新MSC分配新的LAI和TMSI给移动台。
(UM10 10-6)
路由区更新过程:是在Gn接口上发生变化,与HLR之间的对话没有变化。由GMM发出路由更新请求发给SGSN,如果SGSN能够找到老的SGSN,SGSN将向老SGSN发出SGSN连接请求消息,是GTP协议;回送SGSN响应消息中含有用户的IMSI和鉴权参数,完成鉴权和安全性过程之后,SGSN要与HLR之间对话,仍是MAP层消息,发送更新位置消息给HLR,插入用户数据,更新位置确认消息,分配新的RAI和P-TMSI给用户。SGSN与HLR之间上层对话还是MAP层消息,底层承载将从MAP Over IP转化为MAP Over No.7信令上,所以需要信令网关作协议转换。
(UM10 10-7)
鉴权过程:在WCDMA中增加了鉴权令牌的过程,方向与用户鉴权的方向相反。由移动台来鉴别网络的身份。由MSC或SGSN移动性管理部分MM向HLR发送鉴权消息,要求发送鉴权信息,该消息中将包含用户的IMSI;HLR将IMSI送往AUC,查得该IMSI所对应的Secret Key K(相当于GSM中的Ki值),该值只存放在SIM卡和AUC中,永远不会在空中接口上发送,用于鉴权算法的输入参数;在鉴权中心,由用户的IMSI,产生基于IMSI的RAND,K值和RAND经过F1和F5算法产生鉴权令牌(AUTN),K值和RAND再经过F2算法产生用于鉴权用户身份的的XRES值(相当于GSM中的SRES值),K值和RAND经过F3算法产生CK(相当于GSM中Kc),K值和RAND经过F4算法产生IK。HLR将由鉴权中心产生的鉴权五元组送往VLR或SGSN,启动鉴权过程;由VLR向移动台发出鉴权请求消息,该消息中含有RAND和AUTN;在移动台在SIM中将K值和RAND经过F1和F5算法产生AUTN,将该值与请求消息中收到的AUTN进行比较,如果一致,移动台才发起随后的鉴权过程,反之移动台将不理会该鉴权请求;移动台启动鉴权过程,将K值和RAND经过F2算法产生XRES值,在鉴权响应中只回送XRES值给VLR或SGSN,与VLR或SGSN中的XRES值比较,如果一致则鉴权通过,反之则用户非法。同样加密过程也分成二个过程,除了对业务信息的加密,还有对信令的完整性测试过程。
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