位置更新实验及附录

实验二位置更新实验..

一、实验目的

1、了解移动通信网络中移动性管理的作用及其实现。

2、掌握VLR内部位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表的影响。

3、掌握跨VLR位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表、HLR参数列表的影响。

二、实验原理

移动性管理的实验，主要是让学生了解两种位置更新的信令流程以及对应的VLR和HLR参数的改变。这两种位置更新是VLR内的位置更新和跨VLR的位置更新。本节将介绍移动通信网中移动性管理的作用；VLR内部位置更新和跨VLR位置更新的原理及其信令流程。

1、移动通信网中移动性管理的作用

同固定网络相比，移动通信网络中的用户总是处于不断运动状态的，其位置是不固定的。当有电话用户要同某移动用户通话时，移动通信网络必须能够知道此移动用户目前的大概位置，从而顺利地寻呼到此用户。即移动通信网络要始终跟踪移动用户的位置，这项工作就是由移动通信网络中的移动性管理功能块实现的，它是移动网络所特有的。

为了确认移动台（MS）的位置，每个GSM PLMN（GSM公共陆地移动网络）的覆盖区都被分为许多个位置区（LA），一个位置区可以包含一个或多个小区。一个MSC控制区域可以分为多个位置区，也可以一个MSC控制域就是一个LA。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。当移动台从一个小区进入另一个小区，如果新旧小区处于同一个位置区，移动台是不需要进行位置更新的。只有新旧小区不处于同一个位置区的时候，才触发位置更新过程。用于标识移动台当前所处位置域的标识LAI会存储在目前移动台所处区域的MSC/VLR中的VLR访问位置寄存器数据库中。

当移动台的位置区改变的时候，而且新旧两个位置区是由相同的MSC/VLR控制的时候，进行的就是VLR内部的更新，这时候VLR中有此移动台的记录，接收到移动台的位置更新请求的时候，VLR只是将记录中的LAI项修改成新的位置区的LAI，不需要通知HLR。以上过程称为VLR内的位置更新过程。当移动台的位置区改变的时候，若新旧两个位置区处于不同的MSC/VLR控制的时候，进行的位置更新就是跨VLR的位置更新。比如当移动台从归属交换局（MSC-H）覆盖范围移动到被访交换局（MSC-V）覆盖范围时，就是通常所说的漫游，这时的位置更新过程就属于跨VLR的位置更新。这个更新过程就比较复杂。新的VLR通过移动台的IMSI知道移动台的HLR地址，新的VLR将向移动台的HLR通知移动台的位置改变。若HLR检测到MS在新的VLR中有权限，将记录新的VLR号，并向旧VLR（PVLR）发送消息删除MS的“位置消息”。这样HLR就获得了MS的最新位置信息。新的VLR继续对MS进行鉴权和TMSI再分配。

在实验一中提到，GSM网络位置更新程序包括三类：IMSI附着、周期性位置更新和正常位置更新。本节实验中进行的VLR内部的位置更新和跨VLR位置更新就属于正常位置更新。即移动台前后所处的位置域不相同。

2、VLR内部位置更新的原理及其信令流程

VLR内部的位置更新是一类最简单的位置更新程序，只在当前所在的VLR中进行，而不需通知HLR。VLR内部位置更新的信令流程如图5.2.2-1所示，从信令的流程可以看出来，它

图5.2.2-1 VLR内位置更新信令流程

跟前面提到过的IMSI附着的信令过程非常相似。首先同样是信令信道的分配过程，之后在初始化过程中，移动台向网络发送SABM帧中携带LOCATION UPDATING REQUEST消息，但是这个消息中有一个标识位，表明此次接入需要完成的是“正常位置更新”；且该消息中包含MS的TMSI和LAI号。若MSC收到了此报文，则通知VLR执行位置更新处理。具体的处理过程是：更新VLR中对此MS的记录，存储新的LAI号码；并根据需要向移动台分配一个新的TMSI号。MSC/VLR向MS发送LOCATION UPDATING ACCEPT消息，其中包含新分配的TMSI号。MS收到新的TMSI号后，向MSC/VLR发送TMSI RELOCATION COMPLETE消息。此后释放信道，VLR内位置更新结束。

3、跨VLR位置更新的原理及其信令流程

当移动台的位置区改变的时候，若新旧两个位置区处于不同的MSC/VLR控制的时候，进行的位置更新就是跨VLR的位置更新。跨VLR位置更新的信令流程如图5.2.2-2所示。若移动台进入一个小区后发现所存储的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LOCATION UPDATING REQUEST消息中通过MSC发送给VLR。MSC 收到MS发送的LOCATION UPDATING REQUEST消息后，就要求VLR根据LOCA TION UPDATING REQUEST消息中的参数来进行位置更新的操作。由于是跨VLR位置更新，新的VLR数据库中没有关于此MS对应的TMSI的记录，而这时新的VLR需要得到此MS的IMSI和鉴权参数，目的有两个，一个是利用IMSI向此MS的HLR进行位置更新操作；另一个是要对MS进行鉴权。信令流程图中PVLR表示以前MS所在区域的VLR。新的VLR 从PVLR处得到IMSI和鉴权参数的操作如下：VLR根据旧的TMSI和LAI号码导出前一个VLR（PVLR）的地址，并向PVLR发送消息“MAP SEND IDENTIFICATION”消息。PVLR 就会向新的VLR回发有关移动台的IMSI和鉴权参数。这些内容是包含在消息“MAP_SEND_IDENTIFICATION ACK”中。至此，新的VLR就得到了MS的IMSI，接着

图5.2.2-2 跨VLR位置更新信令流程

要进行HLR位置更新过程了。操作如下：新的VLR向MS的HLR发出位置更新的消息“MAP_UPDATE_LACA TION”，在此位置消息中，有MS的标识和相关信息以便HLR查询数据和建立路径，HLR收到此消息后，如果新的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“删除位置”消息（MAP_CANCEL_LACATION）。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_CANCEL_LACATION_ACK）。在新的VLR侧完成鉴权加密后，HLR通过发起“插入用户数据”的消息（MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DA TA）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。然后，新的MSC/VLR向MS发送LOCA TION UPDATIN ACCEPT 消息，其中包含由VLR新分配的TMSI。MS于是向MSC/VLR回发TMSI RELOCATION COMPLETE消息。位置更新结束，释放RR信道。

对于以上的信令过程做两点说明，首先，一般来说VLR的设置总是跟MSC一一对应的，即由一个MSC控制的区域会有一个VLR数据库，其中记录所有目前处在此MSC控制区内的MS的位置情况。而HLR则是MS开户的时候登记的数据库，无论MS漫游到什么地方，新的VLR都需要向HLR进行位置更新，从而使HLR始终知道MS目前处于哪个MSC/VLR里。这样做的目的，是方便呼叫一个处于漫游状态的用户。当要呼叫一个漫游状态的用户的时候，呼叫建立过程中，主叫的MSC/VLR（在固定打移动时，则是GMSC）会根据被叫的手机号码查询被叫用户的HLR，从而得到目前被叫所在的MSC/VLR，从而在主叫的MSC和被叫MSC之间建立有线的链路。因此，位置更新操作是呼叫能够正常建立的重要前提。另一个问题是，在信令流程中，可以看到MSC、VLR、HLR之间的信令前有“MAP”的标识，MAP是Mobile Application Part移动应用部分的简称。GSM网络中，网络子系统中的实体MSC、VLR、HLR、AUC等之间的接口均采用了7号信令系统。MAP协议属于七号信令协议层的第七层，即应用层。MAP的主要功能是支持移动用户位置登记、位置删除；