Introduction to NAS

the term:

  •  IMSI :
        International Mobile Subscriber Identification Number (IMSI: International Mobile Subscriber Identification Number) is a sign that distinguishes mobile users. It is stored in the SIM card and can be used to distinguish effective information of mobile users. The total length does not exceed 15 digits, and numbers from 0 to 9 are used. Consists of MCC+MNC+MSIN, where:

        MCC: country code, accounting for 3 digits, China's MCC regulation is 460.

        MNC: Operator code, consisting of two or three digits, China Mobile's Mobile Network Code (MNC) is 00.  

        MSIN: Personal number used to identify different users within the operator.

  • IMEI:
        The International Mobile Equipment Identity (International Mobile Equipment Identity), also known as the "ID number" of the UE, is unique in the world and corresponds to the IMSI one-to-one, with a total length of 15 digits and numbers from 0 to 9. It consists of TAC+FAC+SNAR+SP, among which:
        TAC: (Type Approval Code) is the "Type Approval Code", which generally represents the model. 6-digit
        FAC: (Final Assembly Code) is the "final assembly number", which generally represents the place of origin. Occupying 2 digits of
        SNR: (Serial Number, factory serial number) is "serial number", which generally represents the production serial number. Occupying 6 bits
        SP: Check code, usually "0", spare. 1 place
  • MSISDN network
       mobile station integrated services digital network number Mobile station integrated services digital network number, that is, mobile phone number. Consists of CC+NDC+SN, where:
        CC: (Country Code) country code, China's country code is 86.
        NDC: (National Destination Code) carrier number, China Mobile is 134~139, etc.
        SN: (Subscriber Number) personal number.
  •  The difference between IMSI and MSISDN:
        IMSI is the only mobile user identification number. When registering in the network, a SIM card corresponds to a unique IMSI number, which can be used as user paging, authentication, network registration, etc.; it is like a network card in a computer, there is a It is the same as the corresponding MAC address;
        MSISDN is the user identification number. In order to distinguish it from the land mobile communication network, mobile communication also needs such a number to distinguish mobile users, so this number is added; the
        two belong to the same thing, It's just that the meanings expressed are different; these two concepts are like ID number and job number, MSISDN is 13xxxxxxxxx, the mobile phone number we use every day, IMSI number is the only identification code in the world, and IMSI is the only one in the communication network. .
  •  GUTI:
       (Globally Unique Temporary UE Identity) Globally Unique Temporary UE Identity. The purpose of uniquely identifying the UE in the network is to reduce the exposure of user private parameters such as IMSI and IMEI in network transmission.

         GUTI is allocated by MME and brought to UE in attach accept, TAU accept and other messages. When the UE attaches for the first time, the UE carries the IMSI, and then the MME will make a correspondence between the IMSI and the GUTI, and will always use the GUTI in the future.

         GUTI consists of the following parts:

         1. MCC and MNC are the values ​​in IMSI 
         2. MMEGI: MME group identifier, unique in PLMN
         3. MMEC: (MME Code) MME number, the only MME number in an MME Group
         4. M-TMSI: (MME-Temporary Mobile Subscriber Identity), MME temporary user identity, uniquely identifies the UE in the MME
  •  TA:
        The Tracking Area is a new concept established by the LTE/SAE system for the location management of the UE, and the UE does not need to update the free movement area of ​​the service.
        The TA function can be divided into paging management and location update management in order to realize the management of the terminal location.
        The UE informs the EPC of its own tracking area TA (Tracking Area) through the tracking area registration.
        When the UE is in the idle state, the core network can know the tracking area where the UE is located, and when the UE in the idle state needs to be paged, it must perform paging in all cells in the tracking area where the UE is registered.
        TA is a cell-level configuration. Multiple cells can be configured with the same TA, and a cell can only belong to one TA.
        Multiple TAIs form a TAI LIST, and the TAI LIST is assigned to a UE at the same time. The UE does not need to perform TA update when moving within the TA List, so as to reduce frequent interaction with the network; when the UE enters a TA that is not registered with it When there is a new TA area in the list, TA update needs to be performed. The MME reallocates a set of TAs to the UE. The newly allocated TA can also contain some TAs in the original TA list;
        TAI: (Tracking Area Identity) Tracking Area Identity, TAI = PLMN + TAC (Tracking Area Code), where:
        1. PLMN = MCC + MNC, which is the value in IMSI 

        2. TAC: (Tracking Area Code) tracking area code

  •  T3412 timer :
       核心网参数,控制周期性位置更新定时器,由MME通过attach accept message 或 tracking area update accept下发给终端
  • CS域和PS域:
        1、基本概念:
             CS:Circuit Switch表面意思就是电路交换;
             PS:PacketSwitch表面意思就是分组交换。

        2、不管是在W、TD还是CDMA中,还是在传统的GSM中,都是存在这两个概念的。

        3、CS业务主要是包括一些语音业务,如64K语音等等。但是也包括一些电路型数据业务,最为常见和经典的就是传真;

        4、PS业务就是常见的数据业务,也包括流媒体业务、VOIP等等。

        5、一些网络,如WLAN、LTE等都是没有CS业务的,他们的语音业务都只能通过VOIP来实现。
        6、CS和PS是针对核心网部分而言的,两者的不同在于交换方式。CS是电路交换,通信之前,资源预留,不同用户独占各自分配的资源,没有统计复用。PS是包交换,不同的用户可以共享同样的资源,统计复用。包交换又分为面向连接和非连接,面向连接预先为数据包指定路由,从而减少路由时间,也在一定程度上保证了数据包的顺利到达;非连接不预先指定路由,各个数据包单独选路。但不管是面向连接和非连接,在对资源的使用上都是采用了存储转发的统计复用方式。
所以一般语音走CS域,而手机上网走PS域。但如果是VOIP电话这算是走PS域。
        7、CS域主要负责语音业务,如12.2K语音业务,64K视频电话业务等,PS域用于数据业务,通俗点说也就是上网业务,接入互联网。
        8、CS域叫电路交换域,主要有语音业务(AMR 12.2K),视频电话业务(CS64K);PS域叫数据交换域,负责数据业务,包括PS384K业务(UE发起384kbps PS域数据业务,是用手机下载一些数据文件等),还有就是高速数据业务包括上传和下载数据业务,也就是HS业务等。
        9、交换方式和业务不一样。CS主要针对实时性要求较高的业务,如语音、视频业务,对延时的要求很高。PS是分组数据业务,体现在数据二字上面,主要提供像PS384HS等上网服务
       10、CS电弧交换,独占信道主要用于语音,直到通话结束才释放信道,供其他用户使用。PS分组交换(包交换),主要用于数据业务(上网之类),采用分组-转发机制,多用户共用信道资源,使得资源利用率大大提高。
       LTE中的CS域和PS域:
       1、LTE是没有cs域,只有ps域。所以4g网络是无法直接进行语言业务的,只能通过csfb(电路域回落)技术,在2g进行语音业务。
       2、到了LTE中,所有的语音业务将以VOIP的方式进行;
       3、LTE中是没有必要区分语音和数据业务的,因为他们都是IP;
       4、如果要区分,是由service option选项的,具体的VOIP、彩信、数据业务等都不同
       5、核心网的统计会更为准确
       6、LTE中只是取消了CS域,CS业务走ps域的IP承载,LTE同样应该支持与GSM/TD/WCDMA的互操作,如果无法承载语音业务了,那么这些互操作也就没了意义
       7、支持语音通信,只不过其承载方式和以往的电路交换不同,同数据业务一样是IP承载,即VOIP
       8、总之、TD-LTE的核心网是纯IP组网的。不可能支持语言通话。不过和WLAN、IP网络一样,可以支持VoIP。通俗点说,就是类似于QQ语音之类的业务。
  • GPRS与EPS:
        GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线服务技术的简称,它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务,属于第二代移动通信中的数据传输技术。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同,是以封包(Packet)式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。
        移动通信技术从第一代的模拟通信系统发展到第二代的数字通信系统,以及之后的3G、4G、5G,正以突飞猛进的速度发展。在第二代移动通信技术中,GSM的应用最广泛。但是GSM系统只能进行电路域的数据交换,且最高传输速率为9.6kbit/s,难以满足数据业务的需求。因此,欧洲电信标准委员会(ETSI)推出了GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线业务)。
        分组交换技术是计算机网络上一项重要的数据传输技术。为了实现从传统语音业务到新兴数据业务的支持,GPRS在原GSM网络的基础上叠加了支持高速分组数据的网络,向用户提供WAP浏览(浏览因特网页面)、E-mail等功能,推动了移动数据业务的初次飞跃发展,实现了移动通信技术和数据通信技术(尤其是Internet技术)的完美结合。
        GPRS是介于2G和3G之间的技术,也被称为2.5G。它后面还有个弟弟EDGE,被称为2.75G。它们为实现从GSM向3G的平滑过渡奠定了基础。
        GPRS业务一般是指2G、3G中的数据上网业务,EPS是evolvement packet service就是LTE的4G业务,所以4G一般不说GPRS了,而是指EPS,就是上网的数据业务,叫法不同,一个意思。
  • EMM-IDLE mode 、EMM-CONNECTED mode (24.301)
        在23.401中也称ECM-IDLE mode 、ECM-CONNECTED mode  
  • EMM-IDLE mode :如果UE和网络间没有NAS信令连接,UE就处于ECM-IDLE状态。在ECM-IDLE状态,UE可以执行小区选择/重选,或者进行PLMN选择。ECM-IDLE状态的UE在E-UTRAN中是没有UE上下文的,此时既没有S1_MME连接,也没有S1_U连接。如果UE是在EMM-REGISTERED和ECM-IDLE状态,则UE能够实现以下功能。 
        ①   如果当前的TA不在UE从网络收到的TA列表中,则UE可以执行一个TAU来维持注册状态,并使得MME能够寻呼到UE。 
        ②  执行周期性的TAU,以通知EPC,UE是可用的。  
        ③  如果RRC连接释放的时候,释放原因是“因为负载均衡的原因要求做TAU”,则可以执行TAU。  
        ④  如果UE的TIN是“P-TMSI”,UE要重新选择一个E-UTRAN小区,则可以执行TAU。 
        ⑤  如果由于UE的核心网能力信息改变或者UE特定的DRX参数变了,则可以执行TAU。 
        ⑥  响应MME执行业务请求程序而发起的寻呼消息。 
        ⑦  如果要发送上行用户数据,则可以执行业务请求,以建立无线承载。 
        UE和MME间的信令连接建立了之后,UE和MME都进入了ECM-CONNECTED状态。触发用户的状态从ECM-IDLE向ECM-CONNECTED转变的起始NAS消息有附着请求、TAU请求、业务请求或去附着请求。
        如果UE是在ECM-IDLE状态,则UE和网络有可能是处于不同步的状态的,即UE和网络可能有不同的已经建立的EPS承载的集合。一旦UE和MME都进入了ECM-CONNECTED状态,UE和网络中的EPS承载集合就同步了。
        ECM-CONNECTED:在ECM-CONNECTED状态,MME中的UE位置信息能够准确到服务的eNB标识的程度。在此状态下,UE可以执行切换程序。如果EMM系统中的TAI不在UE注册时的TA列表中,UE就要执行TAU程序,或者如果UE的TIN指示的是“P-TMSI”,则切换到了E-UTRAN小区时,也要执行TAU程序。UE在ECM-CONNECTED状态时,UE和MME之间是有信令连接的。信令连接包括两部分:RRC连接和S1_MME连接。  
       如果UE到MME间的信令连接释放了或者中断了,则UE要进入ECM-IDLE状态。这种释放或者中断可以是由eNB显式地告诉UE的,也可以是由UE自己检测到的。  
       S1释放程序能把UE和MME的状态从ECM-CONNECTED变为ECM-IDLE。
但是,UE可能不会收到S1释放的指示,比如,由于无线链路差错或者出了覆盖区,此时,UE和MME中的ECM状态会出现临时的不匹配。  
        在信令程序之后,MME可以释放到UE的信令连接,然后UE和MME中的状态就会变为ECM-IDLE。如果UE变成了ECM-CONNECTED状态,但是不能建立无线承载,或者在切换的时候,UE不能维持一个承载,就要去激活相应的EPS承载。


参考资料:

3GPP NAS标准文档下载         ===   ftp://ftp.3gpp.org/Specs/archive/24_series/24.301/

LTE_NAS过程简介                  ===  https://wenku.baidu.com/view/a8d6bf9afab069dc5122011d.html
LTE典型信令流程分析介绍       ===  https://wenku.baidu.com/view/9664d846fe4733687e21aa81.html
LTE_NAS过程                         ===  https://wenku.baidu.com/view/93ce4ee271fe910ef02df802.html
T35-EPS中NAS信令流程介绍   ===  http://www.docin.com/p-894821205.html

NAS各种ID介绍                       ===  http://blog.csdn.net/mouse1598189/article/details/48320789

软件无线电SDR LTE平台简介---OAI、srsLTE、OpenLTE与Amarisoft ===http://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/53026659







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