VoLTE跟踪区更新与联合附着

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作者：HongJoo
为了保持UE的移动性，网络需要识别和跟踪UE的位置。当UE附着于LTE网络时，会首次注册其位置，UE位置注册入网络之后，UE还会进行周期性或事件触发性跟踪区更新。
如果跟踪区更新失败，UE会重新尝试。如果UE失去连接，一旦其回到连接状态，需重新注册其位置。如果没有位置报告，网络会假设UE仍停留在最后一次拜访的跟踪区，否则，网络将采用寻呼机制以确认UE位置。

1 UE位置标识

UE的位置通过一系列网络标识组成，这些标识符配置于网络的物理和逻辑拓扑。如下图所示：

●Cell-ID：eNB内本地唯一小区识别码
●eNB-ID：PLMN内本地唯一eNB识别码
●E-UTRAN Cell ID(ECI)：PLMN内本地唯一小区识别码，在一个PLMN内是唯一的。
●E-UTRAN CGI (ECGI)：全球唯一小区识别码 [PLMN ID + ECI]
●Tracking Area Code (TAC)：PLMN内本地唯一跟踪区识别码
●Tracking Area Id (TAI)：全球唯一跟踪区识别码 [PLMN ID + TAC]
●PLMN ID：全球唯一PLMN识别码[MCC + MNC]

2 跟踪区更新过程和联合附着

UE通过向网络注册其位置初始化跟踪区更新过程，UE使用TAI 和ECGI来描述其位置。UE会请求LTE网络服务（EPS services）和非LTE网络服务（non-EPS services）而发起联合附着。这时，EPS需要与非LTE网络交互，如果交互失败，UE会重新尝试跟踪区更新过程。
下图为UE注册位置和跟踪区更新过程流程图

[1] RRC connection完成之后，UE向MME发送Attach Request请求附着，S1AP InitialUEMessage消息递送包含了TAI和ECGI的Attach Request。一旦接收到Attach Request，MME执行UE鉴权和加密过程。

在本例中，EPS attach type为：Combined EPS/IMSI attach，表明UE请求联合附着，希望附着于EPS和non-EPS服务。在信令消息中我们还看到，The voice domain preference and UE usage置为：IMS PS voice preferred, CS voice as secondary，这表明该UE支持VoLTE呼叫，如果无法尝试VoLTE呼叫，将执行CSFB过程。

[2-3] MME向HSS发送Update Location Request （包含PLMN ID），更新UE位置。
[4-7] MME向SGW/PGW发送 Create Session Request，PGW向PCRF触发Credit-Control-Request (CCR) ，以创建 GTP-C会话。Create Session Request中包含了PLMN ID，TAI 和ECGI，CCR包含了3GPP-User-Location-Info AVP。
[8] 接收到来自SGW/PGW的Create Session Response之后，MME向UE回应Attach Accept。在Attach Accept中，包含了Tracking Area List (TA列表，TAL)，多个TA组成一个TA列表，同时分配给一个UE，UE在该TA列表（TA List）内移动时不需要执行TA更新，以减少与网络的频繁交互。

在本例中，联合附着请求之后，接收到的附着结果为EPS only，并且支持IMS Voice over PS session in S1 mode。这个EPS only表示，EPS服务成功，但non-EPS服务附着请求失败。
[9-11] UE建立E-RAB，向MME发送 Accept Complete。MME向SGW/PGW发送Modify EPS bearer request请求建立S1承载。
[12-13] UE通过发送TAU request触发跟踪区更新，TAU request包含了TAI，ECGI，last visited TAI，Voice domain preference 等信息。在本例中，Voice domain preference for E-UTRAN为：IMS PS voice preferred, CS voice as secondary，表明优先选择VoLTE，如果无法选择VoLTE将执行CSFB。EPS update type value为：Combined TA/LA updating with IMSI attach，表明UE希望既附着于EPS服务也附着于non-EPS服务。

周期性跟踪区更新和重试机制

定时器T3402和T3411为周期性跟踪区更新的时间间隔。当T3402或T3411定时器终止，UE发送跟踪区更新，其EPS update type置为Combined TA/LA updating with IMSI attach。T3402和T3411两个定时器时长由网络参数设置，并通过TAU response和Attach Accept消息发送给UE。
如果UE在TAU response中接收到Network Failure，UE开始启动定时器T3411，并且重试跟踪区更新（最多5次）。如果已经重试了5次，UE启动定时器T3420，作为下一次重试循环。根据3GPP TS24.301， T3411推荐设置为10s，T3420推荐设置为12分钟。
下图的信令流程中可以看到，UE在接收到 Network Failure error后，开始进行跟踪区更新重试，且每一次循环重试了5次。

另外，当UE接收到RRC connection release的原因为load balancing TAU required时，也会发生跟踪区更新，通常在UE从3G网络移动到LTE网络之时，或MME offloading。
总之，当UE位置改变或需要位置更新之时，都会发起跟踪区更新。我们需要对跟踪区更新进行优化，以避免频繁更新引起网络过载，通常我们对定时器参数值和TA列表进行优化。
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