中国联通公司企业标准 - ccsa.org.cn · [1] 3GPP TS25.331 Radio Resource Control (RRC) [2]...

中国联通公司企业标准

QB/CU240—2007

中国联通GSM/WCDMA网络间互操作技术

规范

（版本 V1.0）

××××-××-××发布 ××××-××-××实施

中国联通公司发布

中国联通 GSM/WCDMA 网络间互操作测试规范

II

目次

目次 ............................................................................. II 前言 ............................................................................ III 中国联通 GSM/WCDMA 网络间互操作技术规范............................................. 4 1 范围 ................................................................................ 4 2 规范性引用文件 ...................................................................... 4 3 缩略语 .............................................................................. 4 4 概述 ................................................................................ 5 5 无线侧互操作功能要求 ................................................................ 6 5.1 系统间重选......................................................................... 6 5.2 3G 到 2G 语音切换 ................................................................... 9 5.3 2G 到 3G 语音切换 .................................................................. 11 6 核心网侧互操作功能要求 ............................................................. 12 6.1 R99 终端接入功能 .................................................................. 12 6.2 XUDT 支持功能 .................................................................... 13 6.3 2G/3G 用户接入鉴权功能 ............................................................ 15 6.4 ARD 忽略功能 ..................................................................... 15 6.5 支持 3G 可视电话业务回落功能 ...................................................... 16 7 共用 HLR 带来的互操作功能要求 ...................................................... 17 7.1 2G/3G 用户鉴权数据存储功能 ........................................................ 17 7.2 2G/3G 用户接入控制标识存储功能 .................................................... 20 7.3 3G 网络差异化服务用户标识存储功能 ................................................. 21


III

前言

GSM/GPRS 网络作为中国联通主要的运营网络，将长期与 3G 网络共存。为保证在 3G 网络建设初

期覆盖不完善的情况下，能够使用 2G 网络为 3G 用户提供基本服务，并保证 2G/3G 网络间业务的连续

性，需要对 2G 网元进行 2G/3G 互操作升级来满足网络演进的需求。

本技术规范重要规定了 BSC、MSC、HLR、SGSN 等 GSM/GPRS 网络重要网元对互操作功能的支

持改造情况，包括无线侧互操作功能要求、核心网侧互操作功能要求、共用 HLR 带来的互操作功能要

求三个部分，是未来 3G 网络建设初期对 2G 网络进行升级改造的重要标准参考依据。

本标准主要起草单位：中国联通公司网络建设部、中国联通公司研究设计院本标准主要起草人：X X X、X X X、X X X。本标准的修改和解释权属中国联通公司。


4

中国联通 GSM/WCDMA 网络间互操作技术规范

1 范围

本规范在原有的ETSI GSM系列标准以及3GPP WCDMA系统标准的基础上，全面总结了GSM/WCDMA共存

时，由于WCDMA网络覆盖原因、协议兼容性原因、终端兼容性原因等带来的网络间互操作功能要求以及

相应的设备升级要求，为中国联通GSM网络设备升级、网络规划与工程设计、运维管理等提供技术依据。

2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的

修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究

是否可使用这些文件的新版本。凡是不注日期的引用文件，其新版本适用于本标准。

[1] 3GPP TS25.331 Radio Resource Control (RRC) [2] 3GPP TS25.133 Requirements for support of radio resource management [3] 3GPP TS04.60 Radio Link Control/ Medium Access Control (RLC/MAC) protocol [4] 3GPP TS 24.008 Mobile radio interface Layer 3 specification;Core network protocols; Stage 3 [5] 3GPP TS 23.002: Network architecture; Stage 2 [6] 3GPP TS 23.009: Handover procedures; Release 6 [7] 3GPP TS 24.008: Mobile radio interface Layer 3 specification; Core network protocol; Stage 3 [8] 3GPP TS 29.002: Mobile Application Part(MAP) specification ; Release 6 [9] 3GPP TS 33.102: 3G security; Security architecture; Release 6

3 缩略语

缩略语英文全称中文全称


5

BS Bearer Service 承载业务 BSS Base Station Sub-system 基站子系统，包括 BSC 和 BTS CN Core Network 核心网 CS Circuit Switched 电路交换 GGSN Gateway GPRS Support Node 网关 GPRS 支持节点 GMSC Gateway Mobile Switching Center 网关 MSC GPRS General Packet Radio Service 通用分组无线业务 GSM Global System Mobile 全球移动通信系统 HLR Home Location Register 归属位置寄存器 MAP Mobile Application Part 移动应用部分 MS Mobile Station 移动台 MSC Mobile Switching Center 移动交换中心 PS Packet Switched 分组交换 QoS Quality of Service 业务质量 RAN Radio Access Networl 无线接入网 RNC Radio Network Controller 无线网络控制器 SGSN Serving GPRS Support Node 服务 GPRS 支持节点 TBF Temporary Block Flow 临时流块 UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network UMTS 陆地无线接入网 VLR Visited Location Register 拜访位置寄存器 WCDMA Wideband Code Division Multiple Access 宽带 CDMA

4 概述

目前，中国联通已经建立了覆盖全国的GSM/GPRS网络，提供语音和低速数据业务，拥有数量庞大的

用户群。而从WCDMA技术本身的发展以及已有WCDMA商用网络建设的进程来看，WCDMA网络的建设将是一

个循序渐进、逐步取代GSM网络的过程。在相当长的一段时间内，WCDMA与GSM网络通过互操作实现网络

之间的覆盖延伸和负载均衡，来为用户提供无缝覆盖以及多样的业务体验。

在考虑利用系统间互操作功能时，有必要遵循以下原则：

－尽量避免对现网2G/2.5G的升级；

－尽量减少系统间切换发生的次数；

－尽量让3G用户享受3G网络的服务；

－利用2G网络拓展3G覆盖，保持3G用户的业务连续性。


6

本技术规范主要从无线侧互操作功能要求、核心网侧互操作功能要求、共用HLR带来的互操作功能

要求三个部分，对未来2G/3G混和组网情况下2G/3G互操作功能技术含义以及2G设备改造要求进行了规

范。

5 无线侧互操作功能要求

鉴于现有的 GSM 网络连续覆盖和 WCDMA 网络建设初期插花式覆盖的网络状况，为减少对 GSM 现

网的影响，提高切换成功率，避免乒乓切换和小区重选，减少信令交互，无线侧必须引入如下的

互操作功能项目。

5.1 系统间重选

5.1.1 功能描述

当UE处于空闲状态时，如果UE驻留在WCDMA网络，当其移动到WCDMA覆盖区的边缘时，通过小

区选择漫游到GSM网络；如果UE目前驻留在GSM网络，并且移动到WCDMA覆盖区(当然也依然处于GSM

覆盖之下)，此时UE可以通过小区重选让UE重新驻留到3G网络。

优选3G网络的优势是：可以让用户享受到3G丰富多彩的服务，可以减少2G容量的压力。

另外采用小区重选方案实现系统间重选的大优势是：重选时间短，用户升级到3G网络时不

需要更换SIM卡。

主要包括如下重选分项：

1） Idle状态下2G到3G的小区重选以及

2）Idle状态下3G到2G的小区重选；

3) 连接状态下终端发起的2G到3G的小区重选；

4) 连接状态下网络发起的3G到2G的小区重选。

每一项目主要信令流程为：

1) Idle状态下2G到3G的小区重选；

流程为

1） MS 驻留 2G 小区，2G 小区下发的系统广播消息中包含 3G 邻区参数和异系统

小区重选参数；

2） MS 读取 2G 小区广播消息，并周期性测量本小区信号的质量；

3）当 MS 测得本小区信号质量差于异系统小区搜索启动门限时，MS 根据 3G 邻

区信息开始进行 3G 邻区信号测量；

4）如果 MS 测得 3G 邻区信号质量满足异系统小区重选条件时，则将重选到信号

质量好的那个 3G 邻区；

5） MS 发起位置和路由更新过程。（如果 3G2G 邻区不属于同一位置区）


7

2) Idle状态下3G到2G的小区重选；

流程为

1) 根据小区重选的准则选择 2G 目标小区；

2) 在 2G 目标小区中发起 RR 连接建立过程；

3) 成功后释放原有的所有 3G 资源；

4) 如果目标小区仅仅支持 GSM，不支持 GPRS，则 UE 自动进入 IDLE 状态；

5) 如果在发起 2G RRC 连接建立前流程失败，则 UE 继续在原 3G 小区驻留。

3) 连接状态下终端发起的2G到3G的小区重选；

流程为

1) MS 决定进行系统间切换；

2) MS 发起 RRC 连接建立和发送 Routing Area Update 请求(P TMSI, Old RA, Old P

TMSI Signature, Update Type, CM)给 2G+3G SGSN。SRNS 应添加消息发出的位置标识后

发送给 2G+3G SGSN。2G+3G SGSN 停止传输 N PDUs 给 MS；

3) 安全功能有可能被实施；

4) 2G+3G SGSN 通过发送 RAB Assignment Request (GTP SNDs, GTP SNUs, RLC SNDs,

RLC SNUs)请求 SRNS 建立无线接入承载。SRNS 发送 Radio Bearer Setup Request (RLC SNUs)

给 MS。MS 发送 Radio Bearer Setup Complete (RLC SNDs) 消息回应。SRNS 发送 RAB

Assignment Response 消息回应；

5) 数据流在 2G+3G SGSN 和 SRNS 之间恢复；

6) 数据流在 SRNS 和 MS 之间恢复；

7) 2G+3G SGSN 更新 MS 的 MM context。可能会分配一个新的 P TMSI。MS 会收到

Routing Area Update Accept (P TMSI, P TMSI Signature) 消息。MS 通过返回 Routing

Area Update Complete 消息给 SGSN 来响应新的 P TMSI。

4) 连接状态下网络发起的3G到2G的小区重选。

流程为


8

5. Security Functions

UE SRNS 2G+3G-SGSN BSS

8. Iu Release Command

8. Iu Release Complete

6. SRNS Context Acknowledge

7. Forward Packets

3. SRNS Context Request

4. SRNS Context Response

2. Routeing Area Update Request

9. Routeing Area Update Accept

10. Routeing Area Update Complete

11. BSS Packet Flow Context Procedure

C1

1. Cell Change Order from UTRAN

图 1 连接状态下网络发起的 3G 到 2G 的小区重选

1) UTRAN 决定进行系统间切换；

2) MS 发送 Routing Area Update Request (old RAI, old P TMSI Signature, Update

Type)消息给 2G+3G SGSN. 更新类型指示是路由区更新或周期性路由区更新。BSS 应加上

Cell Global Identity （包括小区的 RAC 和 LAC）后发给 2G+3G SGSN；

3) 2G+3G SGSN 发送 SRNS Context Request (IMSI)消息给 SRNS，启动一个定时器

和停止传送 GTP PDUs 给 SRNS；

4) SRNS 以 SRNS Context Response (IMSI, GTP SNDs, GTP SNUs, RLC SNDs, RLC

SNUs) 消息响应；

5) 安全功能有可能被实施；

6) 2G+3G SGSN 发送 SRNS Context Acknowledge 消息给 SRNS。这通知 SRNS，2G+3G

SGSN 准备好接收数据包；


9

7) 部分已经传送的或者传送了但未确认的 N-PDU连同后 N-PDU的下行 RLC序列号

和缓存的下行 GTP PDU 被发送给 2G+3G SGSN；

8) 当 3）所描述的定时器超期，2G+3G SGSN 发送 Iu Release Command 消息给 SRNS。

SRNS 以 Iu Release Complete 消息回应；

9) 2G+3G SGSN 证实 MS 在新的 RA。如果由于漫游限制，或签约检查失败，2G+3G SGSN

拒绝路由更新。如果检查成功，2G+3G SGSN 更新 MM 和 PDP 上下文和分配新的 P-TMSI。返

回 Routing Area Update Accept (P TMSI, P TMSI Signature, Receive N PDU Number)

消息给 MS；

10) MS 返回 Routing Area Update Complete (Receive N PDU Number) 消息给 SGSN；

11) 2G+3G SGSN 和 BSS 可以执行 BSS Packet Flow Context 过程。

该流程图描述的是一个无损的切换过程，即切换过程中有数据包上下文的传递过程，如果是有

损的切换过程，则不包含上述过程。

5.1.2 对 2G 设备改造要求

网元改造要求

1．要求2G的 BSS增加广播3G小区的邻区信息和相关重选参数，修改系统消息SI2ter、

SI3；增加系统消息 SI2quater； BSS

2．2G 到 3G 小区重选，要求 BSS 能够对空闲状态和连接状态使用不同小区重选参数。

MSC/VLR 无

SGSN 无

HLR 无

5.2 3G到 2G 语音切换

5.2.1 功能描述

针对语音业务，支持 WCDMA 到 GSM 的切换，不必支持反向切换。对中国联通来说 GSM 覆盖相对

比较好，无需将一个正在 GSM 系统中进行的通话通过系统间切换的方法切换到 WCDMA 系统中继续，

这样做的好处是：GSM 系统无需升级支持 2G->3G，可以避免频繁的乒乓切换造成的掉话，也减少

了 WCDMA 和 GSM 系统间的信令交互。

当双模 UE 驻留在 WCDMA 网络，处于通话状态，由 GSM/WCDMA 共存区移向纯粹 GSM 覆盖区，当

到达 WCDMA 边界时，WCDMA 网络根据测量报告发起 WCDMA 到 GSM 的切换。

当双模 UE 驻留在 GSM 网络，处于通话状态，由纯粹 GSM 覆盖区进入 GSM/WCDMA 共存区时，网


10

络应采取控制措施避免 GSM 向 WCDMA 系统间切换的发生（只需要 GSM 网络不支持 GSM->WCDMA 的切

换），而当通话结束，UE 处于空闲状态的时候，可以通过小区重选驻留到 WCDMA 网络上来。

仅支持 WCDMA 向 GSM 网络的语音单向切换和小区重选返回 WCDMA 网络，GSM 网络只需要进行很

小的修改。

每一项目主要信令流程为：

图 2 3G->2G 语音切换流程

具体流程描述如下：

1） RNC 根据当前小区的属性、邻近小区配置属性和对 UE 测量结果等信息，触发向 MSC 发起迁

移请求消息，发起 3G->2G 的语音切换过程；

2）当目标 GSM BSS 为 UE 分配好无线资源以及其他资源后，将此信息通过 CN 转发给源 RNC。

CN 发送 Relocation Command 给源 RNC；

3） RNC 将 GSM BSS 的信息通过 Uu 接口 Handover from Utran Command 消息发送给 UE。UE 从

此消息中解释出 GSM/BSS 为其分配的无线信道资源信息，接入 2G 系统小区；

4）当 UE 接入 2G 系统小区完成之后，CN 会发送 Iu Release Command 给源 RNC。RNC 开始释放

UE 上下文、无线资源以及相关资源。


11


网元改造要求

1．要求2G的 BSS增加广播3G小区的邻区信息和相关重选参数，修改系统消息SI2ter、

SI3；增加系统消息 SI2quater；

2．2G 到 3G 小区重选，要求 BSS 能够对空闲状态和连接状态使用不同小区重选参数。

3．对于 2G MSC 发下的加密算法，即使 BSS 不开启加密功能，也能忽略此加密算法，

正常进行后续切换流程

BSS

4．BSS 向 2G MSC 发送 HANDOVER REQUEST ACK 时，无论是否开启加密功能， Chosen Encryption Algorithm IE 不能为空。

1.如果不升级 MAP 消息中的 MAP_PREP_HANDOVER_REQUEST、

MAP_PREP_HANDOVER_RESPONSE、MAP_PROCESS_ACCESS_SIGNALLING 部分至 R99 版，

3G->2G 话音切换也能正常进行； MSC/VLR

2.如果收到 3G MSC prepare handover 消息信元 signalling info 中的 classmark2

中的取值为 6、7 的 RF 值，直接透传，不做额外处理。

SGSN 无

HLR 无

5.3 2G到 3G 语音切换

5.3.1 功能描述

2G 到 3G 语音切换为可选功能，其信令流程为：

1）源 BSS 系统根据自己的切换算法和测量信息，判决 UE 应该向 UTRAN 小区切换； 2）RNC 为此次迁移分配无线资源，并且通过 RL SETUP 过程配置好 NodeB； 3）RNC 将为 UE 分配的无线资源和其他参数组包配置给 UE； 4）UE 和 NodeB 进行空中接口同步； 5）NodeB 检测到 UE 后，向 RNC 发送 Rl Restore 消息； 6）RNC 收到 Rl Restore 消息之后，向 CN 发送 Relocation Detect 消息； 7）UE 向 RNC 发送 Handover To UTRAN Complete 消息； 8）RNC 向 CN 发送 Iu 接口 Relocation Complete 消息，RNC 异系统切入过程结束。


网元改造要求

1．修改系统消息 SI2ter；支持 System Information Type 2quater、MEASUREMENT INFORMATION，用于向 UE 发送邻小区列表和测量控制参数，用于 UE 在适当的时

候发起对 3G 邻小区的测量报告；

2．BSC 在收到测量报告之后应该能够在 A 接口发送 Handover Required，并将此消息

的格式升级至 R99 版本；

BSS

3．支持 GSM 空中接口消息：INTER SYSTEM TO UTRAN HANDOVER COMMAND：

对 UE 进行频点、绕码等无线资源的重配置。

MSC/VLR 1．升级 MAP 消息中的 MAP_PREP_HANDOVER_REQUEST 、


12

MAP_PREP_HANDOVER_RESPONSE、MAP_PROCESS_ACCESS_SIGNALLING 部

分至 R’99 版本。

SGSN 无

HLR 无

6 核心网侧互操作功能要求

6.1 R99 终端接入功能

6.1.1 功能描述

根据前期调研，R99终端（指GSM/R99双模终端、EDGE终端）在与现网进行测试时，出现严重的不兼

容问题。问题产生的原因是R99协议和GSM协议的不兼容性，比如对QOS字段，GSM定义为5字节，R99定义

为13字节。因此需要GSM运营商采取措施改正网络设备问题以保证网络的有效覆盖。

通过前期国外其他运营商的商用经验以及设备厂商提供的测试总结来看，R99终端接入主要存在如

下问题：

1) 2G BSS侧设备可能对R99终端拒绝接入：其中终端的版本标志在”3GPP TS 24.008 Mobile radio

interface Layer 3 specification;Core network protocols; Stage 3”标准中进行了规范，

如下两个表格所示：

8 7 6 5 4 3 2 1

Mobile station classmark 2 IEI octet 1

Length of mobile station classmark 2 contents octet 2

0

spare

Revision

level

ES

IND

A5/1

RF power

capability

octet 3

0

spare

PS

capa.

SS Screen.

Indicator

SM ca

pabi.

VBS

VGCS

FC

octet 4

CM3

0

spare

LCSVA

CAP

UCS2

SoLSA

CMSP

A5/3

A5/2

octet 5


13

Mobile Station Classmark 2 information element

Revision level (octet 3)

Bits

0 0 Reserved for GSM phase 1

0 1 Used by GSM phase 2 mobile stations

1 0 Used by mobile stations supporting R99 or later versions of the protocol

1 1 Reserved for future use. If the network receives a revision level specified as 'reserved

for future use', then it shall use the highest revision level supported by the network.

从标准中规定可以看出，R99终端在和网络侧无线空口交互消息中包含的“Mobile station

classmark”域“Revision Level Indicator”字段的取值为10（表示为R99以后的版本的终端）。

因此要求现网BSS设备收到终端通过A接口上报的“Location Update Request”消息中后，如果发

现“Mobile station classmark”域中的 “Revision Level Indicator”字段的取值为10（表示为R99

以后的版本的终端），不应因此拒绝终端接入。

2) 2G BSS设备下发的TBF指配消息可能有误：由于现网的BSS发送的下行TBF指配消息有误，导致

R99终端解码后认为系统分配了EGPRS的TBF，如果R99终端不支持EGPRS，则无法使用GPRS数据

业务。因此要现网BSS对此错误进行更正。

3) 终端上报的QoS字段适配问题：R99终端在Gb接口上报的“ACTIVATE PDP CONTEXT REQUEST”消

息中的“Requested QoS”字段的长度为13字节，“ACTIVATE PDP CONTEXT ACCEPT”消息中的

“Negotiated QoS”字段的长度为13字节，而部分2G SGSN可能遵循ETSI GSM标准，只接受5字

节的QoS字段，会因此拒绝R99终端发起数据业务。要求2G SGSN对此问题进行升级解决。


网元改造要求

R99 或后续协议版本的终端在 MS Classmark 域中指示 Revision level 为 10 时，要求

现网 BSS 不因此拒绝终端接入。 BSS

更正现网 BSS 发送的下行 TBF 指配消息（PACKET UPLINK/DOWNLINK ASSIGNMENT）错

误。

MSC/VLR R99 或后续协议版本的终端在 MS Classmark 域中指示 Revision level 为 10 时，要求

现网 MSC 不因此拒绝终端接入。

SGSN 现网 SGSN 对符合 R99 协议格式的 QoS 域长度（短为 5 字节，长为 13 字节）能进

行适配。

HLR 无

6.2 XUDT 支持功能


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6.2.1 功能描述

根据七号信令相关规范，在 GSM/WCDMA 网元间信令消息交互过程中，高层信令，例如 MAP、CAP、

ISUP 等通过 SCCP 层进行承载，而 SCCP 层为承载上层无连接的消息定义了两种 SCCP 消息格式 UDT 和

XUDT，UDT 消息没有分段/重装功能，能承载的大上层数据为 255 字节，当用户传送的数据量大于一

个消息信令单元（MSU）所能传送的数据量（约为 255）时，就必须采用 XUDT 承载，多可以有 16 个

XUDT 消息承载一个上层数据包。

图 3 SCCP 消息格式 UDT 和 XUDT

MAP超长消息分段由多个TC消息承载，根据底层SCCP的能力来确定如何分段，如果SCCP支持 UDT，

则按照每一 MAP 参数净荷不超过 160 字节左右的标准进行分段；SCCP 如果支持 XUDT，则按照配置，

大可以传输 2400 字节的包。

根据前期调研，3G 网络可能会引入一些长消息信令，例如 3G 到 2G 的切换请求（prepare handover

req）消息中参数比较长，因为需要整个参数一起传送，TC 层无法进行分段，所以 SCCP 必须使用 XUDT

才能传到 2G MSC，如果 SCCP 不支持 XUDT，那么无法完成 3G 到 2G 的切换。因此需要设备支持 XUDT

功能，即支持信令消息的分段传输。

因此为满足2G、3G网络间的无缝漫游切换的需求，我们提出了对2G网络进行XUDT功能改造的要求，

达到两张网络间七号信令消息的正确交互。


网元改造要求

BSS 在 SCCP 层支持 XUDT 格式

MSC/VLR 在 SCCP 层支持 XUDT 格式 SGSN 在 SCCP 层支持 XUDT 格式 HLR 在 SCCP 层支持 XUDT 格式


15

6.3 2G/3G 用户接入鉴权功能

6.3.1 功能描述

GSM 标准以及 3GPP 标准中规定 2G VLR/SGSN 发起鉴权请求（send authentication info req）的

AC 版本是 v2，采用三元组鉴权，3G VLR/SGSN 发起鉴权请求的 AC 版本是 v3，采用五元组鉴权。

以下是在未来 2G/3G 网络共存时可能出现的用户接入网络场景以及对各场景的分析：

场景一：2G 终端＋SIM 卡接入 2G 网络：此时终端以及 2G 网络侧进行三元组鉴权，本场景存在现

有 GSM 网络中，不属于互操作改造范围。

场景二：双模终端＋SIM 卡接入 2G 网络：此时 2G VLR/SGSN 发起的三元组鉴权请求，HLR 返回三

元组，本场景和场景一效果应该一样，不属于互操作改造范围。

场景三：双模终端＋SIM 卡接入 3G 网络：此时终端发起三元组鉴权请求，3G VLR/SGSN 能够进行

五元组和三元组之间的转换，HLR 返回三元组。本场景在未来 3G 运营中针对换手机不换卡用户而言，

对 3G 网络设备提出要求，不在互操作改造范围。

场景四：双模终端＋USIM 卡接入 3G 网络：此时终端以及 3G 网络侧进行五元组鉴权。本场景是未

来 3G 网络标准的鉴权流程，不在互操作改造范围。

场景五：双模终端＋USIM 卡通过接入 2G 网络：此时如果 2G VLR/SGSN 发起鉴权请求的 AC 版本

是 v3，3G HLR 会下发五元组鉴权集，若 2G VLR/SGSN 支持五元组鉴权的功能没有打开，同时五元组

到三元组的转换功能没有打开，会导致本次鉴权失败。

因此对于未来 2G/3G 共存是带来互操作需求的就是“场景五：双模终端＋USIM 卡通过接入 2G 网

络”，此时要求当 VLR、SGSN 未开启五元组鉴权功能，同时未启用五元组到三元组的转换功能时，发起

的鉴权请求的 AC 版本必须填写 2，这样就能保证 HLR 下发三元鉴权组，能对用户接入进行正常的鉴权

流程。


网元改造要求

BSS 无

MSC/VLR 当 VLR 未开启五元组鉴权功能，同时未启用五元组到三元组的转换功能时，发起的

鉴权请求的 AC 版本必须填写 2 SGSN 当 SGSN 未开启五元组鉴权功能，同时未启用五元组到三元组的转换功能时，发起的

鉴权请求的 AC 版本必须填写 2 HLR 无。 6.4 ARD 忽略功能

6.4.1 功能描述

当3G用户在2G网络内发起呼叫时，HLR会和2G VLR/SGSN进行MAP信令交互，而2G VLR/SGSN如果收到

HLR传来的包含ARD字段的MAP消息，如果不进行本地忽略，则可能会认为MAP消息出错而导致异常。


16

因此需要在2G网络中引入ARD忽略功能，要求MSC/VLR、SGSNS收到MAP ISD消息中的ARD字段时后不

做处理，直接进行本地忽略。


网元改造要求

BSS 无

MSC/VLR 收到 MAP ISD 消息中的 ARD 字段时后不做处理，直接进行本地忽略 SGSN 收到 MAP ISD 消息中的 ARD 字段时后不做处理，直接进行本地忽略 HLR 无

6.5 支持 3G 可视电话业务回落功能

6.5.1 功能描述

在未来 2G、3G 混合组网的场景下，对 3G 网络发起的可视电话，需要 2G 网络支持可视电话回落

功能，以建立正常的普通话音呼叫。根据 3GPP TS 23.172 的规定，回落（Fallback）的应用场景为在呼

叫建立过程中，多媒体业务降为语音业务的过程。

为了支持 3G 可视电话业务回落，3G 网络需对某些可视电话呼叫失败的原因进行检测，以便采取

相应的回落措施。可视电话呼叫失败的原因有很多，需要 HLR 配合来实现的失败原因为：被叫未签约

可视电话业务。其原因检测及原因值通知流程如下：

主叫用户发起一个可视电话呼叫，若被叫用户没有签约电路域可视电话业务，3G 网络检测并通知

该原因的流程如下：

（1）WCDMA 主叫用户发起可视电话呼叫请求。

（2）3G MSC 向被叫 HLR 发送路由信息请求消息 SRI，其中承载参数是多媒体；

（3）被叫 HLR 检查被叫用户的签约情况，如果没有签约可视电话业务，则应给主叫 MSC 返回路

由信息失败响应，其中的原因值待定（目前正在进行调研，经研究后再确定）。


根据以上分析，本项功能对 GSM 网络中相关设备改造有如下需求：

1) BSS

主叫 UE 发端 MSC 收端 HLR

1.呼叫请求 Setup (BCmm) 2.路由信息请求 SRI (BCmm)

3.路由信息失败响应 SRI


17

无

2) MSC/VLR

（1）对于主叫用户已签约可视电话业务，但正位于 2G 接入网的情况。对于可视电话呼叫，需 2G MSC

应释放呼叫，返回特定原因值。

（2）如果被叫是 3G 用户单数处于 2G 网络中，2G MSC 需升级判断被叫用户所在网络是不支持多媒

体业务，向 HLR 返回特定失败响应原因值

3) SGSN

无

4) HLR

收到 MSC 发来的路由信息请求消息 SRI（承载参数是多媒体）之后，要求 HLR 检查被叫用户的

签约情况，如果没有签约可视电话业务，则 HLR 应给主叫 MSC 返回路由信息失败响应，并按中

国联通的要求填写原因值。

其中的原因值为 MAP error codes 的第 10 条“承载业务不支持(Bearer Service Not Provisioned)”）。

7 共用 HLR 带来的互操作功能要求

下面的互操作功能主要由于3G建设初期存在2G/3G共用HLR的场景，同时3G网络相对与2G网络引入了

一些新的用户存储字段要求以及协议要求，从而带来的互操作需求。

7.1 2G/3G 用户鉴权数据存储功能

7.1.1 功能描述

GSM 网络中鉴权流程如下：

根据 Ki 和 Rand(i)

计算加密密钥 Kc(i)

MSC/VLR HLR/AuC SIM

鉴权数据响应 AV (1..n)

用户鉴权请求 (RAND(i))

用户鉴权响应( RES(i))

RES(i) = SRES(i) ?

Select Kc(i)


计算 RES(i)

产生鉴权参数组 AV (1..n)

(RAND/SRES/Kc)

请求鉴权数据

(IMSI/TMSI)

存储鉴权参数组

BSS

REQUEST(IMSI/TMSI)

与呼叫建立、位置更新、

补充业务相关的请求


18

图 4 GSM 网络鉴权流程

GSM 网络中鉴权数据存储情况为：

（1）存储在 SIM 卡上的与鉴权相关的信息

IMSI 号码（唯一识别 SIM 卡的号码）

鉴权密钥 Ki（长度为 16B，一个 IMSI 号码唯一地对应于一个 Ki 值）

密码密钥（即密钥 K4）：K4 是 Ki 的密钥，用来对 Ki 进行加密和解密，长度为 8B。

鉴权所需的保密算法，即鉴权的所有程序。现在中国使用的是 COMP128-1 算法。

（2）存储在 HLR/AuC 中的与鉴权相关的信息

用户数据（IMSI，用来对移动签约者身份进行识别）；

鉴权密钥 Ki （该值与用户 SIM 卡上的 Ki 值是一致的）；

密码密钥（即密钥 K4）：K4 是 Ki 的密钥，用来对 Ki 进行加密和解密，长度为 8B。

各种安全算法（A3 和 A8），现在中国使用的是 COMP128-1 算法。

鉴权三元组。包括 RAND－随机数，网络下发给终端；SRES－预期响应，网络用之与终端返回响应

做对比；Kc－加密密钥，用于接入层数据加密。

UMTS 网络鉴权中，鉴权五元组代替了 GSM 的三元组，3G 鉴权向量的五个参数分别是：RAND(随机

数)、XRES(期望响应)、CK(加密密钥)、IK(完整性密钥)、AUTN(鉴权令牌)。与 GSM 相比，增加了完整

性密钥和鉴权令牌两个参数，其中完整性密钥提供了接入链路信令数据的完整性保护，鉴权令牌增强了

用户对网络侧合法性的鉴权。鉴权流程如下：

MSC/VLR HLR/AuC SIM

鉴权数据响应 AV (1..n)

用户鉴权请求 (RAND(i))

用户鉴权响应( RES(i))

RES(i) = SRES(i) ?

Select Kc(i)


计算 RES(i)

产生鉴权参数组 AV (1..n)

(RAND/SRES/Kc)


计算加密密钥 Kc(i)

请求鉴权数据

(IMSI/TMSI)

存储鉴权参数组

BSS

REQUEST(IMSI/TMSI)

与呼叫建立、位置更新、

补充业务相关的请求


19

图 5 UMTS 网络鉴权流程

UMTS 网络中鉴权数据存储情况为：

（1）存储在 USIM 卡上的鉴权信息

鉴权密钥 Ki：长度为 16B，一个 IMSI 号码唯一地对应于一个 Ki 值

鉴权和加密算法（f1、f2、f3、f4、f5、f1*、UIE、UIA），3GPP 暂时推荐使用 MILENAGE 算法，分

别在 35.205、35.206、35.207、35.208、35.209 规范中（V4.002001-04）推荐定义。

OP 或 OPc：OP 是运营商可变算法配置域，长 16B，OPc 是通过 OP 计算得到

SQNMS

（2）存储在 AUC（鉴权中心）中鉴权参数

鉴权密钥 Ki （该值与用户 SIM 卡上的 Ki 值是一致的）。

鉴权和加密算法（f1、f2、f3、f4、f5、f1*、UIE、UIA），3GPP 暂时推荐使用 MILENAGE 算法，分

别在 35.205、35.206、35.207、35.208、35.209 规范中（V4.002001-04）推荐定义。其中对如上

几个参数定义为：

f0：随机数发生器，用在 AUC 中计算鉴权五元组中的 RAND 参数

f1：鉴权函数，用在 AUC 和 USIM 上，以实现用户对网路的鉴权，输出 MAC-A/XMAC-A

f1*：重新同步消息鉴权函数，用在 AUC 和 USIM 上，产生 AUTS 的部分域以便进行重新同步

f2：鉴权函数，用在 AUC 和 USIM 上，以实现用户对网路的鉴权，输出 RES/XRES

f3：密码密钥导出函数，用在 AUC 和 USIM 上，以实现网络对用户所使用的无线信道的加密，输

出 CK

f4：完整性密钥导出函数，用在 AUC 和 USIM 上，以实现网络对用户所使用的无线信道的加密，

输出 IK

f5：匿名密钥导出函数，用在 AUC 和 USIM 上，以实现对 SQN 的加密，输出 AK

f5*：重新同步匿名密钥导出函数，用在 AUC 和 USIM 上，以实现对加过密的 SQN 的解密

存储在 VLR/SGSN 中的鉴权参数

有序排列的鉴权五元组，包括 RAND－随机数，网络下发给终端；AUTN－鉴权标记，网络下发给终

端，终端利用它鉴权网络；SRES－预期响应，网络用之与终端返回响应做对比；CK－加密密钥，用

于接入层数据加密；IK－完整性检测密钥，用于接入层数据的完整性性检测。

AMF

OP 或 OPc

SQNHE


20

对未来2G/3G共用HLR存储数据的情况，要求HLR必须支持2G、3G鉴权参数以及鉴权算法的存储，这

样才能保证2G、3G用户能正常的和网络侧进行安全鉴权。

7.1.2 对 HLR 改造要求

（1） HLR/AuC应存储如下鉴权相关数据：

加密存储用于3G鉴权运算的用户秘密密钥K；

鉴权5元组UMTS AV；

3G鉴权序列号SQNHE；

加密存储用于2G鉴权运算的用户鉴权密钥Ki；

鉴权3元组GSM AV。

（2） HLR中要求支持如下鉴权算法：

支持2G鉴权COMP128-1、COMP128-3算法；

支持以MILENAGE算法实现3G鉴权运算，要求支持 f0,f1,f1*,f2,f3,f4,f5,f5*,c1,c2,c3函数。

具有同时支持多种3G鉴权算法的可扩展能力。

（3） HLR具有多算法识别能力要求

2G不同鉴权算法识别要求：

在HLR/AuC中增加用户对应的鉴权算法标识，标识该用户对应的2G鉴权算法；

HLR/AUC能够根据用户鉴权算法标识获得该用户对应的2G鉴权算法，并进行相应运算。

3G不同算法识别要求：

增加算法标识，标识用户对应的鉴权算法。

HLR/AuC能够根据算法标识获得用户对应的3G鉴权算法，并进行相应运算。

7.2 2G/3G 用户接入控制标识存储功能

7.2.1 功能描述

3GPP R6 之前没有为 3G 用户定义特定的标识，网络不控制用户是使用 WCDMA 或 GSM 的网络资源，

用户接入网络取决于终端的能力，用户所能享受的业务取决于用户登记的业务(任何用户都可以申请 3G

业务)。

2G/3G 用户接入控制标识 ARD（Access Restriction Data）是 R6 定义的 HLR 签约数据新字段，可

用于区分 2G/3G 用户，便于为 2G/3G 网络共存时，对不同类型用户进行区分服务。

通过 ARD 字段不同值，可以达到如下效果：

接入控

制结果 ARD 字段含义

ARD 字

段取值

(16 进

制)

用户使用

的无线网

络

场景


21

拒绝 GREAN Allowed/

UTRAN Not Allowed 0 1 3G UTRAN 拒绝 2G 用户使用 3G 网络

接受 GREAN Allowed/

UTRAN Allowed 0 0 3G UTRAN 3G 用户使用 3G 网络


UTRAN Not Allowed 0 1 2G BSS

2G 用户使用 2G 网络


UTRAN Allowed 0 0 2G BSS 3G 用户使用 2G 网络

该信息在 HLR 和 VLR/SGSN 之间通过扩展的 MAP ISD 传送，其中具体由 MAP 消息中的 Access

Restriction Data 域传送。


1、 HLR 中 Access Restriction Data 的定义严格遵循 R6 标准定义的方式，即：

7 6 5 4 3 2 1 0

备用(C-H) B A

使用如下编码：

比特 A: Utran 限制表示语

比特 B:GERAN 限制表示语

比特 C-H：备用

2、 HLR 和 VLR 间通过 MAP 的 ISD 操作时，需对 MAP 的 ISD 消息作字段扩展以实现 Access

Restriction 信息的传送；

3、中国联通用户在归属网外漫游时做位置登记，HLR 将不传送 Access Restriction Data 字段。

7.3 3G 网络差异化服务用户标识存储功能

7.3.1 功能描述

当运营商希望对高中低用户提供不同的业务质量时，可以在HLR中通过差异化服务用户标识标识不

同等级的用户，而在MSC/SGSN提供业务时，会根据优先级别给相应用户提供不同质量的服务。

通过在HLR中支持Allocation/Retention Priority字段，用于指定分配/保留UMTS承载时的优先级，

此字段是一个签约属性，不需要同终端协商，取值可能会被3G MSC/GSN修改。当资源紧张时，相关网元

可以根据此字段保证优先级高的业务的优先接入，并和VLR/SGSN之间通过MAP的ISD操作，将该标识字段

送到VLR/SGSN中。


22

因此需要在HLR中支持相应字段，以达到在用户签约数据中标识用户所享受的服务等级，并和

VLR/SGSN之间通过MAP的ISD操作，将该标识字段送到VLR/SGSN中。


1、支持CS Allocation/Retention Priority字段；

2、支持Allocation/Retention Priority 字段；

3、中国联通用户在归属网外漫游时做位置登记，HLR不将用户的CS Allocation/Retention Priority

字段予以发送。

中国联通公司企业标准 - ccsa.org.cn · [1] 3GPP TS25.331 Radio Resource Control (RRC) [2]...

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