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1、IMSI复用导致终端无法使用3G网络服务问题的研究【摘 要】4G网络商用以来，部分用户终端4G下切3G后无法使用网络服务。通过测试分析了问题产生的基本原因为IMSI复用，然后从3G网络和终端角度定位问题，并提出了3G网络和终端解决方案。该方案既能够解决无法使用3G网络服务的问题，又能够复用IMSI盘活资源，同时降低对3G网络的信令冲击。【关键词】4G eHRPD/HRPD IMSI复用 AN-AAAdoi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.02.006 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）02-0028-04引用格式：黄
2、云飞，陆健贤，赵旭，等. IMSI复用导致终端无法使用3G网络服务问题的研究. 移动通信， 2016，40（2）： 28-31.Study on Failed 3G Network Service Caused by IMSI ReusingHUANG Yun-fei1， LU Jian-xian1， ZHAO Xu2， WANG Qing-yang2（1. Guangdong Branch of China Telecom Co.， Ltd.， Guangzhou 510062， China;2. Guangdong Research Institute of China Telecom C
3、o.， Ltd.， Guangzhou 510630， China）Since the commercial applications of 4G， parts of user terminals switching to 3G from 4G fail to use network service. Test analysis demonstrated that the fundamental cause of the failure is IMSI reusing. Combined with 3G network and terminal， a scheme based on 3G ne
4、twork and terminal was presented. The scheme not only deals with the failure of using 3G network service， activates resources by IMSI reusing， but also reduces the impact of signaling on 3G network.4G eHRPD/HRPD IMSI reusing AN-AAA1 引言4G网络商用以来，有部分用户投诉从4G切换到3G（eHRPD/HRPD）后无法上网。对该用户IMSI（International
5、Mobile Subscriber Identity，国际移动用户识别码）进行跟踪，没有发现eHRPD（evolved High Rate Package Data，演进的高速分组数据）/HRPD（High Rate Packet Data，高速分组数据）相关信令交互。从话单上看，跟踪期间在1X有上过2次数据业务，均未成功但无线信号很好，疑似数据业务未开通;对3G核心网进行检查，在接入鉴权服务器AN-AAA（Access Network-Authentication，Authorization，Accounting Server，接入网鉴权、授权与计费服务器）上没有查到该用户的相关操作日志。经
6、核查，在AN-AAA上该用户数据未激活，因此导致用户无法通过3G接入，也无法进行3G、4G切换。对该用户在AN-AAA上未激活原因进行分析发现该3G IMSI已被锁卡，主要原因是该用户3G IMSI之前用于车载终端，该车载IMSI已过期属非法用户，但未退出，每次随车辆启动后尝试接入3G网络，在3G AN-AAA接入鉴权失败超过100次后被锁卡。在AN-AAA上解锁该用户3G IMSI。经测试，用户可以使用3G业务，也可以正常进行3G、4G切换。上述案例表明随着物联网的发展将产生一个明显的问题：物联网终端需要嵌入UIM卡，占用IMSI，在用户停机后，IMSI的回收面临困难，部分UIM卡将长期处于
7、上电尝试通信状态，这将导致复用该IMSI的合法用户被锁卡或者IMSI不能复用。基于以上情况，本文分析了eHRPD/HRPD AN-AAA的接入鉴权与锁卡机制以及存在的问题、3G/4G终端复用IMSI的鉴权特征，并提出了IMSI复用建议。2 eHRPD/HRPD AN-AAA的鉴权机制与锁卡机制2.1 鉴权机制eHRPD/HRPD采用相同的空口鉴权算法和网元，即在AN-AAA上使用MD5算法进行CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol，挑战握手鉴权协议）接入鉴权。对于AN-AAA鉴权，其原理如图1所示。具体如下：1：AN（接入网络）向AT（
8、接入终端）发起鉴权挑战，携带value值。2：AT收到后，使用鉴权参数（识别号、密码、挑战value值）在鉴权模块进行鉴权。3：AT向AN发送鉴权响应（携带响应值、识别号和用户名）。4：AN收到后，通过A12接口向AN-AAA发送接入请求（携带用户名、密码、挑战值和业务类型等）。5：AN-AAA将识别号、密码和挑战值送入MD5鉴权模块进行鉴权。6：AN-AAA鉴权结果与AT鉴权结果对比。7a：二者一致，AN-AAA将接入接受返回给AN;7b：二者不一致，鉴权失败，AN-AAA将接入拒绝返回给AN。8a：AN向AT发送鉴权成功;8b：AN向AT返回鉴权失败。2.2 AN-AAA的锁卡机制及存在的
9、问题AN-AAA锁卡的基本原理是：如果某IMSI接入鉴权失败累计达到100次，则将该IMSI放入黑名单。IMSI接入鉴权时先查询是否在黑名单，如果在则无需鉴权，直接拒绝;如果不在则进行鉴权。具体如图2所示。锁卡机制在一定程度上可以减少复用的IMSI鉴权过程，降低AN-AAA负荷。但是，锁卡方案也存在以下问题：（1）对仍在上电的终端上的过期或非法eHRPD/HRPD IMSI不能进行复用，若复用则合法用户不能使用3G业务。锁卡机制仅对IMSI进行判断，会锁定该IMSI，造成合法复用该IMSI的用户无法使用3G业务。为避免该问题，运营商可能会不使用该类IMSI，造成IMSI资源浪费。（2）锁卡机制
10、需要在AN-AAA新增黑名单模块/服务器，不管合不合法，每个IMSI在进行接入鉴权时都需要进行是否位于黑名单的判断以及进行鉴权失败计数。这些新增的模块或流程步骤同样会增加AN-AAA负荷以及处理时延。（3）锁卡机制对是否减轻PDSN（Packet Data Serving Node，分组数据服务节点）业务鉴权没有影响，因为终端接入鉴权失败后发起的配置请求无网络侧响应。（4）锁卡机制不能减少或者避免终端在接入鉴权失败后重复发起UATI指派、会话协商、接入鉴权、会话关闭等过程，该过程将增加无线网处理负荷。3 3G、4G终端复用3G IMSI接入eHRPD/HRPD网络分析3.1 3G终端总体测试情
11、况如表1所示。3.2 4G终端总体测试情况如表2所示。3.3 测试结论在同种技术制式下，3G终端、4G（多模）终端复用IMSI情况基本相同。复用IMSI，在1X网络情况下一般只在开机时进行鉴权，鉴权失败后终端不再发起鉴权请求。复用IMSI对1X网络无冲击。对于eHRPD/HRPD，接入鉴权失败后终端重复进行UATI请求、会话协商、接入鉴权/业务鉴权、会话关闭等一系列过程，平均周期可为260多秒或者60多秒。这意味着复用3G无效IMSI会导致终端平均每160秒将接入一次3G网络，从而大大增加3G网络信令开销。对于LTE，在开机附着时鉴权失败，终端不再进行附着或鉴权请求。复用IMSI对4G网络无冲
12、击。4 IMSI复用的网络与终端建议根据以上分析，建议如下：（1）AN-AAA或取消锁卡机制，这样既可复用大量IMSI，盘活资源，同时也避免了合法用户被锁卡而不能使用eHRPD/HRPD业务的风险。（2）或者对AN-AAA锁卡机制进行改进，除了对IMSI进行判断外，也记录终端MEID（Mobile Equipment Identifier，移动设备识别码）等信息，以便精确地对非法用户进行锁卡而不影响合法用户;同时也可复用大量IMSI，盘活资源。（3）对于eHRPD/HRPD终端，要求在接入鉴权失败或达到一定次数后，终端不再发起UATI指派、会话协商、接入鉴权、会话关闭等过程，直至下一次开机或使
13、用其他IMSI。5 结束语本文通过分析指出部分用户从4G下切3G无法使用网络服务的原因为复用了已经锁卡的3G IMSI，然后对3G网络AN-AAA鉴权和锁卡机制及其存在的问题进行详细分析，并测试分析了3G和4G终端IMSI复用结果，提出了AN-AAA改进建议和3G终端改进方案建议。参考文献：【1】 IETF RFC1994. PPP Challenge Handshake Authentication Protocol （CHAP）. 1996.【2】 IETF RFC2865. Remote Authentication Dial In User Service （RADIUS）. 2000
14、.【3】 3GPP2 A.S0008-0 V3.0. Interoperation Specification （IOS） for High Rate Packet Data Access Network Interfaces. 2003.【4】 ANSI-41-D. Cellular Radio Telecommunications Intersystem Operations. 1999.【5】 YD/T 1579-2007. 2GHz cdma2000数字蜂窝移动通信网设备技术要求：高速分组数据（HRPD）（第一阶段）AN-AAA设备. 中华人民共和国信息产业部， 2007.【6】 3G
15、PP2 C.S0024-A V3.0. cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification. 2006.【7】 3GPP2 C.S0005-A V6.0. Upper Layer （Layer 3） Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems. 2002. 3GPP2 C.S0032-A V1.0. Recommended Minimum Performance Standards for cdma2000 High Rate Packet Data Acces
16、s Network. 2005. 3GPP2 C.P0033-A V1.0. Recommended Minimum Performance Standards for cdma2000 High Rate Packet Data Access Terminal. 2005. 3GPP2 A.S0007-A V2.0. Interoperability Specification （IOS） for High Rate Packet Data （HRPD） Access Network Interfaces-Rev A. 2000. 3GPP2 A.S0022-A V2.0. Interoperability Specification （IOS） for Evolved High Rate Packet Data （eHRPD） Radio Access Network Interfaces and Interworking with Enhanced Universal Terrestrial Radio Access Network （E-UTRAN）. 2014.
IMSI复用导致终端无法使用3G网络服务问题的研究
