TAU

Начиная разговор об определении положения мобильного терминала следует принять суровую действительность: сеть знает, где находится мобильное устройство, и это знание необходимо для штатного функционирования сети. Мы хотим рассказать, как именно это делается. 

ДоLTEшная эпоха (2G/3G)

Начиная со доисторических GSM-времён (2G) повелось, что сеть должна хотя бы приблизительно представлять, где находится мобильный телефон. Это нужно для того, чтобы предоставлять услуги связи: например, в случае вызова максимально быстро определить, в какую или из какой минимальной географически адресуемой части сети (она же сота) надо маршрутизировать звонки, SMS, пакетный трафик и т.п. Важно, что сам мобильник (да-да, ваш личный мобильный телефон) непосредственно участвует в этом процессе и - более того - обязан "делать это". Сама процедура локализации мобильного терминала называется Location Update. 

Упрощая можно сказать, что всё покрытие радиосети оператора сотовой связи разбивается на соты. Но сота - слишком мелкая единица, поэтому для удобства соты (на самом деле в нашем случае правильнее сказать - базовые станции, но пока это несущественно) объединяют в логические группы - Location Area (LA). Для каждой такой группы определён числовой идентификатор - Location Area Code (LAC). И у каждой соты тоже есть такой идентификатор, который называется Cell ID (Cell - ячейка, сота). В общем случае значение Cell ID не является уникальным, но комбинация LAC + Cell ID уникальна в пределах всей сети оператора. То есть, знаем LAC + Cell ID - знаем, где сейчас находится мобильный телефон с точностью до площади покрытия соты. 

В процессе перемещения вместе с абонентом телефон двигается между сотами и группами сот. То есть, по сути Location Update - это процедура обновления пары LAC + Cell ID. Обновление происходит, когда мобильник обнаруживает себя в другой соте или просто по таймеру (продолжительность таймера задаётся обычно параметрами сети; типовое значение такого таймера - 54 минуты). Если обновления местоположения не происходит, то сеть считает что мобильный терминал вышел из зоны действия сети или же просто выключился. 

Вы можете спросить, а как, например, в тоннеле метро сеть понимает, что мобильника нет в сети, ведь время на перегоне между станциями - несколько минут, а не 1 час, например? Это связано с другой процедурой - пейджингом. Суть пейджинга - поиск телефона при входящем звонке, когда на все соты в определённой LA (то есть там, где мобильник "видели" последний раз) посылается пейджинговое сообщение с номером абонента, и телефон с указанным номером обязан на такое сообщение реагировать. 

Обобщая: Location Update - это когда мобильник говорит сети "я тут", а пейджинг - когда сеть спрашивает "ты где?". Ну и для сетей 2G/3G Location Update происходит, когда мобильный терминал находится в полудрёме (idle), когда он активен, сеть и так понимает, где он там сейчас находится. 

LTE 

В сетях 4-го поколения всё более-менее аналогично. Однако есть "небольшие" отличия. 

В LTE разделение сети оператора производится на зоны (группы сот), называемые Tracking Area (TA). Аналогично, каждая такая зона имеет номер - Tracking Area Code (TAC), который используется для локальной адресации (если мы хотим адресовать TA глобально, нам придётся использовать Tracking Area Identifier, который состоит из: MCC - Mobile Country Code, MNC - Mobile Network Code и уже упомянутый TAC). Да, процедура обновления называется Tracking Area Update (TAU). 

Второе отличие заключается в том, что процедура TAU может быть инициирована и в том случае, когда мобильное устройство находится в активном состоянии. Это связано с изменениями в архитектуре опорной сети в 4G: базовые станции могут общаться непосредственно друг с другом без участия других компонентов сети при перемещении мобильного терминала из одной соты в другую (так называемый X2-хэндовер, X2 - название интерфейса, который может соединять "соседние" базовые станции). Такой хэндовер "втихаря" может привести к смене TA, о чём опорная сеть не узнает - базовые станции сами друг с другом договорились. Поэтому стандартом определено, что в таком случае необходимо производить процедуру TAU. В результате, опорная сеть всё-таки получит информацию, где теперь следует искать абонента.