Um dispositivo tem uma interface de rádio que busca sintonizado em uma frequência para iniciar a comunicação de voz ou dados. Funciona como nos rádios antigos, que tínhamos que girar uma “rodinha” até sintonizar para encontrar a estação de rádio que gostaríamos de ouvir.
Na rede celular, existe um passo adicional: para conseguir ouvir o conteúdo, é necessário um processo de autenticação. Nesse ponto, é que entra a necessidade do SIM card.
No processo de sintonia, o dispositivo percorre várias frequências e, inclusive, tenta escutar as mensagens de outras operadoras. Como o SIM card não está cadastrado naquela operadora, o dispositivo desiste de escutar aquela determinada frequência e passa para a próxima.
Para que o dispositivo tenha capacidade de escutar as mensagens da rede é necessário que o SIM card esteja cadastrado em um elemento chamado HLR (para redes GPRS) ou HSS (para redes LTE).
Uma vez que o SIM card está cadastrado com os perfis adequados no HLR/HSS, o dispositivo pode completar o processo de “attach” de rede GSM ou LTE.
Cada vez que o equipamento perde o sinal e tenta reingressar na rede, esse processo é reiniciado.
Se o equipamento segue as especificações do 3GPP e o padrão GSMA, ele grava determinadas informações de registro no SIM card. Isso possibilita um reingresso mais rápido nas próximas vezes.
Sempre que o equipamento perde o sinal e busca ingresso na rede, é necessário o processo de consulta ao banco de dados (HLR/HSS) para autenticação do SIM card.
HLR/HSS são bancos de dados centralizados localizados em algum ponto do centro de processamento das operadoras. Agora, imagine que um dispositivo móvel precisa se conectar em qualquer torre, e elas estão espalhadas pelo Brasil.
Assim, um processo de attach pode ser demorado devido à concorrência de consultas em um banco centralizado e devido à distância geográfica. Para dar escalabilidade ao sistema, foi desenvolvido o VLR, bancos de dados que armazenam as informações do “visitante na torre”.
O VLR funciona como uma espécie de cache para a autenticação dos dispositivos, facilitando o processo de attach dos dispositivos na rede.
O VLR armazena menos informações do ponto de vista de atributos do SIM card e do ponto de vista de quantidade de SIM card, dado que não é necessário que o VLR de determinada região saiba quais são todos os SIM card. Quando um SIM card tenta autorizar em uma VLR que não o conhece, o VLR faz a consulta ao HLR. Neste momento as informações de perfil de acesso do SIM card são gravadas no VLR. Na próxima tentativa de ingresso, não haverá necessidade de nova consulta ao HLR.
Além disso, o VLR está mais próximo das torres, podendo servir a uma ou mais de uma torre, dependendo do desenho da rede.
O processo de reset da NLT faz com que as informações do VLR sejam excluídas (espécie de limpeza de cache), fazendo com que o dispositivo inicie uma nova negociação de contexto com a rede.
Isso é útil, pois durante o processo de mobilidade (troca de torres), a rede costuma enviar e gravar informações no SIM card e nos VLR. Pode existir situações de informações incongruentes entre o SIM card e o VLR, devido à saída e retorno a uma região, o que dificulta o processo de attach. Isso acontece muito com dispositivos que não seguem à risca as normas 3GPP.
Executando o reset disponibilizado pela NLT, o dispositivo é obrigado a negociar um novo contexto com todos os parâmetros mais atuais do SIM card e do dispositivo.
A mesma lógica é aplicada para redes LTE. Porém, na arquitetura LTE, este elemento está localizado dentro do MME. Ambos elementos estão localizados próximo às torres (ou na torre), diferente do HLR que é um elemento central.