T2-LTE-NAS信令流程(张敏)

LTENAS信令流程测试室张敏2011-8-31主要内容网络架构NAS定义NAS内容各EP功能NAS在接入层的传输应用举例网络架构网络架构整个TD-LTE系统由3部分组成：核心网（EPC,EvolvedPacketCore）接入网（eNodeB）用户设备（UE）EPC分为三部分：MME(MobilityManagementEntity,负责信令处理部分）S-GW(ServingGateway,负责本地网络用户数据处理部分）P-GW(PDNGateway，负责用户数据包与其他网络的处理)接入网（也称E-UTRAN）由eNodeB构成其他实体：PCRF：负责策略和计费控制SGSN：业务GPRS支撑节点HSS：归属用户服务器网络接口：S1接口：eNodeB与EPCX2接口：eNodeB之间Uu接口：eNodeB与UENAS定义SCTPL2L1IPL2L1IPSCTPS1-MMEeNodeBMMES1-APS1-APNASMACL1RLCPDCPUERRCMACL1RLCPDCPRRCLTE-UuNASRelayNAS：非接入层Non-AccessStratum。位于终端UE和移动管理实体MME内，主要负责提供对非接入层部分的控制和管理，主要包括EPS承载管理，鉴权，EPS连接管理模式的空闲状态下的移动性管理，负责产生ECM-IDEL状态UE的寻呼消息，安全控制等功能。NAS内容NAS消息可分为ESM消息和EMM消息。ESM(EPSsessionmanagement)EPS会话管理，建立和维护UE和PDNGW之间的IP连接。包括：1）网络侧激活、去激活和修改EPS承载上下文；2）UE请求资源(跟PDN的IP连接，以及专用承载资源)EMM（EPSMobilityManagement）的一般过程主要包括：GUTI重分配过程、鉴权过程、安全模式命令过程、标识过程、Attach、Detach等几个模块功能。这些过程都是在非接入层信令连接建立基础上才发起的。各EP功能——GUTIreallocation为UE分配标识符GUTI（globallyuniquetemporaryidentifier），可选的提供一个新的TAI列表。GUTI标识符，也可隐含的分配在attach和trackingareaupdating流程中。GUTI中的PLMN暗示当前注册的PLMN各EP功能——AuthenticationUE和网络侧之间的双向鉴权，鉴权由网络侧发起，只有合法的UE才可以注册，但当网络侧提供的参数不正确时，UE认为网络侧非法可以拒绝各EP功能——Securitymodecontrol为UE和网络侧之间的信令交互提供加密和完整性保护，包括双方的算法协商、密钥的生成，加解密和完整性检查各EP功能——Identityrequest网络向UE要标识，如IMSI和IMEI信息各EP功能——EMMinformation此消息的目的是允许网络向UE提供信息。此消息网络侧在建立EMM上下文的整个过程中随时可选发送。若UE支持此消息的执行，UE接收此消息并更新内部相应信息；若UE不支持，UE回复一条原因值为“messagetypenon-existentornotimplemented”的EMMSTATUS消息给MME。各EP功能——Attach向网络注册UE信息，只有注册成功后，才可以发起业务，发起呼叫和响应寻呼。发起场景：开机时会触发/UE完全离开网络覆盖一段时间，需重新附着附着完成的工作：1）用户域网络的相互鉴权2）网络为UE建立默认承载3）UE获得网络分配的IP地址4）用户位置登记5）MME为UE分配临时身份标识S-TMSI（尽量避免IMSI传输，防止跟踪和攻击）各EP功能——Detach完成UE在网络侧的注销和所有EPS承载的删除，UE和网络均可发起。UE发起场景：1）关机去附着：通知网络释放其保存的该UE的所有资源2）非关机去附着（保存securitycontext）：USIM卡被拔掉、UEEPS能力不可用、异常流程处理网络侧发起：1）IMSIunknowninHSS2）Trackingareanotallowed等各EP功能——Trackingareaupdating在UE的位置发生改变，将最新的位置信息通知核心网。UE能力信息，比如支持的算法、DRX寻呼周期长度等发生改变时，也可以通过位置更新通知核心网；如果服务的MME过载，MME将通知UE，通过位置更新，重新选择服务MME，实现负载均衡；错误情况恢复；周期性trackingareaupdating；通知网络UE选择的CSG小区的identity和绑定的PLMNidentity不在UE的允许CSG列表中各EP功能——ServicerequestUE在Idle模式下，有上行数据需要发送或者有下行数据到达时（网络先对UE进行寻呼），发起服务请求各EP功能——EMMstatus在任何发现错误的时间，网络侧和UE均可发送通知对方各EP功能—ActivatedefaultEPSbearercontext网络侧激活默认EPS承载上下文。由网络侧触发，作为对PDNconnectivityrequest的响应。同时，可以作为attach的一部分。各EP功能—ActivatededicatedEPSbearercontext网络侧激活专用EPS承载上下文，在UE和EPC之间建立特定的QOS和TFT（trafficflowtemplate）。由网络侧触发，作为对UE请求Bearerresourceallocationrequest、Bearerresourcemodificationrequest的响应。同时可以作为attach流程或者defaultEPS承载上下文激活流程的一部分。各EP功能—ModifyEPSbearercontext网络侧修改EPS承载上下文。由网络侧发起，可以作为UE请求Bearerresourceallocation或者UE请求Bearerresourcemodification流程的一部分。各EP功能—DeactivateEPSbearercontext网络侧去激活EPS承载上下文。由网络侧发起，但UE可以通过Bearerresourcemodification或者UE请求PDNdisconnect流程触发各EP功能—PDNconnectivityUE请求资源(跟PDN的IP连接)。由UE发起请求，如果网络接收，网络将发起defaultEPSbearercontext建立过程。各EP功能—PDNdisconnectUE请求和PDN的连接断开过程，所有和此PDN间建立的EPSbearercontext，包括defaultEPSbearercontext都会被释放各EP功能—BearerresourceallocationUE请求资源分配（专用承载资源)。UE通过此过程请求一个有特定QOS要求的（GBR要求可选）传输流总计的承载资源。此流程触发dedicatedEPSbearercontext激活或者ModifyEPSbearercontext流程各EP功能—BearerresourcemodificationUE请求资源修改(专用承载资源)。UE请求修改或者释放承载资源，此过程可触发ActivatededicatedEPSbearercontext、ModifyEPSbearercontext或者DeactivateEPSbearercontext流程各EP功能—ESMinformation网络侧触发，在attach流程中，如果UE在PDNConnectivityrequest指示有ESM信息（如protocolconfigurationoptions、APN。）需要被安全保护传送，网络通过此过程获取ESM私有信息各EP功能—ESMstatus网络和UE均可发起，用于在任何时刻通知对方，接收的数据出现错误NAS在接入层的传输空口侧和网络侧，可使用专门传输NAS的UL/DLInformationTransferRRC消息和Uplink/DownlinkNASTransportS1-AP消息传输。也可将NAS填充在其他RRC消息和S1-AP消息中传输，如RRC建立完成和重配置、E-RAB相关消息中捎带。充分利用带宽，使数据传输性能增强，进一步精简了信令流程在EPS承载进行建立、修改和释放操作时，往往要同时进行AS层的修改和NAS层的修改，可以保证AS层和NAS层总是同时成功或者同时失败，避免了二者之间的不同步。NAS在接入层的传输接入层消息类承载NAS的接入层消息承载的典型NAS消息RRC消息RRCConnectionSetupCompleteAttachrequestPDNconnectivityrequestServicerequestTrackingareaupdaterequestDetachrequestRRCConnectionReconfigurationAttachacceptActivatedefaultEPSbearercontextrequestTrackingareaupdateacceptActivatededicatedEPSbearercontextrequestModifyEPSbearercontextrequestDeactivateEPSbearercontextrequestULInformationTransfer其他上行NAS消息DLInformationTransfer其他下行NAS消息S1-AP消息InitialUEmessageAttachrequestPDNconnectivityrequestServicerequestTrackingareaupdaterequestDetachrequestInitialContextsetuprequestAttachacceptActivatedefaultEPSbearercontextrequestTrackingareaupdateacceptUplinkNASTransport其他上行NAS消息DownlinkNASTransport其他下行NAS消息E-RABsetuprequestActivatededicatedEPSbearercontextrequestE-RABmodifyrequestModifyEPSbearercontextrequestE-RABreleasecommandDeactivateEPSbearercontextrequest应用举例—TAU过程TAI（TrackingAreaidentity）用于标识一个跟踪区域（trackingarea），由PLMNID和TAC（TrackingAreaCode）的组成。TAI列表，由MME分配，属于同一服务MME的跟踪区域。在TAIlist范围内的跟踪区域发生改变时，不必发起位置更新，降低信令网络负荷。网络侧寻呼UE时，也在整个TAIList范围内发起寻呼，这样，不论UE处于TAIlist内哪一个TAI，都可以接收。TAIlist由运营商在网络规划时确定，在UE注册、位置更新、或者GUTI重分配时，通知UE。当UE进入一个小区，该小区所属TAI不在UE保存的TAIList内，UE发起正常TAU流程，分为Idle和Connected（即切换时）下。如果TAUaccept分配了一个新的GUTI，则UE需要回复TAUcomplete，否则不用回复。应用举例—TAU过程Idle状态下的TAU流程Connect状态下的TAU流程谢谢！