LTE核心网信令流程

LTE核心网信令流程附着(Attach)与去附着(Deattach)手机开机先注册到一个网络上,UE注册到网络的过程称为附着(Attach),在附着过程中将UE的有关信息登记到网络实体.附着过程在UE和PGW间建立默认承载,以保证UE”永远在线”,同时为UE分配IP地址.附着后UE的状态从EMM-Deregistered变为EMM-Registered,从ECM-IDLE变为ECM-Connected.附着流程:用户身份标识IMSIUE开机EnodeB1-RRC连接MME2-S1连接HSS3-鉴权请求3-鉴权响应4-安全模式控制流程启动及完成5-位置更新消息S-GW6-请求建立默认承载PDN-GW6-请求建立默认承载6-初始化上下文建立请求8-更改承载请求ENodeB地址和TEID重新附着流程，MME改变1-UE发起附着请求消息，携带网络选择指示给eNodeB，信息包含（IMEI、S-TMSI、UE网络能力和PDN地址分配等参数）2-eNB依据收到信息中携带的GUMMEI和选择的网络，推导MME。如果MME不可达，则采用“MME”选择功能选择MME。3-如果当前MME与UE上次注册服务的MME不同，则新MME使用UE获取的GUTI获取原来MME/SGSN的地址。并向原来的MME发送身份请求，请求当前UE的IMSI，其中MME/SGSN发送身份响应，其中包含IMSI和未使用的EPS鉴权向量。4-如果UE在原MME/SGSN和新MME中都未知，则向UE请求IMSI。5-如果网络中没有保存UE上下文，强制进行鉴权；否则本步可选。6-如果UE在附着请求中设置了已加密选项传输标识，则被加密的项（PCO或者APN）可以从UE获取。7-如果新的MME中存在激活的承载上下文，则新MME向SGW发送删除会话请求，在SGW和PGW中删除会话。8-如果MME发生改变，或MME中没有UE有效的上下文，或MME标示发生改变，或者UE提供IMSI，或者UE提供的GUTI不能有效指出上下文，则MME发送更新请求给HSS，消息中包含IMSI、MME标示、ME标示和更新类型。9-HSS向旧的MME或者SGSN发送清除位置消息，其中包含IMSI和取消类型。旧的MME/SGSN删除MM和承载上下文。回复确认消息。10-如果旧MME/SGSN中对这个UE保存有激活的上下文，则旧MME/SGSN就向相关的SGW和PGW发送删除会话请求。SGW和PGW回复确认消息。11-HSS向新MME发送更新位置消息，消息中包含IMSI和签约数据。签约数据包含一个或者多个PDN签约。每个PDN签约上下文包含一个“EPS签约的Qos脚本”以及签约的APN-AMBR。新的MME确认UE出现在新TA中，如果所有检查都成功，则新MME为UE构建上下文。12-新MME选择一个SGW，并发送建立会话请求给SGW，消息中承载IMSI、MMEContextID、RAT类型、默认承载Qos、PDN地址分配和AMBR等参数。13-SGW在EPS承载列表中创建一个入口，并给PGW发一个建立会话请求，消息包含SGW的用户面地址、SGW用户面TEID、SGW控制面、RAT类型、默认承载Qos、PDN地址分配和AMBR等。本步骤以后，SGW将缓存任何从PGW接受的下行数据。直到21步骤。14-如果网络中使用了PCRF和PGW与PCRF交互获取UE的PCC准则，完成此步骤。15-PGW给SGW返回一个建立会话回应，该消息包含PGW用户面地址、PGW用户面TEID、PGW控制面TEID和PDN地址消息。16-SGW给MME返回建立会话反应，包含PDN类型、PDN地址、用户面SGW地址和TEID、EPS承载标示、EPS承载Qos、PGW地址和TEID。17-新的MME发送一条附着接受消息到eNB，如果新的MME分配一个GUTI，在GUTI也包括在内，该消息包含在一条S1AP初始化上下文建立请求里，同时这条消息也包含UE的安全上下文、切换限制列表、承载Qos参数以及AMBR相关的PDN地址信息和需要建立承载的Qos信息。18-eNB发送RRCConnectionReconfiguration消息给UE，并将AttachAccept消息（S-TMSI、PDN地址、TA类型和PDN地址消息）也发送给UE。19-UE发送RRCConnectionReconfigurationComplete消息给eNB。20-eNB向新的MME发送初始化上下文安装回复。21-UE向eNB发送DirectTransfer消息，消息中包含附着完成消息。22-eNB转发给附着完成消息给MME。在附着完成消息以及UE已经得到一个PDN地址信息以后，UE就可以发送上行数据包给eNB,eNB将隧道传给PGW和SGW。23-新MME发送一条ModifyBearerRequest消息给SGW。消息中包好eNB的地址和eNB的TEID。24-SGW通过发送ModifyBearerResponse消息给新MME确认，然后SGW就可以发送缓存的下行数据包。25-MME收到ModifyBearerResponse响应消息后，如果附着类型指示不是切换，并且有一个EPS承载的建立，且签约数据指示该UE被允许切换到Non-3GPP接入系统，MEM选择一个与HSS在签约上下文中指示的PGW标示所不同的PGW，则MME发送NotifyRequest消息到HSS。其中包含APN和PGW标识，用于Non-3GPP间的移动性。26-HSS保存APN和PGW标识，并向MME返回NotifyResponse消息。UEeNB1附着请求NewMME2附着请求oldMME3身份请求4身份请求5强制鉴权6加密选项S-GWP-GW7删除激活承载上下文7删除激活承载上下文HSS8位置更新请求9删除位置信息请求10删除会话消息10删除会话消息11位置更新请求确认12建立会话请求13建立会话请求PCRF14UE的PCC15建立会话请求确认16建立会话请求确认17初始化上下文18RRC无线连接配置24修改承载请求NotifyReponse附着过程中的S1AP消息和NAS消息分析S1AP消息分析INITIALUE（attachRequest）消息-----次消息包含参数有eNB、S1APID、TAI、S-TMSI和NAS-PDN等；NAS-EMM消息为ATTACHREQUEST主要参数有oldGUTI或者IMSI、UENetworkcapabilities、EPSattachtype和NASKSI。NAS-ESM消息为PDNCONNECTIVITYREQUEST：主要的参数有EPS承载的标识EBI、APN、PDN类型和PCO等。INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息------此消息包含MMES1APID、eNBS1APID、AMBR，要建立的SAE承载、承载层Qos、传输层地址、GTPTEID等。INITIALCONTEXTSETUPRESPONSE消息-----此消息包含参数MMES1APID、ENBS1APID、承载层Qos、传输层地址和GTPTEID。UPLINKNASTRANSPORT消息-----主要有NASEMM包含参数EPS附着结果、TAIlist、GUTI等；NASESM包含ACTIVATEDEFAULTEPSBEARERCONTEXTACCEPT。去附着（Detach）去附着过程就是UE在取消网络中的登记，即注销过程，UE状态从EMM-Registered到EMM-Deregistered，UE的上下文也从网络中删除。当UE通过EUTRAN介入EPS网络时，有UE、MME、HSS发起的去附着等三种去附着方式。UE发起的去附着过程可以是显式的或者隐式的。显示的去附着，网络和UE明确的请求去附着，并互相用信令通知对方；隐式的去附着，网络去附着，但没有通知UE；UE的去附着请求UEeNodeBS-GW1.去附着请求2.去附着请求MME3.删除会话请求P-GW4.删除会话请求PCRFIP-CAN会话中止流程5.删除会话响应5.删除会话响应6.删除会话响应（非UE断电情况下）7.UE上下文释放8.无线承载释放8.UE上下文释放响应初始状态UE的初始状态为EMM-Registered&ECM-Connection；去附着后变为EMM-Deregistered&ECM-Idle；MME发起的去附着UEeNodeBS-GW1.去附着请求1.去附着请求MMEP-GW2.删除会话请求PCRF3.IP-CAN会话中止流程4.删除会话响应7.UE上下文释放8.UE上下文释放响应2.删除会话请求4.删除会话响应5.去附着接受消息以上过程是显式去附着，MME隐式去附着-MME上的隐式分离定时器超时之后，MME发起隐式去附着过程。HSS发起的去附着UEeNodeBS-GW1.去附着请求1.去附着请求MMEP-GW2.删除会话请求PCRF3.IP-CAN会话中止流程4.删除会话响应7.UE上下文释放8.UE上下文释放响应2.删除会话请求5.去附着接受消息HSS发起去附着UE，此注销过程是由取消位置请求发起的。原因值为SubscriptionWithdraw；HSS0.取消位置信息S1释放S1释放过程用于释放ENodeB与MME间的S1AP控制平面信令连接，以及eNodeB与SGW间的所有S1-U用户面承载。该过程把ECM-Connection状态变为ECM-Idle状态，并且所有的UE相关的上下文信息在eNodeB被删除。S1释放过程有两种，eNodeB释放和MME发起的释放过程。eNodeB释放主要由于接入网中原因造成如下：1.操作维护系统干预；2.接入网发生了不明原因的失败；接入网发现UE处于长期不活动状态；重复的RRC信令完整性检查失败；由于UE发生信令连接失败引起的S1释放。MME触发的释放主要由于核心网的原因引起如下：鉴权失败和去附着等。UEeNodeBMMES-GW1.S1-UE上下文释放请求2.释放用户面承载请求3.释放用户面承载（eNB地址/TEID）请求4.S1-UE上下文释放命令5.RRC释放命令6.RRC释放完成7.S1-UE上下文释放完成业务请求业务请求之前，UE和MME都处于空闲状态，Uu口和S1口的连接都已经释放。只有在EPC中还保留有未释放的连接。在业务请求过程完成后，建立RRC连接和S1连接，UE和MME迁移到ECM-Connection状态。并且保留在EPC中的承载重新激活。UE发起的业务请求ECM-Idle状态的UE发起业务请求的目的式发送上行信令消息和用户数据，或者作为寻呼响应，或者在UE重获无线覆盖信号。1-UE处于ECM-Idle状态，由于有上行信令或者上行数据，则发起ServiceRequest给eNodeB，消息中带有用户标识S-TMSI。2-eNodeB发送InitialUEMessage消息给MME，消息携带了NAS消息Servicerequest。3-MME可以选择发起鉴权流程。4-MME向eNodeB发送InitialContextsetuprequest消息。要求建立S1承载和无线承载。5-eNB向UE发送RRCConnectionReconfigration，要求建立无线承载，UE响应此条信令，上行通道恢复。无线承载建立成功以后。eNB无线资源和S1资源分配完成后，向MME发送成功的InitialContextsetupResponse消息。6-MME收到eNodeB成功响应后，向ServingGW发送ModifyBearerRequest消息，更新eNodeB的地址和S1消息。7-如果RAT类型已经改变，ServingGW向PDNGW发送ModifyBearerRequest消息，更新RAT信息。8.如果动态PCC部署，PDNGW发起IP-CAN会话修改流程。9-PDNGW返回更改承载响应。10-ServingGW返回更改承载响应消息。UEeNodeB1-NAS：ServiceRequestMME2-初始化UE信息（NA