EPC初始附着流程(4g核心网)
功能:通过EPC初始附着流程,终端用户可以完成到4g网络的注册登记,eps缺省承载建立等一系列过程,进而访问4g网络中的各种业务
EPC初始附着流程是在3gpt规范的ts23.401定义的 如果ue是以old guti发起附着,则新MME需要向老的ME或者老的SGSN查询用户的EMUC,以用于后续的健全过程
UE(身份标识)为EMUC的初始附着的流程
1.UE通过发出NUS层的附着请求消息来发起初始附着流程,该消息当中包含了很多UE和网络侧中重要的信息,主要包括有:UE的身份信息,即EMUC和GUT信息;UE从哪里来的信息,即他最近访问的TA;UE的能力信息,即UE所支持的加密算法是否支持SRVCC,支持2/3g保护算法等;UE的附着请求类型,EPS附着或联合附着;UE的语音业务偏好,是VOLTE或CS for back;由于4g网络用户永久在线的特点,即用户开机附着阶段会建立某个缺省PDN网络的链接,并得到一个访问该PDN网络的地址,从而访问该网络中的业务,所以还包含了PDN连接建立请求的流程,这个流程的信息是包含在ESM message contianor这个容器当中的
ESM contianor这个容器当中包含了建立缺省PDN连接,以及EPS缺省承载的信息,如请求的PDN类型(EBI),在PDN连接请求类型里面可以标识是初始附着还是handover请求。建立缺省承载所需要的缺省APN以及QOS,是由HSS来定义,并不由UE直接提供。
2.EnodB将NUS消息封装在SYAP层的E naure UE message消息中透明传送给MME,并且EnodB会将用户当前的位置信息报告给MME 3.MME通过信令网发送健全请求给HSS,携带EMUC服务网络标识接入网类型等参数,请求从HSS获取EPS健全向量四元组,MME中最多可以保存5组健全向量组,当健全向量组用完时,MME需要向HSS请求新的健全向量组
4.HSS返回健全向量四元组,AUTN /RAND/KASME/XRES给MME,用于后续的健全及安全功能流程,其中RAND是网络提供给UE 的不可预知的随机数,AUTN的作用是提供信息给UE,用于网络健全,XRES是期望的UE健全响应参数,用于和UE产生的RES进行比较,以决定健全是否成功,KASME是根据CKIK推演得到根密钥 5.MME向UE发起健全请求,将RAND和AUTN 发给UE
6.EnodB将NUS消息,健全请求封装在SYAP消息,当link NUS transport当中通过空口发送个UE
7.UE根据AUTN完成对网络侧的健全,如果UE 对网络侧健全成功,UE将继续根据随机数RAND计算出健全结果RES,向MME返回健全响应
8.EnodB将健全响应消息,封装在SYAP消息,up link NUS transport里发送给MME,MME将UE返回的RES与本地保存的XRES进行比对,如果相同,则健全通过,接下来MME可根据需要发起NUS层的加密和完整性保护流程,NUS层的加密和完整性保护所需要的密钥可通过健全向量组中的KASME派生出来,如果MME决定需要发起加密和完整性保护流程,MME将向UE发送NUS消息,security mode command,那么第九步到第十二步将完成NUS消息的加密和完整性保护过程
13.MME向HSS发起位置更新流程,向HSS发送update location request消息,消息包含MME的ID EMUC的信息。
14.14.HSS侧完成用户的位置登记,向MME返回update location answer消息确认,该消息中包含了UE的签约数据,包括4g签约状态,签约的APN,签约APN相关的POS,缺省APN等,如果对比2/3g分组域的附着流程,那么2/3g中网络侧此时就会给UE发送附着接受消息,并完成附着流程,但在4g中,接下来,MME还将发起EPS缺省承载的建立过程
15.MME根据用户当前TAI,构建TAIFQDN,查寻DNS,得到SGW的IP地址,通过缺省APN构建APN的FQDN,查询DNS,得到PGW 的IP地址,MME根据本地策略,选择最优的SGW与PGW组合,完成SAE gateway的选择过程
16.MME向选择的SGW gateway 发送create session request消息,请求建立缺省承载,消息包含APN ,MME侧S11接口控制平面地址及TEID,缺省承载QOS,PGW等信息。 17.SGW根据MME所提供的PGW的地址,向PGW发送create session request消息请求建立缺省承载,消息包含APN,SGW侧的控制和用户平面地址,及TEID,请求的缺省承载QOS等信息
18.PGW向PCRF发送CCR initial消息申请建立EPS缺省承载的管控规则,以及进过确认的EPS承载QOS等参数
19.PCF可以根据本地的策略数据库以及外部的辅助数据库,制定相应的建立EPS缺省承载的策略规则,向PGW返回CCA initial消息,消息中包含建立EPS缺省承载的管控规则,经过确认的EPS 承载QOS等参数
20.PGW为UE创建EPS缺省承载,向SGW返回create session response消息,包含分配的PGW侧的控制级用户平面地址,分配给UE的IP地址,以及经过PCI所确认的缺省承载的QOS等参数
21.SGW向MME返回create session response消息,包含SGW侧的控制及用户平面地址(TEID),分配给UE的IP地址(EDI),以及建立缺省承载QOS,至此,EPS核心网部分建立完毕,接下来建立SY以及空口侧的承载
22.MME向UE发送a touch accept消息,包含T3412周期性TA更新计时器,TA列表,分配给用户的身份标识GUT,以及PGW分配的UEIP等信息,新分配的GUT可作为该用户的零时身份标识,用于在后续的NUS信令流程中UE与网络侧的通信,以保护EMUC不被窃取。A touch accept消息,被封装到initial contacts set up request消息中,发送给EnodB,并请求EnodB分配无线资源,建立Erib承载,在消息中包含了需要建立的承载列表,建立erib所需要的QOS等参数,以及SGW侧s1U接口的TEID和ip地址等关键信息 23.EnodB发送RRC重配置消息给UE,分配资源建立空口承载
24.EnodB向MME返回initial contacts set up response消息,消息携带EnodB侧的S1U接口TEID以及用于S1U接口下行传输的IP地址
25.UE发送Itouch complete消息,并封装到空口直传消息中发送到ENODB,由于此时UE已经获得访问PDN的IP地址,UE可以发送上行数据报文给ENODB,ENODB可以将上行用户数据报文封装到S1U隧道中,发送给SGW
26.ENODB将I touch complete消息透传给MME,UE状态则被标记为EMM的注册态和ECM的连接态
27.MME向SGW发送modify request消息,消息包含EPS,EBODB侧S1U接口的地址和TEID
28.SGW向MME 回复modify response消息,此时SGW已经可以开始发送缓存数据中的下行数据包给ENODB,SGW已经得到了ENODB侧S1接口的下行方向的用户面的地址,以及TEID
初始附着流程完成,UE已经可以访问PDN网络中的数据业务,并且是由网络侧按照EPS缺省承载所约定的QOS来提供业务保障,如果用户还需要访问其他的PDN网络,则在初始附
着流程完成后,UE还可以继续发起到其他PDN网络的PDN连接建立请求,访问多个PDN