LTE中attach和TAU流程

1、LOGO學(xué)習(xí)報(bào)告學(xué)習(xí)報(bào)告EMM中中Attach和和TAU規(guī)程總結(jié)規(guī)程總結(jié)報(bào)告人：孟剛報(bào)告人：孟剛LOGOContentsEMM介紹介紹1ATTACH規(guī)程規(guī)程2TAU規(guī)程規(guī)程3LOGOEMM介紹介紹 EMM (EPS mobility management)EPS移動(dòng)性管理，管理UE在無線資源環(huán)境中的位置移動(dòng)，包括以下幾個(gè)主要功能：位置注冊(cè)位置更新業(yè)務(wù)請(qǐng)求(Service Request)鑒權(quán)(Authentication)安全（security）向核心網(wǎng)注冊(cè)UE信息。只有注冊(cè)成功后，才可發(fā)起業(yè)務(wù)、發(fā)起呼叫和響應(yīng)尋呼。l在UE的位置發(fā)生改變時(shí)，將最新的位置信息通知核心網(wǎng)。l另外，UE能力信息，比

2、如支持的算法、DRX尋呼周期長度等發(fā)生改變時(shí)，也通過位置更新通知核心網(wǎng)。lEMM在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的對(duì)等端為MME，如果服務(wù)的MME過載，MME將通知UE，通過位置更新，重新選擇服務(wù)MME，實(shí)現(xiàn)負(fù)責(zé)均衡(load balance)。注冊(cè)成功后，UE需要發(fā)起業(yè)務(wù)時(shí)，首先通過Service Request，建立連接，并恢復(fù)承載。lUE和網(wǎng)絡(luò)側(cè)之間進(jìn)行雙向鑒權(quán)。l鑒權(quán)由網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起，只有合法的UE才可以注冊(cè)。但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)提供的鑒權(quán)參數(shù)不正確時(shí)，UE認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)側(cè)非法，可以拒絕。l為UE和網(wǎng)絡(luò)側(cè)之間的信令交互提供加密和完整性保護(hù)。包括雙方的算法協(xié)商、密鑰的生成、加解密和完整性檢查等。LOGOEMM中重要概念中重要概念-

3、NAS信令連接信令連接 NAS信令連接包括UE和eNB之間的通過空口(Uu)的RRC連接，以及eNB和MME之間通過S1接口的S1 AP連接，兩個(gè)部分 LOGOEMM規(guī)程規(guī)程EMM的功能通過發(fā)起EMM規(guī)程實(shí)現(xiàn)，EMM規(guī)程可以分為3類：1) 通用規(guī)程(EMM common procedures)只有在NAS信令連接已經(jīng)建立時(shí)，才可發(fā)起通用規(guī)程。通用規(guī)程都是由網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起：- GUTI reallocation; 為UE分配標(biāo)識(shí)符GUTI。- authentication; 鑒權(quán)- security mode control; 安全模式控制- identification; 鑒別- EMM info

4、rmation. 通知 2) 專用規(guī)程（EMM specific procedures）由UE發(fā)起，同一時(shí)刻只能發(fā)起一個(gè)專用規(guī)程。- attach and combined attach.向網(wǎng)絡(luò)側(cè)注冊(cè)EPS和non-EPS服務(wù)。- detach and combined detach. 向網(wǎng)絡(luò)側(cè)去注冊(cè)EPS和non-EPS服務(wù)。- normal tracking area updating and combined tracking area updating;- periodic tracking area updating.3) 連接管理規(guī)程(EMM connection manageme

5、nt procedures)- service request. - paging procedure. - transport of NAS messages. LOGOATTACH規(guī)程規(guī)程功能信令交互IE（information element）介紹LOGOAttach在網(wǎng)絡(luò)接入過程中的位置及實(shí)現(xiàn)功能在網(wǎng)絡(luò)接入過程中的位置及實(shí)現(xiàn)功能 ATTACH功能： 1)向EPC注冊(cè)EPS業(yè)務(wù)或non-EPS服務(wù)。 2)為UE分配IP，建立UE和PDN GW之間的缺省承載(default bearer)，使得UE的IP連接永遠(yuǎn)在線.( always-on IP connectivity). 3) 還可激

6、活多個(gè)專用承載(dedicated bearers). 4) Attach過程中產(chǎn)生安全上下文。投入使用后，對(duì)NAS信令進(jìn)行安全保護(hù)。UE開機(jī)流程服務(wù)請(qǐng)求附著初始接入過程選擇小區(qū)選擇PLMN接收系統(tǒng)廣播LOGO建立無線承載新MME向HSS發(fā)送位置更新請(qǐng)求后，舊的MME就可以刪除其中保存的UE的位置信息以及相應(yīng)的承載上下文。位置更新完畢后，新MME就可以與PDN-GW之間建立默認(rèn)承載，建立默認(rèn)承載后P-GW就為UE創(chuàng)建了PDN地址、EPS承載標(biāo)識(shí)、協(xié)議配置選項(xiàng)等，并將相關(guān)消息返回給MME，S-GW可以緩存一些來自P-GW的下行數(shù)據(jù)包。由于位置已經(jīng)變化（MME變化），新MME就發(fā)送一個(gè)位置更新請(qǐng)求

7、到HSS（指明MME標(biāo)識(shí)、IMSI和ME標(biāo)識(shí)等）。鑒權(quán)結(jié)束后，MME可能發(fā)送移動(dòng)設(shè)備標(biāo)識(shí)檢查請(qǐng)求到EIR（Equipment Identity Register）（MME的經(jīng)營可能會(huì)檢查EIR中的移動(dòng)設(shè)備標(biāo)識(shí)，至少在漫游時(shí)，MME應(yīng)將移動(dòng)設(shè)備標(biāo)識(shí)傳給HSS）。如果UE最新連接的（新）MME與最后一次離開網(wǎng)絡(luò)時(shí)連接的（舊）MME相比已經(jīng)發(fā)生改變，新MME就會(huì)向舊MME發(fā)送一個(gè)ID請(qǐng)求來申請(qǐng)當(dāng)前UE的IMSI，用于為當(dāng)前UE重新分配GUTI。在已經(jīng)建立NAS信令連接基礎(chǔ)上，UE通過向MME發(fā)送 ATTACH REQUEST 消息來發(fā)起attach規(guī)程；該消息中包含：IMSI或GUTI、last v

8、isited TAI、UE network capbility、PDN IP option、connect type等。如果新MME和舊MME都不能識(shí)別當(dāng)前的UE，那么新MME會(huì)給UE發(fā)送一個(gè)ID請(qǐng)求，隨后，UE應(yīng)告訴新MME自己的IMSI。Attach 規(guī)程規(guī)程HSS向新MME回送一個(gè)位置更新響應(yīng)，來指明位置更新的狀態(tài)。若HSS拒絕位置更新，那么MME就拒絕UE的attach請(qǐng)求。如果MME中有激活的承載上下文（比如之前連接嘗試失敗時(shí)已經(jīng)創(chuàng)建了承載），那么MME會(huì)發(fā)送消息到各個(gè)P-GW來刪除這些無效的承載上下文。如果當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中沒有UE的安全上下文，那么MME會(huì)發(fā)起一個(gè)鑒權(quán)規(guī)程，UE和MME相

9、互鑒權(quán)之后會(huì)在兩側(cè)產(chǎn)生相關(guān)的安全下文。（漫游情況下，MME應(yīng)從HSS獲取UE的簽約信息等內(nèi)容）MME接受attach及附著完成：MME通過eNB將APN、GUTI、PDN地址、TAI列表等信息反饋給UE，并請(qǐng)求UE建立無線承載；UE完成無線承載建立后向MME返回一個(gè)完成消息指明attach完成。LOGOAttach規(guī)程的發(fā)起和信令交互規(guī)程的發(fā)起和信令交互當(dāng)處于EMM-DEREGISTERED狀態(tài)時(shí)，UE向MME發(fā)送ATTACH REQUEST消息來啟動(dòng)附著流程，同時(shí)啟動(dòng)T3410定時(shí)器，并進(jìn)入EMM-REGISTERED-INITIATED狀態(tài)LOGOMessage中中IE介紹介紹 NAS信令

10、中用到的縮略詞： Formats of IE：M (“Mandatory”)：發(fā)送方必須包含相應(yīng)的IE，接收方必須對(duì)該IE作相關(guān)診斷；C (“Conditional”)：發(fā)送方根據(jù)相關(guān)條件包含相應(yīng)IE，接收方可根據(jù)條件對(duì)該IE作相關(guān)診斷；O (“Optional”) ：接收方不對(duì)該IE出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行診斷。FormatMeaningIEI presentLI presentValue part presentTType onlyyesnonoVValue onlynonoyesTVType and ValueyesnoyesLVLength and ValuenoyesyesTLVType, L

11、ength and ValueyesyesyesLOGOATTACH REQUEST消息消息IEIInformation ElementType/ReferencePresenceFormatLengthProtocol discriminatorProtocol discriminatorMV1/2Security header typeSecurity header typeMV1/2Attach request message identity Message typeMV1EPS attach typeEPS attach typeMV1/2NAS key set identifier

12、NAS key set identifierMV1/2Old GUTI or IMSIEPS mobile identityM5-12UE network capabilityUE network capabilityM3-14ESM message containerESM message containerMLV-E2-n19Old P-TMSI signatureP-TMSI signatureOTV450Additional GUTIEPS mobile identityOTLV1352Last visited registered TAITracking area identityO

13、TV65CDRX parameterDRX parameterOTV331MS network capabilityMS network capabilityOTLV4-1013Old location area identificationLocation area identificationOTV69-TMSI statusTMSI statusOTV111Mobile station classmark 2Mobile station classmark 2OTLV520Mobile station classmark 3Mobile station classmark 3OTLV2-

14、3440Supported CodecsSupported Codec ListOTLV5-Security header type：安全頭類型lPlain NAS message（not security protected）lSecurity protected NAS messageProtocol discriminator（PD）：協(xié)議種類。l該IE用來區(qū)分L3協(xié)議種類。如組播協(xié)議、廣播協(xié)議、GTTP協(xié)議、MM消息、SMS消息等。Attach request message identity：消息IDl用于區(qū)分EMM和ESM中不同規(guī)程的不同消息EPS attach type：EPS附

15、著類型lEPS attachlCombined EPS/IMSI attach（工作在CS/PS mode1或者CS/PS mode2的UE請(qǐng)求EPS和non-EPS服務(wù)）NAS KSI：密鑰集IDl指明UE使用的安全上下文類型（native or mapped）；l指明UE使用的密鑰集。Old GUTI or IMSI：移動(dòng)臺(tái)IDl新MME可以通過GUTI來找到舊MME并從中獲得UE的IMSI，進(jìn)而進(jìn)行UE的GUTI重分配若找不到舊MME或舊MME中已沒有UE相關(guān)信息，那么，新MME會(huì)向UE發(fā)送ID請(qǐng)求；l如果是第一次附著，那么該信元應(yīng)為IMSI。UE network capability：

16、UE網(wǎng)絡(luò)能力lUE支持的加密和完整性保護(hù)算法及SRVCC能力ESM message container：lEMM消息中包含的ESM PDU，如創(chuàng)建（默認(rèn)）承載用到的信息Additional GUTI：附加的GUTIl如果TIN指明了P-TMSI，且UE保存了有效的GUTI、P-TMSI和RAI，那么UE應(yīng)在消息中包含該信元IE（比如UE當(dāng)前所在網(wǎng)絡(luò)既有UTRAN也有E-UTRAN，在切換時(shí)分別保存了相應(yīng)ID）Last visited registered TAI：最后注冊(cè)訪問的TAIl如果 U E 保 存 了 一 個(gè) 有 效的l ast vi si t ed registered TAI，那么

17、UE應(yīng)在消息中包含該IE（這樣在注冊(cè)時(shí)可以優(yōu)先通過該TA進(jìn)行注冊(cè)？）l用來幫助MME生成有效的TAI列表，MME將在Attach Accept消息中返回給手機(jī)MS network capability：MS網(wǎng)絡(luò)能力lMS支持的網(wǎng)絡(luò)類型等參數(shù)，如支持GPRS、UTRAN、SM等？Old location area identification：舊的LAIl如果UE有有效的LAI，UE應(yīng)在combined attach procedure的消息中包含此IE（3G電路域中TMSI和LAI共同決定了用戶ID）TMSI status：TMSI狀態(tài)l如果UE沒有有效的TMSI，那么應(yīng)在combined a

18、ttach procedure的消息中包含該IEDRX parameter：DRX參數(shù)lUE向網(wǎng)絡(luò)側(cè)指明其DRX參數(shù)，只有UE需要DRA時(shí)，才攜帶此參數(shù)Mobile station classmark：移動(dòng)臺(tái)類別標(biāo)識(shí)l終端向網(wǎng)絡(luò)提供終端設(shè)備的相關(guān)信息，例如終端的功率，多頻帶的能力，測量能力，加密算法和多時(shí)隙的能力等信息的層3消息，在不同的層3消息中，終端上報(bào)不同的Classmark不完全相同，主要分為Classmark1，Classmark2，Classmark3三種Supported codecs：支持的語音編碼l如果UE支持SRVCC to GERAN or UTRAN，該IE指明UE支持

19、的語音編解碼Old P-TMSI signature：舊P-TMSI標(biāo)簽（combined attach中會(huì)用到？）l如果TIN指明了P-TMSI，且UE保存了一個(gè)有效的P-TMSI signature、P-TMSI和RAI，那么UE應(yīng)將此IE包含進(jìn)消息中。l在3G和EPS系統(tǒng)之間切換時(shí)，TIN保存P-TMSI，可以加快切換流程，或從P-TMSI獲得相關(guān)信息？lMME也可用此來查詢用戶的簽約信息LOGOATTACH ACCEPT消息消息IEIInformation ElementType/ReferencePresenceFormatLengthProtocol discriminatorPr

20、otocol discriminatorMV1/2Security header typeSecurity header typeMV1/2Attach accept message identityMessage typeMV1EPS attach resultEPS attach resultMV1/2Spare half octetSpare half octetMV1/2T3412 valueGPRS timerMV1TAI listTracking area identity listMLV7-97ESM message containerESM message containerM

21、LV-E2-n50GUTIEPS mobile identityOTLV1313Location area identificationLocation area identificationOTV623MS identityMobile identityOTLV7-1053EMM causeEMM causeOTV217T3402 valueGPRS timerOTV259T3423 valueGPRS timerOTV24AEquivalent PLMNsPLMN listOTLV5-4734Emergency Number ListEmergency Number ListOTLV5-E

22、PS attach result：EPS附著結(jié)果lEPS onlylCombined EPS/IMSI attachSpare half octet：This element is used in the description of EMM and ESM messages when an odd number of half octet type 1 information elements are used. This element is filled with spare bits set to zero and is placed in bits 5 to 8 of the oct

23、et unless otherwise specified.T3412 value：T3412的值Periodic TAU的定時(shí)器的值，網(wǎng)絡(luò)側(cè)為UE分配的值TAI list：TAI列表l網(wǎng)絡(luò)側(cè)為UE指定的TAI listGUTI：l如果UE指示的ID為IMSI、或?yàn)镚UTI非法，或是其它MME分配的GUTI，則服務(wù)MME將為UE分配新的GUTIT3402 value ：lT3402是在附著流程嘗試了5次失敗的情況下啟動(dòng)的，當(dāng)超時(shí)時(shí)，再次啟動(dòng)附著流程（TAU）流程（若不包含該IE，那么UE應(yīng)使用默認(rèn)值）T3423 value ：lExpires：T3412 expires while the U

24、E is in EMM-REGISTERED.NO-CELL-AVAILABLE and ISR is activated.lNormal stop：When entering state EMM-DEREGISTERED or when entering EMM-CONNECTED mode.lInitiate：Set TIN to P TMSIEquivalent PLMNs：l網(wǎng)絡(luò)側(cè)有等價(jià)PLMN，則通知Emergency number list：發(fā)送相同國家碼(MCC)的緊急呼叫號(hào)碼列表Location area identification：LAIl電路域中指明UE所在的LAI（co

25、mbined attach）ESM message container：lMME需要同時(shí)發(fā)送一個(gè)包含在ESM消息IE中的ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息來激活默認(rèn)承載EMM cause：EMM異常原因l當(dāng)attach失敗時(shí)，攜帶失敗原因值LOGOACCEPT COMPLETE消息消息IEIInformation ElementType/ReferencePresence Format LengthProtocol discriminatorProtocol discriminatorMV1/2Security header typeSe

26、curity header typeMV1/2Attach complete message identityMessage typeMV1ESM message containerESM message containerMLV-E2-ESM message container：lUE向網(wǎng)絡(luò)側(cè)報(bào)告其激活的承載LOGOATTACH REJECT消息消息IEIInformation ElementType/ReferencePresence Format LengthProtocol discriminatorProtocol discriminatorMV1/2Security header

27、typeSecurity header typeMV1/2Attach reject message identityMessage typeMV1EMM causeEMM causeMV178ESM message containerESM message containerOTLV-E4-ESM message container：l如果附著規(guī)程是因?yàn)槟J(rèn)承載創(chuàng)建失敗，或者ESM規(guī)程失敗等MME應(yīng)該在ATTACH REJECT消息中綁定一個(gè)包含在ESM消息IE中的PDN CONNECTIVITY REJECT消息。在這種情況下，EMM cause value應(yīng)被置為#19“ESM fail

28、ure”l否則，不包含該IELOGOTAU規(guī)程規(guī)程功能信令交互IE（information element）介紹LOGOTAU規(guī)程實(shí)現(xiàn)的功能規(guī)程實(shí)現(xiàn)的功能 UE進(jìn)入新的TA，向網(wǎng)絡(luò)側(cè)更新UE當(dāng)前的位置 周期性更新，UE周期性的報(bào)告一下當(dāng)前的位置 UE能力發(fā)生改變，更新到網(wǎng)絡(luò)側(cè)。 在EPS承載發(fā)生改變時(shí)，通知網(wǎng)絡(luò)側(cè)，哪些承載還在激活狀態(tài)。LOGOTAU規(guī)程的發(fā)起規(guī)程的發(fā)起 工作在EMM-REGISTERED狀態(tài)的UE可以通過向MME發(fā)送一個(gè)TRACKING AREA UPDATE REQUEST消息來啟動(dòng)TAU流程。 TAU發(fā)起的幾種場景：UE偵測到進(jìn)入一個(gè)不在之前注冊(cè)到的MME的TAI lis

29、t中的TA；Periodic TAU定時(shí)器T3412超時(shí)；UE進(jìn)入EMM-REGISTERED.NORMAL-SERVICE狀態(tài)，并且UEs TIN為“P-TMSI”UE接到底層發(fā)來的原因?yàn)椤發(fā)oad balancing TAU required”的RRC連接斷開的通知；UE在EMM-REGISTERED.NO-CELL-AVAILABLE狀態(tài)下，使EPS承載上下文（本地）無效，然后返回EMM-REGISTERED.NORMAL-SERVICE狀態(tài)；UE改變了UE core network capability information or the UE specific DRX parame

30、ter or both；UE從底層接收到一個(gè)“RRC 連接失敗”的通知，且沒有數(shù)據(jù)等待發(fā)送；UE在1xCS fallback后進(jìn)入S1 模式；LOGOTAU規(guī)程的信令交互規(guī)程的信令交互TA updating：Normal更新；combined TA/LA updating：同時(shí)更新TA和LA；combined TA/LA updating with IMSI attach：通過TAU注冊(cè)IMSI；periodic updating：周期性更新。LOGOIEIInformation ElementType/ReferencePresenceFormatLengthProtocol discrim

31、inatorProtocol discriminatorMV1/2Security header typeSecurity header typeMV1/2Tracking area update request message identityMessage typeMV1EPS update typeEPS update typeMV1/2NAS key set identifierASMENAS key set identifierMV1/2Old GUTI EPS mobile identityMLV12B-NAS key set identifierSGSNNAS key set i

32、dentifierOTV119Old P-TMSI signatureP-TMSI signatureOTV450Additional GUTIEPS mobile identityOTLV1355NonceUENonceOTV558UE network capabilityUE network capabilityOTLV4-1552Last visited registered TAITracking area identityOTV65CDRX parameterDRX parameterOTV3A-UE radio capability information update neede

33、dUE radio capability information update neededOTV157EPS bearer context statusEPS bearer context statusOTLV431MS network capabilityMS network capabilityOTLV4-1013Old location area identificationLocation area identificationOTV69-TMSI statusTMSI statusOTV111Mobile station classmark 2Mobile station clas

34、smark 2OTLV520Mobile station classmark 3Mobile station classmark 3OTLV2-3440Supported CodecsSupported Codec ListOTLV5-nTRACKING UPDATE UPDATE REQUEST消息消息EPS update type：lTA updating：Normal更新；lcombined TA/LA updating：同時(shí)更新TA和LA；lcombined TA/LA updating with IMSI attach： 通過TAU注冊(cè)IMSI；lperiodic updating：

35、周期性更新UE network capability：l當(dāng)UE網(wǎng)絡(luò)能力發(fā)生變化時(shí)，需包含該IEUE radio capability information：l當(dāng)UE無線能力發(fā)生變化時(shí)，需包含該IE，通知網(wǎng)絡(luò)側(cè)更新之EPS bear context status：l如果UE的承載上下文發(fā)生了變化，UE可用該IE向網(wǎng)絡(luò)側(cè)說明其仍處于激活狀態(tài)的EPS承載上下文。TMSI status：l在combined TAU規(guī)程中，如果UE沒有有效的TMSI，那么通過該IE指明。NAS key set identifierASME：l如果UE有一個(gè)EPS安全上下文，UE通過KSIASME指明，若網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)現(xiàn)有相

36、匹配的安全上下文，雙方就無須重新（鑒權(quán)）計(jì)算密鑰。l否則，該值設(shè)為“no key is available”。NAS key set identifierSGSN和NonceUE：l這兩個(gè)IE都是UE從GTRAN / UTRAN切換到 E_UTRAN過程時(shí)，用來產(chǎn)生mapped 安全上下文的LOGOTRACKING UPDATE UPDATE ACCEPT消息消息IEIInformation ElementType/ReferencePresenceFormatLengthProtocol discriminatorProtocol discriminatorMV1/2Security hea

37、der typeSecurity header typeMV1/2Tracking area update accept message identityMessage typeMV1EPS update resultEPS update resultMV1/2Spare half octetSpare half octetMV1/25AT3412 valueGPRS timerOTV250GUTIEPS mobile identityOTLV1354TAI listTracking area identity listOTLV8-9857EPS bearer context statusEP

38、S bearer context statusOTLV413Location area identificationLocation area identificationOTV623MS identityMobile identityOTLV7-1053EMM causeEMM causeOTV217T3402 valueGPRS timerOTV259T3423 valueGPRS timerOTV24AEquivalent PLMNsPLMN listOTLV5-478-NAS key set identifierASMENAS key set identifierOTV134Emergency Number ListEmergency Number ListOTLV5-EPS update result：lTA updatedlcombined TA/LA updatedlTA updated and ISR activatedlcombined TA/LA updated and ISR activatedNAS key set identifierASME：l從其它制式切換到E-UTRAN時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)向UE側(cè)指明其與UE共享的native 安全上下文的KSIEPS bear context status：網(wǎng)絡(luò)側(cè)向UE側(cè)指明其中為UE激活的EPS承載上下文。如果在TRAC