EPC網(wǎng)絡(luò)中的E-UTRAN到UTRAN_Iu_模式RAT間切換過(guò)程(MME與S4_SGSN互操作)

1、本帖翻譯自TS23.401的9.1.1E-UTRAN到UTRAN Iu 模式RAT間切換章節(jié)。  在E-UTRAN與S4 SGSN進(jìn)行互操作之前，MME需要判斷與之互操作的SGSN是否為S4 SGSN。如果MME與SGSN之間的接口消息的GTP版本為GTPv2，則與MME互操作的SGSN為S4 SGSN。1.1E-UTRAN到UTRAN Iu 模式RAT間切換必要條件：UE處于ECM-CONNECTED狀態(tài) (E-UTRAN模式)1.1.1準(zhǔn)備階段1. 源eNodeB決定將UE切換到UTRAN Iu模式并發(fā)起切換流程。此時(shí)上、下行數(shù)據(jù)的傳輸路徑為UE和源eNodeB間的承載

2、；源eNodeB到S-GW和P-GW的GTP隧道。2. 源eNodeB發(fā)送Handover Required (S1 AP Cause, Target RNC Identifier, Source eNodeB Identifier, Source to Target Transparent Container)消息傳給源MME，請(qǐng)求核心網(wǎng)在目標(biāo)RNC，SGSN和S-GW建立承載資源。這些將被用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的承載由目標(biāo)SGSN確定（見(jiàn)下面第七步）。3. 源MME通過(guò)'Target RNC Identifier'信元判斷切換請(qǐng)求為到UTRAN Iu的RAT間切換，發(fā)起Handove

3、r resource allocation流程。MME向目標(biāo)SGSN發(fā)送Forward Relocation Request (IMSI, Target Identification, MM Context, PDN連接s, MME Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, MME Address for Control plane, Source to Target Transparent Container, RAN Cause，ISR Supported，TI(s) 消息。如果源MME能夠?yàn)閁E激活I(lǐng)SR，則ISR Supported信息

4、被設(shè)置。當(dāng)ISR被激活，并且Target Identification確定服務(wù)于目標(biāo)側(cè)的SGSN，此消息應(yīng)被發(fā)送到該SGSN。源MME發(fā)送源側(cè)所有的PDN連接上下文到目標(biāo)SGSN。PDN連接上下文中包含APN、地址、控制面S-GW的上行隧道參數(shù)和一個(gè)EPS承載上下文的列表。EPS承載上下文中包含S-GW和P-GW用戶面地址和上行用戶面TEID。RAN Cause指示從源eNodeB收到S1 AP原因值。目標(biāo)側(cè)SGSN一一映射EPS承載到PDP上下文，并且映射一個(gè)EPS承載的EPS承載QOS參數(shù)值到一個(gè)承載上下文的pre-Rel-8 QoS參數(shù)值，具體映射方式參見(jiàn)9.2.1.1。PDP上下文的優(yōu)

5、先通過(guò)目標(biāo)核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)完成，如目標(biāo)側(cè)SGSN。MM上下文包含安全相關(guān)的信息。4. 目標(biāo)SGSN決定是否切換S-GW，例如：因?yàn)镻LMN發(fā)生改變可能需要切換S-GW。如果需要切換， SGSN選擇目標(biāo)S-GW(參見(jiàn)5.2.2節(jié)“S-GW 選擇”)并向目標(biāo)S-GW發(fā)送Bearer Request message (IMSI, SGSN Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, SGSN Address for Control plane, P-GW address(es) for user plane, P-GW UL TEID(s) for user

6、 plane, P-GW address(es) for control plane, and P-GW TEID(s) for control plane, the Protocol Type over S5/S8)消息。提供給S-GW的是被用于S5/S8接口的協(xié)議類型。目標(biāo)SGSN按照源側(cè)發(fā)送的PDP上下文順序創(chuàng)建EPS承載上下文，對(duì)創(chuàng)建失敗的EPS承載上下文，目標(biāo)SGSN需要將其去激活。4a. 目標(biāo)S-GW分配本地資源，并向目標(biāo)SGSN返回Create Bearer Response (S-GW address(es) for user plane, S-GW UL TEID(s) fo

7、r user plane, S-GW Address for control plane, S-GW TEID for control plane)消息。5.  目標(biāo)SGSN發(fā)送Relocation Request (UE Identifier, Cause, CN Domain Indicator, Integrity protection information (i.e. IK and allowed Integrity Protection algorithms), Encryption information (i.e. CK和允許使用的加密算法), RAB to

8、 be setup list, Source to Target Transparent Container)消息，請(qǐng)求目標(biāo)RNC建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源(RABs)。對(duì)于每一個(gè)被請(qǐng)求建立的RAB，RAB to be Setup應(yīng)該包含諸如：RAB ID，RAB parameters, Transport Layer Address, and Iu Transport Association等信息。RAB ID信元對(duì)應(yīng)NSAPI的值，RAB parameter信元對(duì)應(yīng)QoS參數(shù)，Transport Layer Address對(duì)應(yīng)S-GW用戶面地址(使用Direct Tunnel)或者SGSN地址(In

9、direct Tunnel)，Iu Transport Association分別對(duì)應(yīng)S-GW或者SGSN的上行用戶面TEID。將加密和安全保護(hù)密鑰傳遞到目標(biāo)RNC保證在新的RAT/模式的目標(biāo)小區(qū)的業(yè)務(wù)連續(xù)性而不用發(fā)起新的AKA (Authentication and Key Agreement)流程。目標(biāo)RNC發(fā)送到UE的信息包含在透?jìng)鞯娜萜髦型ㄟ^(guò)RRC消息(Relocation Command消息中或者h(yuǎn)andover completion消息之后)傳到UE。如果RAB創(chuàng)建成功，為RAB分配的無(wú)線和Iu接口用戶面資源都需要保留。當(dāng)從源MME接收，原因值指示為RAN原因值。Source RN

10、C to Target RNC Transparent Container包含從源eNodeB接收到的來(lái)自Source to Target Transparent Container的值。5a. 目標(biāo)RNC分配資源并向目標(biāo)SGSN發(fā)送Relocation Request Acknowledge(Target to Source Transparent Container, RABs setup list, RABs failed to setup list)消息返回應(yīng)用參數(shù)。目標(biāo)RNC做好從S-GW或者目標(biāo)SGSN(Indirect Tunnel)在已經(jīng)建立的RAB上接收GTP分組數(shù)據(jù)單元的準(zhǔn)

11、備。每一個(gè)RAB都對(duì)應(yīng)一對(duì)Transport Layer Address和Iu Transport Association。其中Transport Layer Address對(duì)應(yīng)RNC用戶面地址，Iu Transport Association對(duì)應(yīng)目標(biāo)RNC下行用戶面TEID(Tunnel Endpoint Identifie)。6. 如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)采用'Indirect Forwarding'的方式且S-GW發(fā)生切換，目標(biāo)SGSN向目標(biāo)S-GW發(fā)送Create Bear Request  (Cause, Target RNC Address and TEID

12、(s) for DL user plane)消息給S-GW。如果采用間接傳輸且Direct Tunnel不被使用，目標(biāo)SGSN發(fā)Create Bearer Request (Cause, SGSN Address and TEID(s) for DL user plane)消息給目標(biāo)S-GW。Cause指示目標(biāo)S-GW創(chuàng)建數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道。6a. 目標(biāo)S-GW向目標(biāo)SGSN發(fā)送Create Bear Response (Cause, Serving GW Address(es), S-GW DL TEID(s) 消息。Serving GW Address(es)為目標(biāo)S-GW創(chuàng)建的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道的A

13、ddress(es)。S-GW DL TEID(s)為目標(biāo)S-GW創(chuàng)建的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道的隧道端點(diǎn)標(biāo)識(shí)。7. SGSN向源MME發(fā)送Forward Relocation Response (Cause, SGSN Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, SGSN Address for Control Plane, Target to Source Transparent Container, cause, RAB Setup Information, Additional RAB Setup Information, Address(es) a

14、nd TEID(s) for User Traffic Data Forwarding, S-GW change indication)消息. S-GW change indication指示源MME目標(biāo)側(cè)選擇了新的S-GW。'Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding' 定義了目標(biāo)側(cè)分配用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的用戶面信息：- 如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)采用'Direct Forwarding'方式，或如果采用'Indirect Forwarding'和Direct Tunnel且S-GW不切換，則&

15、#39;Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding'信元對(duì)應(yīng)步驟5a中RNC分配的下行GTP GTP-U tunnel endpoint參數(shù)。- 如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)采用 'Indirect Forwarding' 和Direct Tunnel方式且S-GW切換，則'Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding' 信元對(duì)應(yīng)步驟6a S-GW分配的下行GTP GTP-U tunnel endpoint參數(shù)。- 如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不采用

16、'Indirect Forwarding'和Direct Tunnel方式，且S-GW不切換，則'Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding'信元對(duì)應(yīng)SGSN分配的DL GTP-U tunnel endpoint參數(shù)。- 如果采用'Indirect Forwarding'，而不采用Direct Tunnel，且S-GW切換了，則'Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding'信元對(duì)應(yīng)步驟6a目標(biāo)

17、S-GW分配的DL GTP-U tunnel endpoint參數(shù).8. 如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不采用"Indirect Forwarding"方式，源MME向S-GW發(fā)送Create Bearer Request (Cause, Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding (參見(jiàn)步驟7), EPS Bearer ID(s)消息請(qǐng)求S-GW創(chuàng)建數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道。Cause指示該消息用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。間接轉(zhuǎn)發(fā)可以通過(guò)S-GW實(shí)現(xiàn)，此S-GW和作為UE用戶面錨點(diǎn)的S-GW可以是不同的。8a. S-GW創(chuàng)建數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道資源，向源MME發(fā)送Create B

18、earer Response (Cause, S-GW Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding)消息返回創(chuàng)建的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道相關(guān)參數(shù)，Serving GW Address(es)為S-GW創(chuàng)建的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道的Address(es)。S-GW DL TEID(s)為S-GW創(chuàng)建的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)隧道的隧道端點(diǎn)標(biāo)識(shí)。如果S-GW不支持?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，則S-GW返回相應(yīng)的原因值，響應(yīng)消息中不包含S-GW Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding信元。1.1.2執(zhí)行階段源eNodeB繼續(xù)接收上下行用戶面PDU。1. 

19、; 源MME發(fā)送Handover Command (Target to Source Transparent Container, Bearers Subject to Data Forwarding List)消息，通知eNodeB切換準(zhǔn)備階段完成。當(dāng)采用'Direct Forwarding'，Bearers Subject to Data forwarding list"信元可以被包含在此消息中，它將成為在準(zhǔn)備階段目標(biāo)側(cè)的一個(gè)'Address(es) and TEID(s) for user traffic data forwarding'

20、;的列表（參見(jiàn)準(zhǔn)備階段步驟7），或者當(dāng)采用'Indirect Forwarding'，可從準(zhǔn)備階段的步驟8a中接收參數(shù)。對(duì)"Bearers Subject to Data Forwarding List"中包含的承載，eNodeB開(kāi)始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)可以直接傳遞到目標(biāo)RNC或者經(jīng)過(guò)S-GW再傳遞到目標(biāo)RNC，轉(zhuǎn)發(fā)方式由源MME和/或目標(biāo)SGSN在準(zhǔn)備階段決定。2. 源eNodeB通過(guò)HO from E-UTRAN Command消息向UE發(fā)送切換到目標(biāo)的指令。準(zhǔn)備階段目標(biāo)RNC建立的無(wú)線參數(shù)在該消息中透?jìng)鞯経E。信令消息細(xì)節(jié)參考TS 36.300。在從包

21、含the Handover Command消息的E-UTRAN Command消息中接收到HO后， UE基于NSAPI和將掛起的用戶面數(shù)據(jù)的上行傳輸，把bearer IDs與各自的RAB關(guān)聯(lián)。3. 空。4. UE移動(dòng)到目標(biāo)UTRAN Iu(3G)系統(tǒng)并根據(jù)步驟2傳遞的參數(shù)執(zhí)行切換。除了將本地保存的承載標(biāo)識(shí)和NSAPI進(jìn)行關(guān)聯(lián)外，其他操作和3GPP TS 43.129 5.2.2.2章節(jié)步驟6和8一致。UE只對(duì)目標(biāo)RNC分配了無(wú)線資源的NSAPI續(xù)傳用戶數(shù)據(jù)。5. 如果和UE交互RNC-ID + S-RNTI成功，目標(biāo)RNC發(fā)送Relocation Complete消息通知目標(biāo)SGSN UE從E

22、-UTRAN到RNC的切換完成。收到消息后，SGSN準(zhǔn)備從目標(biāo)RNC接收數(shù)據(jù)，并將收到的數(shù)據(jù)包直接傳遞到S-GW。6. 目標(biāo)SGSN在獲知UE已經(jīng)在目標(biāo)側(cè)接入后，向源MME發(fā)送Forward Relocation Complete(ISR Activated，S-GW changed)消息通知切換完成。ISR Activated指示源MME維持UE上下文并且激活I(lǐng)SR，只有當(dāng)S-GW不變時(shí)才能激活I(lǐng)SR。源MME發(fā)送消息確認(rèn)切換完成消息，同時(shí)源MME啟動(dòng)定時(shí)器用于釋放源eNodeB和S-GW(如果S-GW發(fā)生切換)資源(通常在收到HSS Cancel Location消息時(shí)釋放)。當(dāng)定時(shí)器超時(shí)

23、且目標(biāo)SGSN沒(méi)有指示ISR沒(méi)有激活時(shí)，源MME釋放UE所有的承載資源，如果S-GW發(fā)生改變且定時(shí)器超時(shí)，源MME發(fā)送Delete Bearer Request (Cause, TEID)到S-GW來(lái)刪除承載資源，Cause指示S-GW不向P-GW發(fā)起承載刪除流程。如果指示S-GW改變且激活了ISR，Case仍然只是S-GW向另一源側(cè)核心網(wǎng)元發(fā)送消息釋放承載資源。7. 目標(biāo)SGSN完成切換，向S-GW發(fā)送Update Bear Request (SGSN Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, NSAPI(s), SGSN Address f

24、or Control Plane, SGSN Address(es) and TEID(s) for User Traffic for the accepted EPS bearers (in case Direct Tunnel is not used) or RNC Address(es) and TEID(s) for User Traffic for the accepted EPS bearers (in case Direct Tunnel is used), P-GW addresses and TEIDs (for GTP-based S5/S8) or GRE keys (f

25、or PMIP-based S5/S8) at the P-GW(s) for uplink traffic and RAT type, ISR Activated)消息，通知S-GW(如果S-GW發(fā)生切換則是目標(biāo)S-GW)目標(biāo)SGSN開(kāi)始管理UE所有的EPS承載上下文。如果P-GW請(qǐng)求過(guò)UE位置信息（取決于UE上下文），在這條消息中SGSN也包含用戶位置信息。ISR Activated用于通知S-GW UE在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)激活I(lǐng)SR，且僅在S-GW沒(méi)改變時(shí)。如果Update PDP Context Request消息中沒(méi)有指示ISR Activated，S-GW釋放本地保留的ISR資源，并發(fā)送De

26、lete Bearer Request到另外一核心網(wǎng)元釋放保留的承載資源。SGSN通過(guò)觸發(fā)Bearer Context deactivation流程來(lái)釋放沒(méi)被接受的EPS承載上下文。如果S-GW接收一個(gè)沒(méi)被接受的承載下行包，S-GW丟掉此包并且不發(fā)下行數(shù)據(jù)通知給SGSN。8. S-GW(如果S-GW發(fā)生切換則是目標(biāo)S-GW)可能向P-GW發(fā)送Update Bearer Request消息更新信息例如：S-GW切換，RAT類型變化(用于計(jì)費(fèi))等。如果存在步驟7，S-GW在消息中包含用戶位置信息信元。收到消息后P-GW必須向S-GW發(fā)送Update Bearer Response消息進(jìn)行確認(rèn)。對(duì)于

27、S-GW發(fā)生切換，甚至對(duì)沒(méi)被接受的承載，S-GW在S5/S8分配下行TEIDs。P-GW必須用Update Bearer Response確認(rèn)相應(yīng)請(qǐng)求。在S-GW切換的情況下，P-GW更新PDP上下文相關(guān)域的內(nèi)容，并向S-GW發(fā)送Update Bearer Response (P-GW address and TEID, MSISDN, etc.)消息。如果P-GW保存UE的MSISDN，MSISDN需要包含在響應(yīng)消息傳給S-GW。如果使用了PCC架構(gòu)，P-GW通知PCRF變化信息，例如：RAT類型。9. S-GW(如果S-GW發(fā)生切換則是目標(biāo)S-GW)向目標(biāo)SGSN發(fā)送Update Bearer Response (Cause, S-GW Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, S-GW Address for Control Plane, Protocol Configurat