4G LTE Attach and EPS bearer setup procedure summary

原文參考: https://www.linkedin.com/pulse/4g-lte-attach-eps-bearer-setup-procedure-summary-anto-rahen-dhas-m/

LTE的Attach是每一個使用LTE UE一定會做的程序,意指UE對LTE核心網路進行註冊及認證,若沒有進行attach是沒有辦法進行任何的資料傳輸,但是要傳輸資料,除了Attach之外還要進行EPS Bearer Activation。故伴隨而來的就是要建立EPS Bearer

  1. UE send “Attach Request”to eNB
    1. initial attach: UE send IMSI
    2. repeated attach: UE send GUTI (Globally Unique Temporary Identifier)
      (當UE連接到LTE網絡之前,GUTI就像MME提供的臨時身份一樣)

 

  1. eNB 決定向哪個MME發送請求
    1. 可以通過輪詢方法來選擇MME
    2. 可以與DNS服務器聯繫以查找MME。然後,eNB將“Attach Request”轉發給選定的MME。

 

  1. MME 請求HSS進行身份驗證 藉由 “Attach Request” message & Serving network ID (SN ID)
     SN ID = MCC + MNC
    1. HSS 產生 “Authentication Vectors (RAND, AUTN, XRES, Kasme)”
    2. UE 產生 “Authentication Vectors (RAND, AUTN, RES, Kasme)”
    3. MME比較從HSS接收到的XRES和從UE接收到的RES,以對UE進行身份驗證。

 

  1. (假設驗證成功) MME向HSS發出update location request(ULR),包括UE的IMSI和MME的主機名
    1. HSS更新位置寄存器以反映UE位於該MME中。
    2. 如果存在舊的MME條目,則將觸發HSS發送 cancel location request(CLR)給舊的MME

 

  1. HSS 藉由 update location answer(ULA)消息將UE的訂閱信息轉發給MME。
    1. 例如:此訂戶可以使用此QOS訪問此數據網絡,並使用該QOS訪問該數據網絡。
      訂閱信息中將包含類似該信息的內容。

 

  1. 建立 session request from MME to S-GW
    1. 在DNS查詢的幫助下進行S-GW和P-GW選擇(如DNS服務器過程中的NAPTR記錄)
      NAPTR = Naming Authority Pointer
    2. MME將Create session request 轉發到選定的S-GW,包括迄今為止為EPS bearer選擇的APN和QoS設置。

 

  1. S-GW將從MME接收到的create session request轉發到指示的P-GW
    1. 該請求將包括此請求的bearer的S-GW IP地址和所選Tunnel End Point ID(TEID),APN和QoS設置。

 

  1. P-GW將請求的APN和QoS設置作為輸入(這2個輸入可能來自handset 或HSS)
    1. P-GW使用PCRF檢查後,為EPS bearer 選擇QoS,並在響應中將其與TEID一起發送給S5 bearer 。
    2. P-GW也藉由 create session response 為UE分配IP。現在,S5 bearer 被認為已建立。
      (已建立EPS bearer 的三個分支之一)
    3. UE的邏輯默認gateway 是P-GW。Create session response 將分配UE的IP地址,QoS和APN for a data session, 可以藉由 wireshark traces 檢查
    4. P-GW是獨裁者(dictator ),因為它可以直接與PCRF,OCS通信。
    5. PCRF可以根據written policies來決定QoS,例如:在繁忙時段為用戶分配較小的速度,或者在較少流量時間內為用戶分配較大的速度。
    6. 然後,S-GW將create session response發到MME

 

  1. MME 藉由 eNB 將用戶的IP信息以“Attach Accept”消息的形式發送給UE
    1. 在同一數據包中,它將“Initial Context setup request”發送到eNB
    2. MME 紀錄 eNB、S-GW的IP和TEID。
    3. eNB將“Attach Accept”作為RRC message的一部分轉發到UE,並且還將包括bearer identifier (RB ID)到UE。

 

  1. 在創建 radio beare之後,UE確認來自eNB的R​​RC message
    1. UE發送Attach Complete消息以確認並接受Attach Accept消息。 (這將轉發到MME。)
    2. 在發送給MME的Attach Complet中,eNB還發送“Initial context setup response”消息,該消息包括用於與S-GW建立S1-U bearer 的TEID和IP地址

 

  1. MME發送Modify Bearer Request消息到S-GW
    1. 這包括eNB的IP地址和TEID信息。
    2. S-GW 藉由 S1-U Bearer 以及EPS Bearer  完成確認。
    3. UE能夠經由P-GW與PDN交換數據
    4. Modify Bearer Request是基本附加過程中的最後一條消息。因此,成功創建了3條腿。
      1. UE和eNodeB之間的Uu
      2. eNodeB和S-GW之間的S1-U
      3. S-GW和P-GW之間的S5

 

快速總結

  1. UE asks to connect to the network (Attach request)
  2. MME and HSS authenticate the UE (Authentication Vectors (RAND, AUTN, XRES, Kasme))
  3. MME ask S-GW and P-GW to setup the data session (create session request, Create session response)
  4. MME forwards the session details to UE (Attach Accept)
  5. Final Acknowledgments and bearer setup (UE, EnodeB Acknowledges and MME send the Modify Bearer Request)

 

補充說明

我們剛剛構建了EPS bearer。 S-GW和P-GW之間的S5 bearer,eNB和S-GW之間的S1-U bearer以及UE和eNodeB之間的RB(Radio Bearer)。 S1-U和RB承載組合在一起稱為RAB(Radio Access Bearer),只要用戶處於ECM空閒狀態,就可以斷開連接。 但是S5 Bearer不會隨時斷開連接。 因為您仍然需要IP地址,並且P-GW仍然需要了解您,並且您仍然需要從IMS語音或VOIP PSTN網絡接收呼叫,或者您需要從任何服務器接收推送電子郵件。 每當您聽到“ bearer”一詞時,請考慮user plane path or connection。

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