EPC网络中的E-UTRAN到UTRAN_Iu_模式RAT间切换过程(MME与S4_SGSN互操作)

1、本帖翻译自TS23.401的9.1.1E-UTRAN到UTRAN Iu 模式RAT间切换章节。  在E-UTRAN与S4 SGSN进行互操作之前，MME需要判断与之互操作的SGSN是否为S4 SGSN。如果MME与SGSN之间的接口消息的GTP版本为GTPv2，则与MME互操作的SGSN为S4 SGSN。1.1E-UTRAN到UTRAN Iu 模式RAT间切换必要条件：UE处于ECM-CONNECTED状态 (E-UTRAN模式)1.1.1准备阶段1. 源eNodeB决定将UE切换到UTRAN Iu模式并发起切换流程。此时上、下行数据的传输路径为UE和源eNodeB间的承载

2、；源eNodeB到S-GW和P-GW的GTP隧道。2. 源eNodeB发送Handover Required (S1 AP Cause, Target RNC Identifier, Source eNodeB Identifier, Source to Target Transparent Container)消息传给源MME，请求核心网在目标RNC，SGSN和S-GW建立承载资源。这些将被用于数据转发的承载由目标SGSN确定（见下面第七步）。3. 源MME通过'Target RNC Identifier'信元判断切换请求为到UTRAN Iu的RAT间切换，发起Handove

3、r resource allocation流程。MME向目标SGSN发送Forward Relocation Request (IMSI, Target Identification, MM Context, PDN连接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能够为UE激活ISR，则ISR Supported信息

4、被设置。当ISR被激活，并且Target Identification确定服务于目标侧的SGSN，此消息应被发送到该SGSN。源MME发送源侧所有的PDN连接上下文到目标SGSN。PDN连接上下文中包含APN、地址、控制面S-GW的上行隧道参数和一个EPS承载上下文的列表。EPS承载上下文中包含S-GW和P-GW用户面地址和上行用户面TEID。RAN Cause指示从源eNodeB收到S1 AP原因值。目标侧SGSN一一映射EPS承载到PDP上下文，并且映射一个EPS承载的EPS承载QOS参数值到一个承载上下文的pre-Rel-8 QoS参数值，具体映射方式参见9.2.1.1。PDP上下文的优

5、先通过目标核心网节点完成，如目标侧SGSN。MM上下文包含安全相关的信息。4. 目标SGSN决定是否切换S-GW，例如：因为PLMN发生改变可能需要切换S-GW。如果需要切换， SGSN选择目标S-GW(参见5.2.2节“S-GW 选择”)并向目标S-GW发送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。提供给S-GW的是被用于S5/S8接口的协议类型。目标SGSN按照源侧发送的PDP上下文顺序创建EPS承载上下文，对创建失败的EPS承载上下文，目标SGSN需要将其去激活。4a. 目标S-GW分配本地资源，并向目标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.  目标SGSN发送Relocation Request (UE Identifier, Cause, CN Domain Indicator, Integrity protection information (i.e. IK and allowed Integrity Protection algorithms), Encryption information (i.e. CK和允许使用的加密算法), RAB to

8、 be setup list, Source to Target Transparent Container)消息，请求目标RNC建立无线网络资源(RABs)。对于每一个被请求建立的RAB，RAB to be Setup应该包含诸如：RAB ID，RAB parameters, Transport Layer Address, and Iu Transport Association等信息。RAB ID信元对应NSAPI的值，RAB parameter信元对应QoS参数，Transport Layer Address对应S-GW用户面地址(使用Direct Tunnel)或者SGSN地址(In

9、direct Tunnel)，Iu Transport Association分别对应S-GW或者SGSN的上行用户面TEID。将加密和安全保护密钥传递到目标RNC保证在新的RAT/模式的目标小区的业务连续性而不用发起新的AKA (Authentication and Key Agreement)流程。目标RNC发送到UE的信息包含在透传的容器中通过RRC消息(Relocation Command消息中或者handover completion消息之后)传到UE。如果RAB创建成功，为RAB分配的无线和Iu接口用户面资源都需要保留。当从源MME接收，原因值指示为RAN原因值。Source RN

10、C to Target RNC Transparent Container包含从源eNodeB接收到的来自Source to Target Transparent Container的值。5a. 目标RNC分配资源并向目标SGSN发送Relocation Request Acknowledge(Target to Source Transparent Container, RABs setup list, RABs failed to setup list)消息返回应用参数。目标RNC做好从S-GW或者目标SGSN(Indirect Tunnel)在已经建立的RAB上接收GTP分组数据单元的准

11、备。每一个RAB都对应一对Transport Layer Address和Iu Transport Association。其中Transport Layer Address对应RNC用户面地址，Iu Transport Association对应目标RNC下行用户面TEID(Tunnel Endpoint Identifie)。6. 如果数据转发采用'Indirect Forwarding'的方式且S-GW发生切换，目标SGSN向目标S-GW发送Create Bear Request  (Cause, Target RNC Address and TEID

12、(s) for DL user plane)消息给S-GW。如果采用间接传输且Direct Tunnel不被使用，目标SGSN发Create Bearer Request (Cause, SGSN Address and TEID(s) for DL user plane)消息给目标S-GW。Cause指示目标S-GW创建数据转发隧道。6a. 目标S-GW向目标SGSN发送Create Bear Response (Cause, Serving GW Address(es), S-GW DL TEID(s) 消息。Serving GW Address(es)为目标S-GW创建的数据转发隧道的A

13、ddress(es)。S-GW DL TEID(s)为目标S-GW创建的数据转发隧道的隧道端点标识。7. SGSN向源MME发送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目标侧选择了新的S-GW。'Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding' 定义了目标侧分配用于数据转发的用户面信息：- 如果数据转发采用'Direct Forwarding'方式，或如果采用'Indirect Forwarding'和Direct Tunnel且S-GW不切换，则&

15、#39;Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding'信元对应步骤5a中RNC分配的下行GTP GTP-U tunnel endpoint参数。- 如果数据转发采用 'Indirect Forwarding' 和Direct Tunnel方式且S-GW切换，则'Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding' 信元对应步骤6a S-GW分配的下行GTP GTP-U tunnel endpoint参数。- 如果数据转发不采用

16、'Indirect Forwarding'和Direct Tunnel方式，且S-GW不切换，则'Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding'信元对应SGSN分配的DL GTP-U tunnel endpoint参数。- 如果采用'Indirect Forwarding'，而不采用Direct Tunnel，且S-GW切换了，则'Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding'信元对应步骤6a目标

17、S-GW分配的DL GTP-U tunnel endpoint参数.8. 如果数据转发不采用"Indirect Forwarding"方式，源MME向S-GW发送Create Bearer Request (Cause, Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding (参见步骤7), EPS Bearer ID(s)消息请求S-GW创建数据转发隧道。Cause指示该消息用于数据转发。间接转发可以通过S-GW实现，此S-GW和作为UE用户面锚点的S-GW可以是不同的。8a. S-GW创建数据转发隧道资源，向源MME发送Create B

18、earer Response (Cause, S-GW Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding)消息返回创建的数据转发隧道相关参数，Serving GW Address(es)为S-GW创建的数据转发隧道的Address(es)。S-GW DL TEID(s)为S-GW创建的数据转发隧道的隧道端点标识。如果S-GW不支持数据转发，则S-GW返回相应的原因值，响应消息中不包含S-GW Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding信元。1.1.2执行阶段源eNodeB继续接收上下行用户面PDU。1. 

19、; 源MME发送Handover Command (Target to Source Transparent Container, Bearers Subject to Data Forwarding List)消息，通知eNodeB切换准备阶段完成。当采用'Direct Forwarding'，Bearers Subject to Data forwarding list"信元可以被包含在此消息中，它将成为在准备阶段目标侧的一个'Address(es) and TEID(s) for user traffic data forwarding'

20、;的列表（参见准备阶段步骤7），或者当采用'Indirect Forwarding'，可从准备阶段的步骤8a中接收参数。对"Bearers Subject to Data Forwarding List"中包含的承载，eNodeB开始数据转发。转发的数据可以直接传递到目标RNC或者经过S-GW再传递到目标RNC，转发方式由源MME和/或目标SGSN在准备阶段决定。2. 源eNodeB通过HO from E-UTRAN Command消息向UE发送切换到目标的指令。准备阶段目标RNC建立的无线参数在该消息中透传到UE。信令消息细节参考TS 36.300。在从包

21、含the Handover Command消息的E-UTRAN Command消息中接收到HO后， UE基于NSAPI和将挂起的用户面数据的上行传输，把bearer IDs与各自的RAB关联。3. 空。4. UE移动到目标UTRAN Iu(3G)系统并根据步骤2传递的参数执行切换。除了将本地保存的承载标识和NSAPI进行关联外，其他操作和3GPP TS 43.129 5.2.2.2章节步骤6和8一致。UE只对目标RNC分配了无线资源的NSAPI续传用户数据。5. 如果和UE交互RNC-ID + S-RNTI成功，目标RNC发送Relocation Complete消息通知目标SGSN UE从E

22、-UTRAN到RNC的切换完成。收到消息后，SGSN准备从目标RNC接收数据，并将收到的数据包直接传递到S-GW。6. 目标SGSN在获知UE已经在目标侧接入后，向源MME发送Forward Relocation Complete(ISR Activated，S-GW changed)消息通知切换完成。ISR Activated指示源MME维持UE上下文并且激活ISR，只有当S-GW不变时才能激活ISR。源MME发送消息确认切换完成消息，同时源MME启动定时器用于释放源eNodeB和S-GW(如果S-GW发生切换)资源(通常在收到HSS Cancel Location消息时释放)。当定时器超时

23、且目标SGSN没有指示ISR没有激活时，源MME释放UE所有的承载资源，如果S-GW发生改变且定时器超时，源MME发送Delete Bearer Request (Cause, TEID)到S-GW来删除承载资源，Cause指示S-GW不向P-GW发起承载删除流程。如果指示S-GW改变且激活了ISR，Case仍然只是S-GW向另一源侧核心网元发送消息释放承载资源。7. 目标SGSN完成切换，向S-GW发送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发生切换则是目标S-GW)目标SGSN开始管理UE所有的EPS承载上下文。如果P-GW请求过UE位置信息（取决于UE上下文），在这条消息中SGSN也包含用户位置信息。ISR Activated用于通知S-GW UE在目标网络激活ISR，且仅在S-GW没改变时。如果Update PDP Context Request消息中没有指示ISR Activated，S-GW释放本地保留的ISR资源，并发送De

26、lete Bearer Request到另外一核心网元释放保留的承载资源。SGSN通过触发Bearer Context deactivation流程来释放没被接受的EPS承载上下文。如果S-GW接收一个没被接受的承载下行包，S-GW丢掉此包并且不发下行数据通知给SGSN。8. S-GW(如果S-GW发生切换则是目标S-GW)可能向P-GW发送Update Bearer Request消息更新信息例如：S-GW切换，RAT类型变化(用于计费)等。如果存在步骤7，S-GW在消息中包含用户位置信息信元。收到消息后P-GW必须向S-GW发送Update Bearer Response消息进行确认。对于

27、S-GW发生切换，甚至对没被接受的承载，S-GW在S5/S8分配下行TEIDs。P-GW必须用Update Bearer Response确认相应请求。在S-GW切换的情况下，P-GW更新PDP上下文相关域的内容，并向S-GW发送Update Bearer Response (P-GW address and TEID, MSISDN, etc.)消息。如果P-GW保存UE的MSISDN，MSISDN需要包含在响应消息传给S-GW。如果使用了PCC架构，P-GW通知PCRF变化信息，例如：RAT类型。9. S-GW(如果S-GW发生切换则是目标S-GW)向目标SGSN发送Update Bearer Response (Cause, S-GW Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, S-GW Address for Control Plane, Protocol Configurat