LTE移动性管理培训

1、 LTE移动性管理基础介绍日期：2010-04-14学习完此课程，您将会：掌握LTE移动性管理的一些重要参数掌握LTE移动性管理的状态迁移掌握附着、TAU、HO与2/3G流程的区别了解LTE安全相关的知识目 标EMM相关概念介绍EMM状态迁移EMM相关流程介绍安全管理介绍内容提要EMM相关概念介绍EMM状态迁移EMM相关流程介绍安全管理介绍内容提要SAE的网络逻辑架构 全IP 网络结构扁平化 媒体面控制面分离 与传统网络互通EPC的网络架构演进移动性管理部分MMESGW用户面传输部分进行功能演进，能处理GTPV2消息PGW进行功能演进，能支持用户HSSEMM中的一些基本概念P-TMSI由MME

2、分配在MME内标识UENRI LengthMME Group IDMME组标识，标识该MME所在的组NRI值MME Code标识一个组内的MME标识MMEGIMMECM-TMSIEMM中的一些基本概念MME Identifier，MMEI = MMEGI + MMECMMEIGUMMEIGUTIGlobally Unique MME Identifier， GUMMEI = MCC + MNC + MMEIGlobally Unique Temporary Identity GUTI = GUMMEI + M-TMSIS-TMSIMME用来寻呼MS， S-TMSI = MMEC + M-TMS

3、IEMM中的一些基本概念由一系列的TAI组成的列表Tracking Area Identity，SAE网络中区域管理的最小单位，类似于LAITAITAI ListeNB S1-AP UE IDeNB中在S1-MME参考点标识UE的临时标识，在eNB的每个S1-MME参考点实例中唯一。MME S1-AP UE IDMME中在S1-MME参考点标识UE的临时标识，在MME的每个S1-MME参考点实例中唯一。 EMM中的一些基本概念SGSN的选择功能MME的选择功能 在跨局附着流程或TAU/RAU中， MME根据old GUTI组成一个mmegi.mme.epc.mnc. mcc.3gppnetwo

4、格式的域名进行查找MME的地址在跨局Handover中，MME根据Target ID组成一个eNodeBID.mnc. 格式的域名进行查找；在跨局附着流程或TAU/RAU中，根据old RAI/Old PTMSI（可能根据Old GUTI得到）组成NRI(NRI).RAC(RAC).LAC(LAC). mnc. 格式的域名进行查找； 在跨局Handover中， MME根据Target ID组成一个RNCID.mnc. 格式的域名； EMM中的一些基本概念SGW的选择功能

5、（与TAI有关）PGW的选择功能（与APN有关）UE发起附着流程或PDN Connectivity Request后，MME开始创建默认承载，MME根据用户签约信息或APN选择PDN-GW。 首先从签约信息中获取PGW Address，如果获取不到时，根据APN和S5/S8接口类型构造。若PDN GW S5/S8的协议类型为GTP，则FQDN形如：x-3gpp-pgw:x-s8-gtp. ；若协议类型为MIP，则FQDN形如：x-3gpp-pgw:x-s8-pmip. UE发起附着流程或PDN Connectivity Request后，以及TAU中 SGW改变流程，以及HO中SGW改变过程。

6、MME需要选择Serving GW。 MME确定S5/S8接口的协议类型，并根据用户TAI构造出FQDN 解析出PGW地址EMM相关概念介绍EMM状态迁移EMM相关流程介绍安全管理介绍内容提要控制面协议栈SCTPL2L1IP L2 L1 IP SCTPS1-MMEeNodeBMMES1-APS1-APNASMACL1RLCPDCPUERRCMACL1RLCPDCPRRCLTE-UuNASRelayS1 Application Protocol (S1-AP): Application Layer Protocol between the eNodeB and the MME.SCTP for

7、the control plane (SCTP): This protocol guarantees delivery of signalling messages between MME and eNodeB (S1). 移动性管理(EMM)状态 EMM-DEREGISTERED MME没有UE的位置和路由信息。对MME来说，UE是不可达的，因为MME不知道UE的位置信息此时，一些UE上下文仍然可以储存在UE和MME中关注点：移动性状态流程：附着、TAU、DetachEMM-REGISTERED在此状态下，UE能够使用那些需要在EPS登记的业务。MME能够知道UE的位置信息，该位置信息至少能

8、够达到分配给UE的TA列表的精度可执行TA更新、周期性TA更新、寻呼、业务请求连接管理(ECM)状态 ECM-IDLE UE和EPC间没有NAS信令连接存在类似3G网络中的PS信令连接关注点：UE与EPC间的信令连接流程：S1连接释放、业务请求等ECM-CONNECTEDUE与MME间存在信令连接，包括RRC连接和S1-MME连接 。此时，MME知道UE的位置到小区ID的级别。 移动性管理状态模型 EMM state model in UEEMM state model in MME连接管理状态模型ECM state model in UE ECM state model in MME EMM

9、相关概念介绍EMM状态迁移EMM相关流程介绍安全管理介绍内容提要附着E-UTRAN 启动 UTRAN/GERAN 启动TA更新TA更新（LTE内MME、SGW不改变）TA更新（LTE内MME和/或SGW改变）RA更新（E-UTRAN 到UTRAN Iu Mode） TA更新（UTRAN Iu mode 到 E-UTRAN ） RA更新（E-UTRAN到 GERAN）TA更新（GERAN A/Gb mode到 E-UTRAN） 分离UE启动 MME启动HSS启动HSS用户数据管理Purge更新位置寻呼业务请求UE 触发Network 触发S1释放UE触发MME触发IMSI附着流程该消息中包含了建

10、立会话所需的参数，除了APN和PCO这个主要是把APN和PCO通过加密进行发送在附着过程中建立了会话上下文和默认承载上下文，用户直接获得IP地址，可以进行低要求的业务Attach Accept和E-RAB的建立同时发送给eNBMME进行用户面隧道建立的中转，将SGW和eNB的GTP-U Addr和TEIDU进行交换IMSI附着流程简介123 用户使用Attach流程注册到网络上以接受那些需要注册的业务。通过在Attach流程里面建立一个默认EPS承载来为UE提供一直在线的IP连接服务。 步骤16完成Attach发起和鉴权，步骤78完成位置更新，步骤1221完成默认承载建立该过程与3GPP以往的

11、Attach流程基本相同，也包括ID流程、位置更新（插入用户数据包含在此消息中）、TMSI分配等基本操作；最主要的不同就是在Attach同时建立了一个默认承载4上面描述的流程在S5或S8b口是基于GTP的；若S5或S8b口基于IETF，则只需要将流程中第10、12、19步在S5 or S8b口上使用PMIP隧道TAU流程 TA （ Tracking Area ）列表 在EPS中，注册区域由一系列TA组成，即TA列表。每个TA由一到多个小区组成。TA 之间没有重叠区域。 为了减少TA更新信令，MME能分配多个TA给UE；MME只分配一个临时标识给UE，尽管UE注册到多个TA 如果UE处于从MME

12、收到的TA列表的其中一个TA中，除了周期性位置更新，UE不发起更新请求 当UE从EPS detach，UE中的TA列表失效，除了最后一个TAI，其他TA列表被删除 MME能在UE注册的TA列表的全部小区中发起寻呼 Tracking Area Identity (TAI)：标识tracking areas。由MCC、MNC、TAC组成。TAU流程TAU流程123UE在检测到TA的改变时，发起位置更新流程（TAU）：在ECM-IDLE模式下，当UE检测到新小区所属的TA不在UE的TA list里面时，发起TAU流程；在ECM-CONNECTED模式下，当UE切换到一个新TA的时候，切换完成后发起T

13、AU流程。当然还有周期性TA更新TAU过程的另外一个功能是能够同步UE和MME之间的承载状态：UE带上UE内激活的承载信息给MME，MME将自己保存的该UE激活的承载信息给UE。该承载信息是需要的，因为在ECM_IDLE状态下，MME和UE能够本地删除承载而不通知对方步骤17、1920完成TAU发起和鉴权，步骤811完成承载建立，步骤1218完成位置更新。该过程与3GPP以往的类似流程基本相同，也包括上下文请求流程、承载更新、位置更新、TMSI重分配等基本操作。4 同样，上面描述的流程在S5或S8b口是基于GTP的；若S5或S8b口基于IETF，则第13到15步在S5 or S8b口上通过GT

14、P消息更新GTP隧道的过程改成更新PMIP隧道。 切换流程Intra-EUTRAN handover X2-based handover without Serving GW relocationX2-based handover with Serving GW relocationS1-based handoverInter RAT handover E-UTRAN to UTRAN Iu mode Inter RAT handover UTRAN Iu mode to E-UTRAN Inter RAT handover E-UTRAN to GERAN A/Gb mode Inter R

15、AT handover GERAN A/Gb mode to E-UTRAN Inter RAT handover 切换流程切换后期 UE或当前服务基站决定发起切换流程，通过控制面网元通知目标系统建立承载，准备迎接切换流程。切换执行准备阶段 UE迁移到目标系统，目标系统建立完全的上下行数据通道。在目标系统的下行数据通 道未完全打通前，用户下行数据报文将由源系统转发给目标系统。 在目标系统的无线和核心网承载、数据转发通道建立好后，开始发送上下行数据，同时源系统开始释放和UE相关的承载资源。并根据需要发起位置更新流程（RAU 或者TAU）。 切换从各步流程的作用可以大致分为3个阶段：准备阶段、切换

16、执行和切换后期切换流程准备阶段执行阶段切换后期切换流程 步骤19为切换准备阶段在此阶段，源eNodeB决定发起切换，通知源MME；源MME通知目标eNodeB所属的目标MME；目标MME选择目标S-GW并请求创建承载资源，同时通知目标eNodeB作切换准备；准备就绪后，通知源eNodeB 步骤1017为切换执行阶段源eNodeB通知UE进行切换，其后将收到的下行数据报文转发给目标eNodeB；UE接入目标eNodeB，可接受目标eNodeB转发的下行数据报文，并可向目标eNodeB发送上行数据报文（此报文可经目标S-GW至P-GW）；目标eNodeB通知目标MME已接入UE，目标MME通知目标

17、S-GW发起向P-GW的承载更新，此后P-GW将用户的下行数据报文发送给目标S-GW；其中，在eNobeB之间的下行数据报文转发可分为直接转发（direct forwarding）和间接转发（indirect forwarding）。直接转发是指，如果源和目的eNodeB之间有X2接口存在，则分组包直接在源eNodeB和目的eNodeB之间传送；如果没有X2接口存在，则通过源和目的S-GW转发。采取哪种形式，由源eNobeB通知源MME。 步骤1823为切换后期源MME发起释放源eNodeB与源S-GW的承载资源；UE发起TA更新流程（TAU），HSS记录目标MME标识，并通知源MME删除用户

18、数据。 业务请求流程网络侧发起的业务请求S1连接释放Detach流程EMM相关概念介绍EMM状态迁移EMM相关流程介绍安全管理介绍内容提要安全管理鉴权完整性保护加密GUTI重分配MSID的检查安全管理安全管理 AS（Access Stratum ）安全 UE和eNB之间的安全，包括RRC信令机密性保护，RRC信令完整性保护，用户面机密性保护SAE安全采用分层安全NAS (Non Access Stratum)安全UE和MME之间的安全，包括NAS信令的机密性保护和完整性保护安全管理安全管理USIM / AuCUE / MMEUE / ASMEKASMEKKUPencKeNBKNASintUE / HSSUE / eNBKNASencCK, IKKRRCintKRRCenc算法协商流程UEeNBMME4: NAS SMC (选择的NAS算法, UE能力, KSIASME, NAS-MAC)5: NAS SMC6: NAS SMC完成a) 验证NAS-MACb) 启动NAS完整性和加密开始NAS加密1: 初始NAS消息 (TMSI, UE 能力, KSIASME, )2: 转发初始NAS消息a) 选择NAS算法b) 开始NAS完整性保护3: UMTS AKA参考资料3GPP TS 23.401 V9.3.0General Packet Radio Service