attach and TAU in LTE

1、LOGO學習報告學習報告EMM中中Attach和和TAU規(guī)程總結(jié)規(guī)程總結(jié)報告人：孟剛報告人：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移動性管理，管理UE在無線資源環(huán)境中的位置移動，包括以下幾個主要功能：位置注冊位置更新業(yè)務請求(Service Request)鑒權(Authentication)安全（security）向核心網(wǎng)注冊UE信息。只有注冊成功后，才可發(fā)起業(yè)務、發(fā)起呼叫和響應尋呼。l在UE的位置發(fā)生改變時，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，也通過位置更新通知核心網(wǎng)。lEMM在網(wǎng)絡側(cè)的對等端為MME，如果服務的MME過載，MME將通知UE，通過位置更新，重新選擇服務MME，實現(xiàn)負責均衡(load balance)。注冊成功后，UE需要發(fā)起業(yè)務時，首先通過Service Request，建立連接，并恢復承載。lUE和網(wǎng)絡側(cè)之間進行雙向鑒權。l鑒權由網(wǎng)絡側(cè)發(fā)起，只有合法的UE才可以注冊。但當網(wǎng)絡側(cè)提供的鑒權參數(shù)不正確時，UE認為網(wǎng)絡側(cè)非法，可以拒絕。l為UE和網(wǎng)絡側(cè)之間的信令交互提供加密和完整性保護。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，兩個部分 LOGOEMM規(guī)程規(guī)程EMM的功能通過發(fā)起EMM規(guī)程實現(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，才可發(fā)起通用規(guī)程。通用規(guī)程都是由網(wǎng)絡側(cè)發(fā)起：- GUTI reallocation; 為UE分配標識符GUTI。- authentication; 鑒權- 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，同一時刻只能發(fā)起一個專用規(guī)程。- attach and combined attach.向網(wǎng)絡側(cè)注冊EPS和non-EPS服務。- detach and combined detach. 向網(wǎng)絡側(cè)去注冊EPS和non-EPS服務。- 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)絡接入過程中的位置及實現(xiàn)功能在網(wǎng)絡接入過程中的位置及實現(xiàn)功能 ATTACH功能： 1)向EPC注冊EPS業(yè)務或non-EPS服務。 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連接永遠在線.( always-on IP connectivity). 3) 還可激

6、活多個專用承載(dedicated bearers). 4) Attach過程中產(chǎn)生安全上下文。投入使用后，對NAS信令進行安全保護。UE開機流程LOGO建立無線承載新MME向HSS發(fā)送位置更新請求后，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之間建立默認承載，建立默認承載后P-GW就為UE創(chuàng)建了PDN地址、EPS承載標識、協(xié)議配置選項等，并將相關消息返回給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)送一個位置更新請求到HSS（指明MME標識、IMSI和ME標識等）。鑒權結(jié)

7、束后，MME可能發(fā)送移動設備標識檢查請求到EIR（Equipment Identity Register）（MME的經(jīng)營可能會檢查EIR中的移動設備標識，至少在漫游時，MME應將移動設備標識傳給HSS）。如果UE最新連接的（新）MME與最后一次離開網(wǎng)絡時連接的（舊）MME相比已經(jīng)發(fā)生改變，新MME就會向舊MME發(fā)送一個ID請求來申請當前UE的IMSI，用于為當前UE重新分配GUTI。在已經(jīng)建立NAS信令連接基礎上，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 visited TAI、UE network capbil

8、ity、PDN IP option、connect type等。如果新MME和舊MME都不能識別當前的UE，那么新MME會給UE發(fā)送一個ID請求，隨后，UE應告訴新MME自己的IMSI。Attach 規(guī)程規(guī)程HSS向新MME回送一個位置更新響應，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已經(jīng)創(chuàng)建了承載），那么MME會發(fā)送消息到各個P-GW來刪除這些無效的承載上下文。如果當前網(wǎng)絡中沒有UE的安全上下文，那么MME會發(fā)起一個鑒權規(guī)程，UE和MME相互鑒權之后會在兩側(cè)產(chǎn)生相關的安全下文。（漫游情況下，MM

9、E應從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，并請求UE建立無線承載；UE完成無線承載建立后向MME返回一個完成消息指明attach完成。LOGOAttach規(guī)程的發(fā)起和信令交互規(guī)程的發(fā)起和信令交互當處于EMM-DEREGISTERED狀態(tài)時，UE向MME發(fā)送ATTACH REQUEST消息來啟動附著流程，同時啟動T3410定時器，并進入EMM-REGISTERED-INITIATED狀態(tài)LOGOMessage中中IE介紹介紹 NAS信令中用到的縮略詞： Formats of IE：M (“M

10、andatory”)：發(fā)送方必須包含相應的IE，接收方必須對該IE作相關診斷；C (“Conditional”)：發(fā)送方根據(jù)相關條件包含相應IE，接收方可根據(jù)條件對該IE作相關診斷；O (“Optional”) ：接收方不對該IE出現(xiàn)的錯誤進行診斷。FormatMeaningIEI presentLI presentValue part presentTType onlyyesnonoVValue onlynonoyesTVType and ValueyesnoyesLVLength and ValuenoyesyesTLVType, Length and ValueyesyesyesLOGO

11、ATTACH 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 identifierNAS key set identifierMV1/2O

12、ld 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 identityOTV65CDRX parameterDRX parame

13、terOTV331MS network capabilityMS network capabilityOTLV4-1013Old location area identificationLocation area identificationOTV69-TMSI statusTMSI statusOTV111Mobile station classmark 2Mobile station classmark 2OTLV520Mobile station classmark 3Mobile station classmark 3OTLV2-3440Supported CodecsSupporte

14、d 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附著類型lEPS attachlCombined EPS/

15、IMSI attach（工作在CS/PS mode1或者CS/PS mode2的UE請求EPS和non-EPS服務）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：移動臺IDl新MME可以通過GUTI來找到舊MME并從中獲得UE的IMSI，進而進行UE的GUTI重分配若找不到舊MME或舊MME中已沒有UE相關信息，那么，新MME會向UE發(fā)送ID請求；l如果是第一次附著，那么該信元應為IMSI。UE network capability：UE網(wǎng)絡能力lUE支持的加密和完整性保護算法及SRVCC

16、能力ESM message container：lEMM消息中包含的ESM PDU，如創(chuàng)建（默認）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應在消息中包含該信元IE（比如UE當前所在網(wǎng)絡既有UTRAN也有E-UTRAN，在切換時分別保存了相應ID）Last visited registered TAI：最后注冊訪問的TAIl如果 U E 保 存 了 一 個 有 效的l ast vi si t ed registered TAI，那么UE應在消息中包含該IE（這樣在注冊時可以優(yōu)先通過該TA

17、進行注冊？）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MS network capability：MS網(wǎng)絡能力lMS支持的網(wǎng)絡類型等參數(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，那么應在combined attach procedure的消息中包含該IEDRX

18、parameter：DRX參數(shù)lUE向網(wǎng)絡側(cè)指明其DRX參數(shù)，只有UE需要DRA時，才攜帶此參數(shù)Mobile station classmark：移動臺類別標識l終端向網(wǎng)絡提供終端設備的相關信息，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支持的語音編解碼Old P-TMSI signature：舊

19、P-TMSI標簽（combined attach中會用到？）l如果TIN指明了P-TMSI，且UE保存了一個有效的P-TMSI signature、P-TMSI和RAI，那么UE應將此IE包含進消息中。l在3G和EPS系統(tǒng)之間切換時，TIN保存P-TMSI，可以加快切換流程，或從P-TMSI獲得相關信息？lMME也可用此來查詢用戶的簽約信息LOGOATTACH ACCEPT消息消息IEIInformation ElementType/ReferencePresenceFormatLengthProtocol discriminatorProtocol discriminatorMV1/2Sec

20、urity 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 containerMLV-E2-n50GUTIEPS mobile iden

21、tityOTLV1313Location area identificationLocation area identificationOTV623MS identityMobile identityOTLV7-1053EMM causeEMM causeOTV217T3402 valueGPRS timerOTV259T3423 valueGPRS timerOTV24AEquivalent PLMNsPLMN listOTLV5-4734Emergency Number ListEmergency Number ListOTLV5-EPS attach result：EPS附著結(jié)果lEPS

22、 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 octet unless otherwise specifie

23、d.T3412 value：T3412的值Periodic TAU的定時器的值，網(wǎng)絡側(cè)為UE分配的值TAI list：TAI列表l網(wǎng)絡側(cè)為UE指定的TAI listGUTI：l如果UE指示的ID為IMSI、或為GUTI非法，或是其它MME分配的GUTI，則服務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的，當超時時，再次啟動附著流程（TAU）流程（若不包含該IE，那么UE應使用默認值）T3423 value ：lExpires：T3412 expires while the UE is in EMM-REGISTERED.NO-CE

24、LL-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)絡側(cè)有等價PLMN，則通知Emergency number list：發(fā)送相同國家碼(MCC)的緊急呼叫號碼列表Location area identification：LAIl電路域中指明UE所在的LAI（combined attach）ESM message co

25、ntainer：lMME需要同時發(fā)送一個包含在ESM消息IE中的ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息來激活默認承載EMM cause：EMM異常原因l當attach失敗時，攜帶失敗原因值LOGOACCEPT COMPLETE消息消息IEIInformation ElementType/ReferencePresence Format LengthProtocol discriminatorProtocol discriminatorMV1/2Security header typeSecurity header typeMV1/2Attac

26、h complete message identityMessage typeMV1ESM message containerESM message containerMLV-E2-ESM message container：lUE向網(wǎng)絡側(cè)報告其激活的承載LOGOATTACH REJECT消息消息IEIInformation ElementType/ReferencePresence Format LengthProtocol discriminatorProtocol discriminatorMV1/2Security header typeSecurity header typeMV1/

27、2Attach reject message identityMessage typeMV1EMM causeEMM causeMV178ESM message containerESM message containerOTLV-E4-ESM message container：l如果附著規(guī)程是因為默認承載創(chuàng)建失敗，或者ESM規(guī)程失敗等MME應該在ATTACH REJECT消息中綁定一個包含在ESM消息IE中的PDN CONNECTIVITY REJECT消息。在這種情況下，EMM cause value應被置為#19“ESM failure”l否則，不包含該IELOGOTAU規(guī)程規(guī)程功能信

28、令交互IE（information element）介紹LOGOTAU規(guī)程實現(xiàn)的功能規(guī)程實現(xiàn)的功能 UE進入新的TA，向網(wǎng)絡側(cè)更新UE當前的位置 周期性更新，UE周期性的報告一下當前的位置 UE能力發(fā)生改變，更新到網(wǎng)絡側(cè)。 在EPS承載發(fā)生改變時，通知網(wǎng)絡側(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TRACKING AREA UPDATE REQUEST消息來啟動TAU流程。 TAU發(fā)起的幾種場景：UE偵測到進入一個不在之前注冊到的MME的TAI list中的TA；Periodic TAU定時器T3412超時

29、；UE進入EMM-REGISTERED.NORMAL-SERVICE狀態(tài)，并且UEs TIN為“P-TMSI”UE接到底層發(fā)來的原因為“l(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 parameter or both；UE從底層接收到一個“RRC 連

30、接失敗”的通知，且沒有數(shù)據(jù)等待發(fā)送；UE在1xCS fallback后進入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：同時更新TA和LA；combined TA/LA updating with IMSI attach：通過TAU注冊IMSI；periodic updating：周期性更新。LOGOIEIInformation ElementType/ReferencePresenceFormatLengthProtocol discriminatorProtocol discriminator

31、MV1/2Security 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 identifierOTV119Old P-TMSI si

32、gnatureP-TMSI signatureOTV450Additional GUTIEPS mobile identityOTLV1355NonceUENonceOTV558UE network capabilityUE network capabilityOTLV4-1552Last visited registered TAITracking area identityOTV65CDRX parameterDRX parameterOTV3A-UE radio capability information update neededUE radio capability informa

33、tion 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 classmark 2OTLV520Mobile station

34、 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：同時更新TA和LA；lcombined TA/LA updating with IMSI attach： 通過TAU注冊IMSI；lperiodic updating：周期性更新UE network capability：l

35、當UE網(wǎng)絡能力發(fā)生變化時，需包含該IEUE radio capability information：l當UE無線能力發(fā)生變化時，需包含該IE，通知網(wǎng)絡側(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EPS安全上下文，UE通過KSIASME指明，若網(wǎng)絡側(cè)發(fā)現(xiàn)有相匹配的安全上下文，雙方就無須重新（鑒權）計算密鑰。l否則

36、，該值設為“no key is available”。NAS key set identifierSGSN和NonceUE：l這兩個IE都是UE從GTRAN / UTRAN切換到 E_UTRAN過程時，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 header typeSecurity header type

37、MV1/2Tracking 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 statusEPS bearer context statusOTLV4

38、13Location 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，網(wǎng)絡側(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)絡側(cè)向UE側(cè)指明其中為UE激活的EPS承載上下文。如果在TRACKI