EPC信令协议分析

1、业务流程

2、接口协议

3、参考协议

用户发起的Attach流程如图1所示。

图1 用户发起的Attach流程图 

用户发起的Attach（GTPC based S5/S8）详细流程如下：

1. UE向eNodeB发送Attach Request消息，消息包含：IMSI或old GUTI、last visited TAI (if available)、UE Core Network Capability、Attach Type、ESM message container (Request Type, PDN Type, Protocol Configuration Options, Ciphered Options Transfer Flag)等参数。

2. eNodeB根据携带了old GUMMEI和Selected Network的RRC参数找到MME。如果该MME与eNodeB无连接或old GUMMEI不可用，则eNodeB通过MME选择功能选择一个MME。eNodeB向new MME转发Attach Request消息。

3. 可选：如果UE通过GUTI标识自己，且Detach后从不同的MME附着，则new MME通过GUTI获取old MME/SGSN的地址，并向old MME/SGSN发送Identification Request消息请求用户IMSI，消息包括：old GUTI、complete Attach Request message。

   old SGSN/MME向new MME回复Identification Response消息。

4. 可选：如果old SGSN/MME和new MME中均没有UE信息，则new MME向UE发送一个Identity Request消息请求用户IMSI。

5. 可选：根据鉴权策略决定是否需要鉴权。

   5a. 如果1中的Attach Request消息未保证完整性或完整性检查失败，则必须进行鉴权。

   5b. MME通过Identity Request消息从UE处获取ME标识（IMEI），IMEI需加密传送。MME可以向EIR发送ME Identity Check Request消息，消息包含：ME Identity、IMSI。EIR通过ME Identity Check Ack消息返回结果。MME通过返回结果决定继续附着流程还是拒绝UE的附着请求。

6. 可选：如果UE在Attach Request消息中设置了Ciphered Options Transfer Flag，MME可以向UE发送Ciphered Options Request消息请求获取PCO或/和APN等Ciphered Options。

   当UE签约了多PDN业务，如果PCO包含用户凭证（如，PAP/CHAP参数中的用户名、用户密码），UE需要在Ciphered Options Response消息中返回APN。

7. 可选：如果new MME中存在该UE激活态的承载上下文（如，UE未完全Detach时又重新附着到同一个MME），new MME通过向相关GW发送Delete Session Request消息删除承载上下文，消息包含：LBI。GW响应Delete Session Response消息，消息包含：Cause。

   如果部署了PCRF，则P-GW发起IP-CAN Session Termination流程告知资源已被释放。

8. 可选：如果UE Detach后从不同的MME附着，MME中没有该UE的合法签约上下文，或IMEI变更（如用户更换手机），则MME向HSS发送Update Location Request消息，消息包含：MME Identity、IMSI、ME Identity、MME Capabilities等信元。

9. 可选：HSS向old MME发送Cancel Location Request消息，消息包含：IMSI、Cancellation Type。

   old MME向HSS响应Cancel Location Answer消息，消息包含：IMSI，并删除MM上下文和承载上下文。

10. 可选：如果old MME/SGSN中存在该UE激活态的承载上下文，old MME/SGSN通过向相关GW发送Delete Session Request消息删除承载上下文，消息包含：LBI。GW响应Delete Session Response消息，消息包含：Cause。

    如果部署了PCRF，则P-GW发起IP-CAN Session Termination流程告知资源已被释放。

11. 可选：HSS向new MME响应Update Location Answer消息，消息包含：IMSI、Subscription data。签约数据包括一个或多个PDN签约上下文，每个PDN签约上下文包含一个EPS subscribed QoS profile和签约的APN-AMBR。如果UE使用未签约的APN接入，或HSS拒绝了Update Location请求，则new MME拒绝UE的附着请求。

    说明：

    MME的移动性管理中，取消了Insert Subscriber Data流程。MME通过Update Location Ack消息中的签约数据为UE构造上下文。

12. MME根据Attach Request消息中携带的APN进行缺省承载激活，否则使用签约的缺省APN进行缺省承载激活。MME根据APN配置选择一个P-GW，根据网络拓扑选择一个S-GW建立缺省承载，并为缺省承载分配一个EPS承载ID，然后向S-GW发送Create Session Request消息请求建立缺省承载，消息包含：IMSI、MSISDN、MME TEID for control plane、PDN GW address、PDN Address、APN、RAT type、Default EPS Bearer QoS等信元。

13. S-GW在EPS承载列表中创建一个新的EPS承载，并根据12中携带的“PDN GW address”向P-GW发送Create Session Request消息，消息包含：IMSI、MSISDN、APN、Serving GW Address for the user plane、Serving GW TEID of the user plane、Serving GW TEID of the control plane、RAT type、Default EPS Bearer QoS等信元。此后，S-GW将缓存所有从P-GW而来的下行数据包，直到在23中从Modify Bearer Request消息获得eNodeB TEID之后再进行转发。

14. 可选：如果启用了动态PCC，P-GW发起IP-CAN建立流程获取UE的缺省PCC规则。如果没有部署动态PCC，P-GW采用本地配置策略。

    14a. P-GW向PCRF发送CCR-I消息，通知PCRF建立IP-CAN会话。

    14b. PCRF授权并进行策略决策。

    14c. PCRF向P-GW返回CCA-I消息，包含选择的IP-CAN承载建立模式。

    说明：

    PCRF可能提供缺省计费模式及以下信息：

• PCC Rules：与IP-CAN会话相关的可执行策略。

• Event Triggers：指示P-GW必须上报给PCRF的事件。

15. P-GW在EPS承载上下文列表中创建一个新的EPS承载，并产生一个Charging ID。P-GW可以在S-GW和PDN间转发用户面PDU，并开始计费。P-GW向S-GW返回Create Session Response消息，消息包含：PDN GW Address for the user plane、PDN GW TEID of the user plane、PDN GW TEID of the control plane、PDN Type、PDN Address、EPS Bearer Identity、EPS Bearer QoS等信元。

16. S-GW向new MME返回Create Session Response消息，消息包含：PDN Type、PDN Address、Serving GW address for User Plane、Serving GW TEID for User Plane、Serving GW TEID for control plane、EPS Bearer Identity、EPS Bearer QoS、PDN GW addresses and TEIDs等信元。

17. new MME向eNodeB发送Attach Accept消息，请求建立无线资源。该消息被包含在S1-MME控制消息Initial Context Setup Request中。如果new MME分配了新的GUTI，也通过此消息下发。

18. eNodeB向UE发送RRC Connection Reconfiguration消息请求分配空口资源，消息携带EPS无线承载ID，同时Attach Accept也通过本消息带给UE。

19. UE向eNodeB发送RRC Connection Reconfiguration Complete消息。

20. eNodeB向new MME发送Initial Context Setup Response消息，消息携带eNodeB的TEID以及用于S1-U下行传输的地址。

21. UE向eNodeB发送Direct Transfer消息，消息携带Attach Complete消息。

22. eNodeB向new MME转发Attach Complete消息，消息包含：EPS Bearer Identity、NAS sequence number、NAS-MAC。

    在发送Attach Complete消息及UE获取一个PDN地址后，UE可以向连通了S-GW和P-GW的eNodeB发送上行数据包。

23. new MME向S-GW发送Modify Bearer Request消息，消息包含：EPS Bearer Identity、eNodeB address、eNodeB TEID、Handover Indication。

    23a. 如果消息携带了Handover Indication，S-GW向P-GW发送Modify Bearer Request消息，消息包含：Handover Indication，提示P-GW将数据包从Non-3GPP通过隧道发送到3GPP IP接入系统，并将已建立的缺省或专有承载的数据包转发到S-GW。

    23b. P-GW向S-GW回复Modify Bearer Response消息。

24. S-GW向new MME回复Modify Bearer Response消息，消息包含：EPS Bearer Identity。

    S-GW已经收到eNodeB的TEID，可以发送缓存的下行数据包了。

25. 可选：MME收到Modify Bearer Response消息后，如果Request Type不是切换，并且签约数据表明用户可以切换为Non-3GPP接入，同时MME没有选择HSS在PDN签约上下文中指示的P-GW，MME需要向HSS发送Notify Request消息，消息携带APN和P-GW Identity，消息还需携带P-GW所属PLMN信息。

26. 可选：HSS存储APN和P-GW的标识对，并向MME发送Notify Response消息。