4.1 移动性和连接管理模型

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4.1.1 概述
   EPS系统中用管理模型来描述用户的状态转变情况。系统或者用户自己有任何的操作，系统都会根据用户当前的状态确定该执行何种移动性管理操作；另一方面，系统执行的移动性管理操作也会引起用户状态的改变。
EPS有两种管理模型，分别为EMM（EPS Mobility Management，EPS移动性管理）状态机和ECM（EPS Connection Management，EPS连接性管理）状态机。UE和MME中都有这两个状态模型。
   EPS移动性管理（EMM）状态模型描述的是UE在网络中的注册状态，表明UE是否已经在网络中注册。注册状态的转变是由于移动性管理过程而产生的，比如附着过程和TAU过程。EMM状态模型有两种状态：EMM-DEREGISTERED和EMM-REGISTERED，UE和MME中的移动性管理状态模型如图4-1和图4-2所示。

图4-1 UE的EMM状态转变

   EPS连接管理状态（ECM）描述的是UE和EPC间的信令连接性，也有两种状态：ECM-IDLE和ECM-CONNECTED，UE和MME中的连接管理状态模型如图4-3和图4-4所示。
   总的来说，ECM状态和EMM状态是相互独立的。不管ECM是什么状态，EMM- REGISTERED都可以向EMM-DEREGISTERED转变，例如，在ECM-CONNECTED状态下发生显式去附着的时候，或者ECM-IDLE状态下发生MME中的本地隐式去附着时。

   但是，ECM和EMM也还是有关系的，比如UE从EMM-DEREGISTERED向EMM- REGISTERED转变之后，UE的ECM状态才是有意义的。
EPS系统根据用户的EMM和ECM的状态，决定用户可以执行的动作。如果用户是在EMM-DEREGISTERED状态，则此时网络不知道用户的位置，用户可以进行PLMN选择；如果用户是在EMM-REGISTERED和ECM-IDLE状态，则网络可以知道用户的TA，用户可以进行小区重选；如果用户是在EMM-REGISTERED和ECM-CONNECTED状态，无线承载已经建立了，网络可以知道用户所在的小区，那么用户是可以进行切换的。
   从2.5G GPRS开始，3GPP系统中就用状态模型来描述用户的状态了，随着系统的演进，状态模型也在逐渐演进和完善。相比之前的2.5G和3G GPRS系统，SAE系统中的状态模型更加简单、合理，它从两个层面描述：用户的注册状态以及用户和核心网间的信令连接状态，概念非常清晰，状态模型也很简单。而以3G中的PMM状态模型为例，其中既描述了用户的附着注册行为，也描述了用户和网络间的信令连接，状态模型不易于理解和使用。
   应该说，EPS中的模型简单化跟EPS中的默认承载的使用是有一定关系的，因为有默认承载的概念，所以网络侧的连接在用户附着以后就会一直存在，可以说默认承载和用户附着完成是同时出现的，因此，如果描述了用户附着的行为，就无须描述核心网侧的承载或连接状态了。

4.1.2 移动性状态模型

（1）EMM-DEREGISTERED
   如果UE是在EMM-DEGEGISTERED状态，则MME中的EMM上下文中没有UE有效的位置或路由信息。UE在MME中是不可及的，因为系统不知道UE的位置信息。
   但是，在EMM-DEREGISTERED状态，UE和MME中是有可能保存一些UE的上下文的，比如鉴权信息，这样能避免每次附着的时候都要运行AKA程序。

（2）EMM-REGISTERED
   用户通过E-UTRAN或者GERAN/UTRAN进行了成功的附着程序后，UE就进入了EMM- REGISTERED状态。MME进入EMM-REGISTERED状态，可以是通过UE从GERAN/UTRAN选择了一个E-UTRAN小区而触发的TAU程序，也可以是通过UE从E-UTRAN中触发的附着程序。在EMM-REGISTERED状态，UE就可以正常使用业务了。
   UE在MME中的位置信息至少能准确到TA列表的程度。在EMM-REGISTERED状态，UE至少有一个永远都在的激活的PDN连接，并且建立了EPS安全上下文。
   在执行完去附着程序后，UE和MME中的状态就会变为EMM-DEREGISTERED。收到TAU拒绝和附着拒绝消息，UE和MME中的状态行为取决于拒绝消息中的“原因值”，但是在大部分情况下，UE和MME中的状态都会变成EMM-DEREGISTERED。
   如果UE所有的承载都释放了，比如完成了从E-UTRAN向Non-3GPP接入的切换以后，那么MME中UE的MM状态应该变为EMM-DEREGISTERED。如果UE是驻扎在E-UTRAN中的，则UE检测到它所有的承载都释放了以后， UE应该把自己的状态改为EMM-DEREGISTERED。如果UE驻扎在GERAN/UTRAN中，则属于UE的所有承载（PDP上下文）都释放了以后，UE要把TIN（Temporary Identity used in Next update，下次更新时用的临时标识）设置为P-TMSI来去激活ISR。这样能保证用户在重新选择E-UTRAN的时候，能够执行TAU。如果UE在执行向Non-3GPP接入系统切换的时候，关闭了E-UTRAN接口，则UE要把自己的MM状态改为EMM-DEREGISTERED。
在隐式去附着定时器超时的时候，MME可以随时执行隐式去附着程序，执行完隐式去附着程序后，MME中用户的状态就会变为EMM-DEREGISTERED。

4.1.3 EPS连接模型

（1）ECM-IDLE
   如果UE和网络间没有NAS信令连接，UE就处于ECM-IDLE状态。在ECM-IDLE状态，UE可以执行小区选择/重选，或者进行PLMN选择。
ECM-IDLE状态的UE在E-UTRAN中是没有UE上下文的，此时既没有S1_MME连接，也没有S1_U连接。
   如果UE是在EMM-REGISTERED和ECM-IDLE状态，则UE能够实现以下功能。
① 如果当前的TA不在UE从网络收到的TA列表中，则UE可以执行一个TAU来维持注册状态，并使得MME能够寻呼到UE。
② 执行周期性的TAU，以通知EPC，UE是可用的。
③ 如果RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）连接释放的时候，释放原因是“因为负载均衡的原因要求做TAU”，则可以执行TAU。
④ 如果UE的TIN是“P-TMSI”，UE要重新选择一个E-UTRAN小区，则可以执行TAU。
⑤ 如果由于UE的核心网能力信息改变或者UE特定的DRX参数变了，则可以执行TAU。
⑥ 响应MME执行业务请求程序而发起的寻呼消息。
⑦ 如果要发送上行用户数据，则可以执行业务请求，以建立无线承载。
UE和MME间的信令连接建立了之后，UE和MME都进入了ECM-CONNECTED状态。触发用户的状态从ECM-IDLE向ECM-CONNECTED转变的起始NAS消息有附着请求、TAU请求、业务请求或去附着请求。
   如果UE是在ECM-IDLE状态，则UE和网络有可能是处于不同步的状态的，即UE和网络可能有不同的已经建立的EPS承载的集合。一旦UE和MME都进入了ECM-CONNECTED状态，UE和网络中的EPS承载集合就同步了。

（2）ECM-CONNECTED
   在ECM-CONNECTED状态，MME中的UE位置信息能够准确到服务的eNB标识的程度。在此状态下，UE可以执行切换程序。
如果EMM系统中的TAI不在UE注册时的TA列表中，UE就要执行TAU程序，或者如果UE的TIN指示的是“P-TMSI”，则切换到了E-UTRAN小区时，也要执行TAU程序。
   UE在ECM-CONNECTED状态时，UE和MME之间是有信令连接的。信令连接包括两部分：RRC连接和S1_MME连接。
如果UE到MME间的信令连接释放了或者中断了，则UE要进入ECM-IDLE状态。这种释放或者中断可以是由eNB显式地告诉UE的，也可以是由UE自己检测到的。
   S1释放程序能把UE和MME的状态从ECM-CONNECTED变为ECM-IDLE。但是，UE可能不会收到S1释放的指示，比如，由于无线链路差错或者出了覆盖区，此时，UE和MME中的ECM状态会出现临时的不匹配。
   在信令程序之后，MME可以释放到UE的信令连接，然后UE和MME中的状态就会变为ECM-IDLE。
   如果UE变成了ECM-CONNECTED状态，但是不能建立无线承载，或者在切换的时候，UE不能维持一个承载，就要去激活相应的EPS承载。

apollo0687

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