5.2.1 网络附着过程 & 5.2.2 默认承载的建立 & 5.2.3 附着请求中的APN

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5.2.1 网络附着过程

对于一个开机使用的UE，首先应该注册到一个服务网络中。只有当UE合法地进行了注册，网络才能为UE提供服务。UE注册到网络的过程被称为附着，在附着过程中将UE的相关位置信息、能力等登记到关联的网络实体。附着过程中还为UE建立“永远在线”的连接，同时为UE分配IP地址。

附着过程执行后，UE的状态由EMM-DEREGISTERED迁移到EMM-REGISTERED，在核心网中记录UE的位置信息，核心网相关节点中建立UE上下文，为UE提供业务做好准备。

SAE中的附着过程可由两种原因发起，一为初始附着，另一为切换附着。初始附着是UE第一次登记注册到当前PLMN网络时所执行的过程。切换附着主要用于UE从Non-3GPP系统切换到3GPP系统时附着到3GPP系统。

一个附着过程的典型流程是：UE发起附着过程，发送非接入层NAS消息“附着请求”给MME。MME根据消息中所带的UE标示信息，可判断是否要求UE先前注册的MME对附着请求消息进行完整性校验并在成功后传递安全相关参数。如果再原先的MME中没有找到UE的上下文，则MME还可要求UE提供其IMSI。MME可根据运营商配置发起安全过程，其中包括鉴权和NAS安全过程的建立。如果运营商配置了IMEI校验功能，则MME还可与EIR进行交互，校验当前UE的IMEI是否合法。之后MME要求删除可能存在于其他节点的、该UE未正确释放的资源，并与HSS交互更新位置信息。以上过程完成后，MME将发起默认承载建立过程。默认承载建立的过程中或过程后可为UE分配IP地址。默认承载建立成功后，网络向UE返回“附着接受”消息，该消息触发空中接口为UE配置相应的承载。UE接着返回“附着完成”消息，指示完成建立的EPS承载以及NAS相关信息。如果这不是一个切换附着，则MME还应与HSS交互，完成承载信息的交互，原先路由到Non-3GPP网络的数据可开始向EPC中路由。

在UE第一次附着到网络的过程中时，网络记录UE的位置信息，相关节点为UE建立上下：附着到网络后，即建立了从服务网关S-GW到PDN网关P-GW之间的默认连接，为UE提供默认承载：附着过程为UE分配了IP地址，UE驻留的TAI列表、临时标识GUTI等必需参数。

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默认承载的建立是为了支持UE的“永久在线”功能。默认承载建立的过程嵌入在附着过程中执行，由MME为UE选择P-GW和S-GW之后，向S-GW发送“创建默认承载请求”消息发起过程，“创载默认承载请求”中包含P-GW地址。S-GW将MME的消息再转发给P-GW，要求为UE的第一个PDN连接建立默认承载。当MME收到S-GW返回的“创建默认承载响应”消息后，表明默认承载的建立完成，S-GW和P-GW中都保存有UE额上下文。

是否在网络附着过程中嵌入完成默认承载的建立，其考虑的原因之一是，是否需要再UE附着后马上建立默认承载。按照UMTS系统中的定义，UE在有业务发起的时候才激活PDP上下为难，建立需要的承载，在此之前，UE只在网络中注册而并没有建立任何承载，也没有被分配IP地址；并且；按照一般用户的习惯，并不总是在开机的时候发起业务，而仅仅只是开机而已。但LTE/SAE的需求之一，是要提高UE从空闲状态到连接状态的转换速度，如果像UMTS中一样在执行网络附着过程之后，发起业务时建立默认承载并分配IP地址，必然会影响到UE状态转换的速度。而UE接入网络对于延时的宽容度比较高，因此还是在网络的附着过程中，完成默认承载的建立和UE的IP地址分配。

当部署了PCC（Policy and Charging Control）时，默认承载的PCC规则从PCRF（Policy and Charging Rule Function）获得，否则可采用在P-GW/PCEF（Policy and Charging Enforcement Function）中预配置的方式从本地获得。

默认承载建立完成后，MME才向UE返回“附着接受”消息，指示本次附着的成功。

在默认承载建立过程中，可以由P-GW为UE分配IP地址。通常来说，这在使用IPV4地址时适用，所分配的IP地址属于P-GW的地址空间。

除了在建立默认承载的过程中分配IP地址，也可以在默认承载建立后再分配IP地址。如通过DHCPv6为UE分配IP地址时，请求IP地址分配的消息应通过已经建立好的默认承载发送到服务器。因此这种IP地址的分配只能在默认承载建立完成之后进行。因此默认承载的建立并不意味着UE一定得到了IP地址，但IP地址至少已经启动了分配过程。

默认承载由于其与NAS、RRC和E-RAB等状态密切相关的特殊性，因此与专用承载的建立采用了不同的方式，并且在不同的过程中完成，而没有采用统一的方法对待。

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爱卫生 发表于 2012-11-4 19:09
默认承载的建立是为了支持UE的“永久在线”功能。默认承载建立的过程嵌入在附着过程中执行，由MME为UE选择P ...

在UMTS网络，UE附着到网络后激活PDP上下文时向网络指示用户所选择的APN，SGSN解析APN后得到为其建立PDN连接所需要的GGSN，SGSN向GGSN发起PDP上下为激活过程，建立PDN连接。

在EPS中，UE附着网络后即有PDN连接，意味着在附着过程中就要选择P-GW并建立连接。上一节所述的默认承载建立过程，也是UE的第一个PDN连接建立过程。

UMTS网络的APN可以由网络提供，也可以由UE提供的，那在EPS中呢？

如果按照网络控制的原则，MME可以根据UE的签约数据为UE选择一个APN以及相对应的P-GW。对UE建立的第一个PDN连接可称之为默认PDN，其相关APN可称为默认APN。（3GPP）在开始定义附着过程时，认为网络应该强力控制UE的附着，因此UE不需要向网络发送APN参数，由网络根据UE的签约信息和运营商的配置为其选择一个默认APN，并与默认APN相对应的P-GW建立默认PDN连接。

但另外的观点认为，UE提供APN更有利于满足UE对业务的需求。例如，UE在附着时希望接入企业网而不是接入通常连接的公网，此时网络就应该按照UE发送的APN为UE建立PDN连接。这样的需求也是根据企业网连接的私密性要求而提出的，即为了数据安全，UE在连接企业网的同时不能有其他的公网连接，因此在附着的时候限制连接是一个非常好的选择。

但是，“附着请求”做为UE注册到网络发送的第一条消息，此时接入层和非接入层的安全关联都没有建立，APN将作为明文暴露在空中接口中，十分不安全。在UMTS中因为APN是在PDP激活过程中发送的，而附着过程完成后已经建立了加密和完整性保护机制，所以可以保证APN传送的安全性。但在SAE系统中，如果UE在附着请求中包含APN信息，则这个信息无法得到安全保护。

考虑到这个问题，EPS制定了相应的安全性方案。如果UE需要指定APN信息，前提是这个信息必须经过安全保护才可以传递，因此在“附着请求”中包含一个标记来解决这个问题（即Ciphered Options Transfer Flag参数），如果该参数存在，则在鉴权和NAS安全关联建立之后，MME会主动向UE索取APN以建立PDN连接，此时UE提供的APN已经受到保护；否则MME从UE的签约数据中为UE选择建立连接所使用的APN。