4.4 IP特性的使用

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4.4.1 IP地址的分配
1 EPS体系中IP地址分配的通用原则
   在UE与P-GW之间建立的每一个PDN连接，必须要有一个UE的IP地址与其关联。UE要使用分配给它的IP地址才能在所建立的PDN连接上进行业务的交互。在EPS系统中，一个PDN连接可以包含一个默认承载和多个专用承载，归属于一个PDN连接的所有EPS承载都使用一个IP类型的地址，不同PDN连接则可以使用不同类型的IP地址。
   在EPS系统中网络支持3种类型的IP地址，即IPv4类型、IPv6类型、IPv4v6类型。在EPS系统中将IP地址类型称为PDN类型。IPv4v6类型的EPS承载可以只与一个IPv6前缀关联，也可以与一个IPv4地址和一个IPv6前缀同时关联，而IPv4类型的EPS承载与一个IPv4地址关联，IPv6类型的EPS承载与一个IPv6前缀关联。设计这3种IP类型的目的主要是要满足不同的UE能力、P-GW能力、运营商网络部署要求、与早期协议版本交互的要求以及用户签约数据对某些APN的限制要求，具有较大的适用性。
根据IP地址池所在位置的不同，可以有3种分配IP地址的方式：HPLMN分配、VPLMN分配和外部PDN分配。HPLMN可以分配动态或静态的IP地址，VPLMN只能分配动态的IP地址，而外部的PDN网络可以分配动态或静态的IP地址。静态IP地址一般是用户在签约时获取的，在地址池中已经预留，并且保存在用户签约数据中或DHCP/Radius/Diameter服务器上，在用户建立到对应PDN网络的PDN连接时向P-GW或DHCP/Radius/Diameter服务器上进行登记即可。
   根据IP地址分配的时机可以将分配划分为两种：一种是在建立PDN连接的默认承载时分配；另外一种是在默认承载建立完成之后使用IETF特定的机制分配，如DHCP之类的协议。
   在建立PDN连接的默认承载时，UE根据其IP协议栈配置状况设置其请求的PDN类型，并将其所请求的IP地址类型和APN通知给网络，网络根据用户签约数据中该APN对应的PDN类型、网络部署状况确定最终可用的PDN类型。然后P-GW根据最终所确定的PDN类型从自己的地址池或DHCP/Radius/Diameter服务器的地址池分配IPv4地址和或IPv6前缀。如果UE请求在默认承载建立过程中获取IPv4地址，则在默认承载响应信令中将IPv4地址通知给UE。如果UE请求在默认承载建立过程之后通过DHCPv4机制获取IPv4地址，则采用DHCPv4机制实现。如果UE请求IPv6地址，则在默认承载建立完成之后通过IPv6无状态地址自配置过程实现IPv6前缀的分配，并通过无状态DHCPv6机制配置IP参数。在IPv6无状态地址自配置机制中，S5/S8 GTP协议情形下P-GW和S5/S8 PMIP协议情形S-GW执行接入路由器的功能，即向UE发送路由宣告消息并处理路由请求消息的功能。在路由宣告消息中指派UE的IPv6前缀地址。
   如果IP地址是通过默认承载建立方式分配获得的，则不存在IP地址租期续订。但是对于通过DHCP方式获取的IP地址，IP地址的租期续订通过DHCP续订机制实现。
   IP地址的释放是随着PDN连接的释放而一起释放的，UE能在本地隐式释放所分配的IP地址。对于IP地址是通过DHCP方式获取的，如果PDN连接没有释放而需要释放IP地址，则可以通过EPS特定的删除地址过程实现。这种方式是可以用于IPv4v6情形下因为租期原因或其他原因而要释放某一个IP地址。
   为了避免冲突，所释放的IP地址不能立即指派给其他UE使用。

2 GTP体系下S5/S8的IP地址分配机制
   在GTP体系下，如果在默认承载建立过程请求了IPv4地址，则网络将在默认承载响应信令中将所分配的IPv4地址通知给UE。而如果UE请求了IPv6地址，则P-GW或外部PDN将所分配的IPv6前缀在默认承载响应信令中只通知到MME，MME不会将IPv6前缀在默认承载响应信令中通知给UE，因为在PDN连接默认承载建立完成之后UE立即会启动IETF的无状态地址自配置机制获取IPv6前缀。在默认承载建立过程中，IPv6前缀通知给S-GW和MME的目的是标识UE的家乡链路（Home Link）。这里有一个特别之处是P-GW需要给UE分配一个用于构造本地链路（Link-Local）类型地址的接口标识符（Interface Identifier），其通知给UE的目的是避免UE所构造的本地链路地址与P-GW所构造的本地链路地址冲突。而UE构造IPv6中其他类型的地址不会使用该接口标识符，而会使用无状态地址自配置过程中所获取的IPv6前缀加上自定义的接口标识符构造IPv6全地址。
   EPS系统中确定PDN类型的功能分为两个阶段，第一个阶段是MME实体执行PDN类型的确定功能；第二个阶段是P-GW实体确定PDN类型。MME确定的原则如下。
（1）如果UE所请求的PDN类型是签约数据许可的，就按照请求的PDN类型设置。
（2）如果UE所请求的PDN类型是IPv4v6，而签约数据只允许IPv4类型或IPv6类型，则MME按照签约值进行设置，并会向UE说明改变的理由。
（3）如果UE所请求的PDN类型是IPv4或IPv6，而签约数据没有该类型也没有IPv4v6类型，则MME会拒绝该信令过程。
（4）如果UE所请求的PDN类型是IPv4v6，而签约数据中允许IPv4类型或IPv6类型，则MME会根据网络状况选择其中之一。UE也会再次发起到该APN的不同于前一个PDN类型的另一条PDN连接。这样就可能存在到同一个APN的不同IP类型的两条PDN连接。
   在EPS系统中，MME并不能完全了解上级节点P-GW网络能力，在漫游情形下P-GW可能会属于HPLMN，而MME、S-GW会属于VPLMN，所以P-GW对PDN类型的确定功能是必要的。一般情形下，P-GW按照下面的原则对IPv4v6类型进行限制选择。
（1）如果P-GW所接收到的请求PDN类型为IPv4v6，而P-GW运营商的首选项是只使用IPv4地址寻址或者IPv6前缀，则P-GW会将PDN类型改变为单地址PDN类型，并向UE说明其理由。
（2）如果P-GW所接收到的请求PDN类型为IPv4v6，但是由于MME运营商要求EPS支持与早期版本节点交互而令每个承载使用单地址PDN类型，则此时不会设置双地址承载标记，P-GW会将IPv4v6 PDN类型改变为单地址PDN类型并将理由通知给UE。在此情形下UE会再次发起到该APN的不同于前一个PDN类型的另一条PDN连接。这个双地址承载标记特征是GTP协议体系下IP地址分配所特有的。
   E-UTRAN与UTRAN/GERAN系统间移动时，IPv4类型的承载一对一地映射到IPv4类型PDP上下文，IPv6类型承载一对一地映射到IPv6类型PDP上下文。对于SGSN为R8以上版本时，才能进行IPv4v6类型承载一对一地映射到IPv4v6类型PDP上下文。
   对于默认承载建立之后使用IETF机制分配IP地址的情形，由于IPv4和IPv6使用不同的机制。IPv4地址与参数配置使用DHCPv4机制，可以参考RFC 2131和RFC 4039协议。而IPv6地址分配使用IPv6无状态地址自配置机制，IPv6地址参数配置使用无状态DHCPv6协议。IPv6无状态地址自配置机制可以参考RFC 4862协议，无状态DHCPv6协议参考RFC 3736协议。
   IPv4地址的分配可以采用DHCPv4方式，但是能够执行DHCPv4的前提是，UE在PDN连接默认承载建立过程中，需要在附着请求消息或PDN连接请求消息和创建会话请求消息的协议配置选项（Protocol Configuration Options，PCO）中，向P-GW指明在默认承载建立之后使用DHCPv4方式获取IPv4地址。这时，在向UE的默认承载激活响应信令中会将PDN地址信息单元设置为0.0.0.0。在PDN连接默认承载建立完成之后，UE使用DHCPv4信令通过默认承载的传输与P-GW交互获取IPv4地址和IPv4参数配置，这个过程是标准的DHCPv4协议过程，这里不再赘述。
   在基于GTP协议的S5/S8接口情形下，在以DHCP为基础的IP地址配置框架中，由HPLMN和VPLMN分配IP地址时，则由P-GW执行DHCP服务器功能。而若由外部PDN使用DHCP机制分配IP地址时，P-GW会执行双重角色，对UE它执行DHCP服务器功能，而对外部DHCP服务器它执行DHCP客户端功能。在该场景下，S-GW不执行任何DHCP功能。
   在使用无状态地址自配置机制分配IPv6前缀时，P-GW使用路由通告（Router Advertisement）消息向UE分配一个全局唯一的64位IPv6前缀。这个路由通告消息可以是UE发送的路由请求（Router Solicitation）消息触发的，也可以是P-GW主动发送的。P-GW在路由通告消息中所包含的IPv6前缀必须与默认承载建立过程中的IPv6前缀相同。UE会从路由通告消息中所接收的IPv6前缀构造IPv6全地址。在该路由通告消息还包含用于构造本地链路类型地址（Link-local Address）的接口标识符（Interface Identifier）。P-GW向UE通告的任何前缀都是全局唯一的。P-GW维护着UE标识（IMSI）与所分配IPv6前缀的关系，所以在PLMN内部不需要对已分配IPv6前缀所生成的IPv6地址执行重复地址检查功能。在续订已分配IPv6前缀方面，P-GW只需要将同一IPv6前缀的生命期限设置为一个新的非零值，并使用路由通告消息通知给UE即可。对于释放IPv6前缀，P-GW发起PDN连接释放过程就能够实现。一释放该PDN连接，UE就隐式释放对应的IPv6前缀。

3 PMIPV6体系下S5/S8的IP地址分配机制
   在S5/S8接口采用PMIPv6协议时，IP地址分配具有下面的特征。
PDN类型的确定原则与GTP体系下PDN类型的确定原则相同。由于要考虑到多种UE的要求，某些终端会要求不在附着过程中进行IPv4地址的分配，而延迟到附着过程完成之后进行，因此就有了地址分配类型与延迟分配的组合。
   如果PDN类型是IPv4类型，初始附着或切换附着并且不采用IPv4地址延迟分配方式，则在默认承载激活过程中分配IPv4地址。这里所说的IPv4地址延迟分配方式是指在默认承载激活过程完成之后使用DHCPv4机制进行分配。这种情形下S-GW通过代理绑定更新（Proxy Binding Update，PBU）消息请求IPv4地址，然后P-GW所指派的IPv4地址将在代理绑定应答（Proxy Binding Ack，PBA）消息中返回给S-GW。
   如果初始附着或切换附着并且采用IPv4地址延迟分配方式，除了S-GW执行DHCPv4中继代理功能外，其他IPv4地址分配与IPv4参数配置通过DHCPv4的方式都与基本协议相同。即S-GW通过PBU消息请求IPv4地址，P-GW指派IPv4地址，通过PBA消息将所指派的IPv4地址返回给S-GW，并且在该消息中指明了DHCPv4地址分配过程指示信息，目的是通知S-GW所指派的IPv4地址不要在默认承载激活过程中通知给UE，这时S-GW在向MME的响应消息中将UE IPv4地址设置为0.0.0.0。MME然后将该0.0.0.0地址转发给UE。在默认承载建立过程完成之后，UE亲自使用DHCPv4过程发起IPv4地址分配过程，通过DHCPv4过程提供给UE的IPv4地址与在PBA消息中所提供的值是相同的。
   如果IPv4地址是使用DHCPv4过程分配的，则该IPv4地址可以使用DHCPv4过程释放，或者IPv4地址租期超期，P-GW会通过发起PDN连接释放过程释放与该IPv4地址相关联的PDN连接。
   如果PDN类型是IPv6类型，IPv6网络前缀分配是通过IPv6无状态地址自配置过程实现的。P-GW指派IPv6网络前缀，并在PBA消息中返回给S-GW。S-GW通过路由通告消息将该网络前缀通知给UE。为了确保UE所生成的本地链路地址（Link-local Address）不能与S-GW所生成的本地链路地址冲突，则P-GW会提供给UE一个接口标识符（Interface Identifier），UE使用该接口标识符构造本地链路地址。然而对于无状态地址自配置过程，UE会选择任何接口标识符生成非本地链路类型的IPv6地址。P-GW还会向S-GW提供一个本地链路地址，S-GW在与UE共享的接入链路上使用该本地链路地址。由于S-GW所宣告的任何前缀都是唯一的，因此UE没有必要执行重复地址检查过程，以检查从所分配IPv6网络前缀生成的IPv6地址是否是全局唯一的。
   除了S-GW执行DHCPv6中继代理功能外，其他IPv6参数配置都是基本的无状态DHCPv6过程。S-GW在路由宣告消息中所广播的IPv6网络前缀就是PBA消息中指派的IPv6网络前缀。
   如果PDN类型为IPv4v6类型，IPv6网络前缀是通过IPv6无状态地址自配置过程分配的，其相关的IPv6参数配置是通过无状态DHCPv6过程进行的。如果初始附着并且IPv4地址采用延迟分配方式，则S-GW会在向P-GW发送的PBU消息中请求IPv6网络前缀和IPv4地址。在附着过程中，P-GW不会指派IPv4地址，而只会在PBA消息中向S-GW返回IPv6网络前缀，同时P-GW还会在该消息中包含DHCPv4地址分配过程指示信息，目的是向S-GW指明UE会通过DHCPv4过程获取IPv4地址的，S-GW会将IPv4 PDN地址设置为0.0.0.0并发送给UE。
   如果初始附着并且IPv4地址分配不采用延迟方式，则S-GW会在PBU消息中请求IPv6网络前缀和IPv4地址，P-GW指派一个IPv4地址，在PBA消息中，IPv6网络前缀和IPv4地址返回给S-GW，S-GW在默认承载激活过程中将IPv4地址传递给UE。而对于切换过程，S-GW会在PBU消息中同时请求IPv6网络前缀和IPv4地址，不管UE是否请求了IPv4地址分配延迟方式，P-GW都会在PBA消息中向S-GW返回之前所指派的IPv6网络前缀和或IPv4地址。如果采用IPv4地址分配延迟方式，则P-GW还会在PBA消息中包含DHCPv4地址分配过程指示信息，S-GW不会在默认承载激活过程将该IPv4地址指派给UE。在默认承载激活过程完成之后UE会使用DHCPv4过程请求IPv4地址。在这种情形下，S-GW执行DHCP中继代理功能，接收到UE的DHCPDISCOVERY消息后再次通过PBU消息向P-GW请求分配IPv4地址，通过PBA消息将所分配的IPv4地址通知给S-GW，然后才能中继DHCPDISCOVERY消息给P-GW。S-GW在该DHCPDISCOVERY消息中添加上自己的IP地址和所指派给UE的IPv4地址后中继给P-GW以继续DHCP 过程。
   对于IPv4地址的释放，可以通过DHCPv4过程或者IPv4地址租期超期，同时还要通过P-GW发起的IPv4地址删除过程从所关联的PDN连接中释放该IPv4地址。

4 PMIPV6体系下S2a的地址分配机制
   在S2a接口上采用PMIPv6协议或者MIPv4协议，分配给UE IP地址的实体可能是P-GW或者外部的PDN，在分配IP地址时，对于授信Non-3GPP接入系统有下面特定的功能要求。
   Non-3GPP接入网关支持DHCP中继代理功能。
   在初始附着或切换附着情形下，如果PDN类型仅是IPv4类型，则授信Non-3GPP接入网络会在PBU消息中请求IPv4地址，在PBU的PCO信息单元中包含地址分配首选信息以指示是否请求延迟IPv4地址分配。在初始附着期间，P-GW指派一个IPv4地址，并在PBA消息中返回该IP地址，在该消息中还包含DHCPv4地址分配过程指示信息，其目的是指示允许UE在附着完成之后使用DHCPv4机制分配IPv4地址。在DHCPv4地址分配之前，非授信接入系统的接入网关或移动接入网关不会将所接收到的IPv4地址传递给UE，只有在Non-3GPP接入网关与P-GW之间建立了PMIPv6隧道之后，才会中继DHCPv4消息，用于IPv4参数配置与分配。
   对于PDN类型是IPv4v6，并且要求IPv4地址延迟分配，授信Non-3GPP接入网络会在PBU消息中请求IPv6网络前缀（IPv6 Network Prefix）和IPv4地址。PBU的PCO信息单元中包含地址分配首选信息以指示UE请求IPv4地址分配延迟方式。如果允许IPv4地址分配延迟，则在初始附着过程中P-GW不指派IPv4地址，而仅仅指派IPv6网络前缀。在PBA消息中包含DHCPv4地址分配过程指示（DHCPv4 Address Allocation Procedure Indication）信息，以指示允许使用DHCPv4分配IPv4地址。在授信Non-3GPP接入网关与P-GW之间建立了PMIPv6隧道之后，UE通过DHCPv4请求IPv4地址，授信Non-3GPP接入网关与P-GW执行PBU、PBA消息交互，获取到IPv4地址，然后Non-3GPP接入网关将所指派的IPv4地址添加到DHCPDISCOVERY消息中并中继到P-GW，用于IPv4参数配置及IPv4地址分配。
   UE可以通过DHCPv4方式释放IPv4地址，或者IPv4地址租期超期方式释放。对于PDN 类型为IPv4类型，P-GW会发起释放PDN连接过程释放与该IPv4地址相关联的PDN连接。而对于PDN类型为IPv4v6类型，P-GW会发起IPv4地址删除过程，以便于从该PDN连接上删除该IPv4地址相关的资源。
   在某些情形下，Non-3GPP接入网关可能会执行DHCPv4服务器功能。在这种情形下，UE IPv4地址分配的功能就需要Non-3GPP接入网关通过PMIPv6信令协助完成。即UE与Non-3GPP接入网关之间是DHCPv4的交互过程，而Non-3GPP接入网关与P-GW之间是采用PMIPv6信令的交互过程。
   对于初始附着和切换附着情形，PDN 类型为IPv4v6，并且IPv4地址分配采用延迟方式，则授信Non-3GPP接入网络在向P-GW的PBU消息中会同时请求IPv6网络前缀和IPv4地址，并在PCO信息单元中指明请求IPv4地址延迟分配，那么在初始附着过程中P-GW不会指派IPv4地址，而只会在PBA中返回IPv6网络前缀和DHCPv4地址分配过程指示信息。在授信Non-3GPP接入网络与P-GW之间建立了PMIPv6隧道之后，UE通过DHCPv4过程向授信Non-3GPP接入网关请求IPv4地址时，授信Non-3GPP接入网络网关继续通过PMIPv6信令从P-GW请求IPv4地址。
   在这种情形下，UE还会通过DHCPv4过程释放IPv4地址，或者IPv4地址租期超期，网络需要释放与该IPv4地址相关的资源，即在PDN类型为IPv4v6类型情形下Non-3GPP接入网关发起IPv4地址删除过程，目的是从PDN连接和承载上下文中删除该IPv4地址。
   Non-3GPP接入网关支持DHCPv6中继代理或服务器功能，用于IPv6参数配置目的。Non-3GPP接入网关通过PMIPv6信令从P-GW中获取到IPv6前缀，然后通过DHCP路由宣告过程宣告IPv6前缀。
   对于静态IP地址，Non-3GPP接入网络在接入认证和授权过程中，从HSS/AAA接收到静态IP地址，然后转发该静态IP地址给P-GW。与静态IP地址相关的静态P-GW选择是通过网络配置将APN映射到一个给定的P-GW，或者在HSS/AAA中指定了一个静态P-GW。

5 PMIPV6协议体系下S2b的IP地址分配机制
   在非授信的Non-3GPP接入系统中，分配给UE两种类型的IP地址，其一是UE在非授信的Non-3GPP接入网络中使用的，目的是获取ePDG的IP连接。这个IP地址只有一个。另外一种是UE通过P-GW获取外部PDN网络的IP连接时使用的，这个IP地址可以是一个或多个。
   非授信Non-3GPP接入网络所分配的IP地址目的是用于UE与ePDG之间的IPSec安全关联T、IPSec隧道的UE端点。
P-GW所分配给UE的IP地址可以是从P-GW内部的地址池分配的，也可以是从外部PDN分配的。ePDG从PBA消息中接收到所分配的IP地址然后传递给UE，并且必须向UE指示该IP地址所关联的PDN标识符（APN）。
   对于静态签约地址的处理，ePDG在建立IKEv2隧道过程中从HSS/AAA获取UE的静态地址，该静态地址可能是一个静态IPv4地址和（或）一个静态IPv6前缀，然后ePDG会将该静态地址转发给P-GW。通常一个静态IP地址会对应一个静态P-GW，这个静态P-GW会通过APN映射的方式获取，或在HSS/AAA中已经指定了。

6 DSMIPV6体系下S2c的IP地址分配机制
   在S2c接口上，移动性协议是采用基于主机模式的DSMIPv6协议。这导致了所使用的IP地址分配机制就比较特殊。
   在DSMIPv6协议体系中，接入网络所分配给UE的IP地址称为转交地址，即Care-of-Address，简写为CoA。对于Non-3GPP接入系统来说，由于分为授信和非授信两种类型的接入网络，所导致的CoA地址分配具有不同特点。
   授信Non-3GPP接入网络的接入网关直接通过S2a接口与P-GW相连接，而非授信的Non-3GPP接入网络的接入网关首先与演进型分组数据网关ePDG相连接，然后ePDG与P-GW通过S2b接口相连接。因此，在授信Non-3GPP接入网络中接入网关会给UE分配一个或多个IP地址，UE选取其中的一个IP地址作为DSMIPv6协议的转交地址CoA。而在非授信的Non-3GPP接入网络中，接入网关给UE也会分配一个或多个IP地址，UE选取其中的一个IP地址作为向ePDG建立IPSec安全关联（Security Association，SA）的IP地址，在建立完成IPSec安全关联关系之后，ePDG会给UE分配一个IP地址，这个IP地址将作为DSMIPv6协议的转交地址CoA。上述IPSec安全关联的目的是保护后续的DSMIPv6信令。
   ePDG分配转交地址的方式可以采用内部地址池，也可以采用外部服务器，例如DHCP服务器，选取哪一种是根据网络部署确定的。
   DSMIPv6协议所使用的另外一个地址是家乡地址（Home Address），是在通过IKEv2交互过程建立UE与P-GW/HA之间的DSMIPv6安全关联时协商确定的。在这个协商过程中指派一个IPv6家乡地址（IPv6 Home Address）所属于的IPv6前缀，该前缀称为家乡网络前缀（Home Network Prefix）。还有与该IPv6前缀相关联的PDN标识符（APN）、给UE分配的IPv6前缀以及用于该PDN的DNS服务器地址。UE根据所指派的IPv6前缀构造IPv6家乡地址。其他的IP配置参数是UE在所建立的DSMIPv6隧道上通过无状态DHCP过程（Stateless DHCP）获取的。无状态DHCP过程在RFC 4039和RFC 3736协议中定义。
   为了支持IP双栈功能，UE会通过DSMIPv6 BU（Binding Update，绑定更新）信令请求获取一个IPv4家乡地址。P-GW会在向UE发送的DSMIPv6 BA（Binding Ack，绑定应答）消息中指派一个IPv4家乡地址。IPv4家乡地址的其他配置参数将通过DHCPv4过程在所建立的DSMIPv6隧道上获取。
   这样UE就能够根据业务所使用IP地址类型选择IPv6家乡地址或IPv4家乡地址发送业务数据。如果UE位于IPv6类型的链路上，则会发送IPv6类型分组，IPv4类型的业务封装成IPv6分组进行传输。如果UE位于IPv4类型的链路上，则UE将使用Vanilla UDP封装规则，将IPv6分组和IPv4分组进行封装发送，或者将IPv4分组和IPv6分组封装成IPv4分组进行发送。

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1 各种IP移动性协议的特征及比较
   EPS系统不仅要支持3GPP系统间的移动性，而且要支持3GPP系统与Non-3GPP系统之间的移动性以及Non-3GPP系统之间的移动性。在3GPP系统之间的移动性使用GPRS隧道协议，简称GTP，选择该GTP作为3GPP系统之间移动性协议的缘由是3GPP的UMTS PS域采用的是GTP隧道协议，为了使E-UTRAN能够与3GPP UTRAN/GERAN系统之间更为容易地互操作，沿用已有的移动性协议是一种合理的选择。不过在EPS系统所使用的控制面GTP协议在原来GTP版本1协议基础上进行了升级和优化，引入了EPS系统特有的许多特征，而用户面GTP协议仍然沿用GTP版本1协议。这样EPS系统设备与3GPP UMTS/GSM系统设备之间的互通更为容易和方便。EPS系统的GTP协议参见在本书第12章的详细描述。
   为了支持3GPP与Non-3GPP之间的移动性，当时在标准演进过程中提出了3个锚点（Anchor）的概念，即LTE锚点、3GPP锚点和SAE锚点。LTE锚点解决的是LTE内部的移动性，该锚点后来演变为服务网关（Serving GateWay）节点。3GPP锚点解决的是不同3GPP接入系统之间的移动性，即UTRAN、GERAN及E-UTRAN之间的移动性，该锚点后来演变融合到了服务网关节点中。SAE锚点解决的是3GPP接入系统与Non-3GPP IP接入系统之间的移动性，该锚点对应移动IP中的家乡代理（Home Agent），后来演变为分组数据网网关（PDN GateWay）。
   由于Non-3GPP系统大多采用IETF所制定的移动IP，而这些协议主要的思想是基于主机控制方式（Host-Based Mode），这与3GPP系统基于网络控制方式（Network-Based Mode）的传统思想大相径庭。上述GTP协议就是基于网络控制方式的移动性协议。而cdma2000系统采用的是基于主机控制的MIPv4 FA-CoA模式。这样导致两个系统之间很难很好地互通。于是在SAE标准演进过程中，运营商和设备商提出：EPS系统需要能够同时支持基于主机控制方式的移动性协议和基于网络控制方式的移动性协议。而网络控制方式不局限于上述的GTP协议，这样IETF组织就开始启动基于网络控制方式的移动IP协议的制定工作。
   为了能够实现系统间的移动性，提出了EPS系统在3GPP接入网络与Non-3GPP IP接入网络之间的移动性所需要满足的以下4个方面的需求。
（1）所选择的IP移动性方法必须能够满足不同移动性需求的终端，例如固定的、游牧的、移动终端。
（2）所选择的IP移动性方法必须能够允许优化用户到用户之间业务的路由，这包括访问互联网和访问本地的PSTN用户，以及处于同一个拜访网络的两个移动用户之间通信。
（3）EPS系统必须要支持IPv4和IPv6连接，IPv4与IPv6终端、服务器和接入网络之间的交互是可能的。支持在不同IP类型的接入网络之间的移动性。
（4）传输的开销需要优化，特别是“最后一公里”和空中接口上。
   上述4个需求中需求（2）和需求（3）是最基本的。为了满足上述需求，SAE标准演进过程中IETF组织共提出多达9种解决方案。这9种方案可以分为两种类型，一种是基于主机方式的，另一种是基于网络方式的。
   基于主机方式的IP移动性管理方案如下：
（1）MIPv4 with FA-CoA；
（2）MIPv4 with Co-CoA；
（3）MIPv6；
（4）HMIPv6；
（5）DSMIPv6；
（6）DSMIPv4。
   基于网络方式的IP移动性管理方案如下：
（1）NetLMM；
（2）PMIPv4；
（3）PMIPv6。
  上述9种方案中某些方案非常相近，在后来的演进过程中逐渐被淘汰，所以本书选取了其中主要的6种进行了比较，比较情况见表4-1。

表4-1 IP移动性管理方案比较

   经过上述比较，EPS系统最后选择了需要支持的3种移动性管理协议，即基于网络控制方式的移动性协议PMIPv6、基于主机控制方式的MIPv4 FA-CoA和基于主机控制方式的DSMIPv6协议。这3个协议由IETF组织制定并已经成熟。

2 IP移动性机制的选择原则

   在EPS系统中，核心网EPC不仅要支持3GPP UTRAN/GERAN接入网络、3GPP E-UTRAN网络，还要支持Non-3GPP IP接入网络，如cdma2000、WiMAX和WLAN之类的接入网络。由于不同的接入网络所采用的移动性协议是不相同的，因此UE在上述这些接入网络上附着时以及它们之间移动时需要选择正确的IP移动性协议。
   对于S5/S8接口上的PMIPv6和GTP，不进行IP移动性协议的选择。附着到3GPP接入网络时，由MME根据S-GW的能力和P-GW能力确定选择PMIPv6或GTP。
   3GPP与Non-3GPP接入系统之间的IP移动性管理机制选择原则如下。
（1）静态配置方式
   对于部署单个IP移动性管理机制的网络，静态配置移动性机制是针对具体的接入类型和或漫游协议。在终端或UICC卡和网络上配置了所使用机制的信息。在这种情形下，如果UE所需要的信息与网络支持的信息不匹配，那么在3GPP与Non-3GPP接入系统之间移动过程中，IP会话连续性将不能保证。例如，用户转换到一个不同的IP移动性管理机制的网络。授信Non-3GPP接入网或ePDG只支持DSMIPv6协议而UE不支持DSMIPv6时，可能会导致UE在授信Non-3GPP接入网络所得到的本地IP地址，却不能建立到EPC的PDN连接。根据运营商策略和漫游协议，在授信Non-3GPP网络中，使用本地IP地址所得到的IP连接是可以访问互联网接入这种业务的，然而不使用EPC的用户业务不属于所描述的内容。
（2）动态选择方式
   在网络支持多种IP移动性协议的情形下，需要执行IP移动性选择功能。
   有两种模式的移动性协议，基于网络控制的移动性（Network-Based Mobility，NBM）和基于主机控制的移动性（Host-Based Mobility，HBM）。属于NBM类型的是PMIPv6协议，属于HBM类型的是DSMIPv6和MIPv4 FA-CoA协议。执行IP移动性选择功能的网络实体需要根据UE的能力、网络能力及配置策略确定IP移动性协议。
   执行IP移动性协议选择的场景：初始附着到授信Non-3GPP或ePDG时，从3GPP接入网切换到Non-3GPP接入网的非优化方式的切换时，在Non-3GPP接入网络与3GPP接入网络之间或者两个Non-3GPP接入网之间改变时。
   如果进行初始附着或者切换附着，在授信Non-3GPP接入网络或ePDG对UE进行认证时，由HSS/AAA根据UE能力、网络能力和网络策略决定最终选择的移动性协议。如果UE向网络提供了一个所支持移动性协议的指示，则网络必须向UE指示所选中的移动性机制。AAA/HSS可以通过静态预配置方式或授信Non-3GPP接入网络/ePDG指示方式获取网络所支持IP移动性协议，并在授信Non-3GPP接入网络/ePDG对UE的认证过程中由HSS/AAA指示其分配的、与移动性协议相应的本地IP地址。
   如果接入网不知道UE的能力而家乡网络接入网策略允许使用PMIPv6协议，则PMIPv6协议用于建立IP连接。
   当NBM机制用于在目标系统建立连接时，网络需要根据UE支持NBM的能力和IP地址保存指示，按照PMIPv6规范执行IP地址保存。
   如果网络知道UE支持DSMIPv6或MIPv4的能力，则HBM的IP地址保存机制可能需要执行。这种信息是由HSS/AAA通知给授信Non-3GPP接入网络或ePDG的。在这种情形下，授信Non-3GPP接入网络或ePDG向UE提供一个新的适合于DSMIPv6的转交地址CoA或者MIPv4的FA-CoA地址。

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