EPC网络中的UTRAN Iu 模式 到 E-UTRAN RAT间切换过程（MME与S4 SGSN互操作）

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本帖翻译自TS23.401的5.5.2　UTRAN Iu 模式 到 E-UTRAN RAT间切换章节。

1.1　UTRAN Iu 模式 到 E-UTRAN RAT间切换

1.1.1　概述

网络侧根据UE上报的UTRAN RNC无线测量报告，作出决策执行从UTRAN Iu模式到E-UTRAN RAT间的切换。

1.1.2　准备阶段

1. 源RNC决定发起到E-UTRAN的RAT间切换流程。此时，上行和下行的传输路径如下：UE和源RNC间的承载，源RNC，源SGSN(不采用Direct Tunnel方式)，S-GW和P-GW间的GTP隧道。

2. 源RNC向源SGSN发送Relocation Required (Cause, Target eNodeB Identifier, Source RNC Identifier, Source RNC to Target RNC Transparent Container)消息，请求网络侧在目标eNodeB、MME、S-GW建立资源。在后面步骤中（参见步骤7）目标MME确定承载取决于数据传输。

3. 源SGSN通过'Target eNodeB Identifier'确定是否为到E-UTRAN的RAT间的切换。源SGSN发起Handover resource allocation 流程，向目标MME发送Forward Relocation Request (IMSI, Target Identification, MM Context, PDN连接s, SGSN Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, SGSN Address for Control plane, Source to Target Transparent Container, RAN Cause, ISR Supported)消息，消息中包含了源系统建立的所有PDP上下文以及S-GW的上行Tunnel endpoint参数。如果ISR Supported 被指示，它指示源SGSN有能力为UE激活ISR。当ISR被激活，消息应被发送到目标MME，来为UE维持ISR。Source to Target Transparent Container包含从源RNC接收来的Source RNC to Target RNC Transparent Container值。

此消息包含所有的PDN连接s在源系统中激活，并且每个PDN连接包含相应的APN、地址和用于控制面的S-GW的上行隧道端点参数和一个EPS承载上下文列表。

EPS承载上下文的优先级由目标CN节点完成。

MM上下文包含有关安全的信息，例如：UE网络能力、旧的UMTS完整性和加密算法。

目标MME选择目标使用的加密算法，包含在Target to Source Transparent Container信元中通过eNodeB透传到UE。

目标MME将PDP上下文一对一的映射为EPS承载，并将PDP参数中的pre-Rel-8的QoS参数映射为EPS承载中的EPS QoS参数，参考9.2.1.1节。目标MME根据源SGSN指定的顺序建立EPS承载，如果承载建立失败，目标MME将承载去激活。

4. 目标MME决定是否切换S-GW，例如：因为PLMN发生改变可能需要切换S-GW，如果S-GW需要切换，目标MME重新选择目标S-GW(参见5.2.2节“S-GW 选择”)。并向目标S-GW发送Create Bearer Request (IMSI, MME Address and TEID, MME Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, MME Address for Control plane, P-GW address(es) for user plane, P-GW UL TEID(s) for user plane, P-GW address for control plane, and P-GW TEID(s) for control plane, the Protocol Type over S5/S8)消息。S5/S8的协议类型由S-GW提供。

4a. 目标S-GW分配本地资源向目标MME发送Create Bearer Response (S-GW address(es) for user plane, S-GW UL TEID(s) for user plane, S-GWAddress for control plane, S-GW TEID for control plane)消息。

5. 目标MME发送Handover Request (UE Identifier, S1AP Cause, KeNodeB, allowed AS Integrity Protection and Ciphering algorithm(s), KSI, NAS Integrity Protection and Ciphering algorithm(s), EPS Bearers to be setup list, Source to Target Transparent Container)消息请求目标eNodeB建立承载。NAS Integrity Protection 和Ciphering algorithm(s), KSI and 密钥派生参数透传到UE。S1 AP Cause指示从源SGSN接收到的RAN Cause。

目标MME从MM上下文中的CK和IK得到K'ASME，并且与KSI关联，和选择NAS 完整性保护和加密算法。MME和UE从K'ASME获得NAS keys和KeNodeB。如果MME和UE已经建立安全关联，MME可以在完成切换流程之后，发起NAS SMC流程来激活这个本地EPS安全上下文。

对每一个将被建立的EPS承载请求，'EPS Bearers To Be Setup'信元应该包含诸如：承载标识，承载参数，Transport Layer Address，"Data forwarding not possible" 指示和S1 Transport Association等信息。目标MME忽略任何在EPS承载上下文的活动状态指示，并请求目标eNodeB为从源侧接收到的所有EPS承载上下文分配资源。。Transport Layer Address为S-GW用户面地址, S1 Transport Association对应上行用户面TEID(Tunnel Endpoint Identifier)。如果目标MME确定对应的承载和数据转发无关，则包含"Data forwarding not possible" 指示。

MME选择的加密和完整性保护算法、KSI以及密钥派生参数通过eNodeB包含在Target to Source Transparent Container信元中透传到UE，并由UTRAN HO Command消息从源RNC传递UE。将加密和安全保护密钥传递到目标保证业务连续性而不用发起新的AKA (Authentication and Key Agreement)流程。

5a. 目标eNodeB分配请求的资源并发送Handover Request Acknowledge (Target to Source Transparent Container, EPS Bearers setup list, EPS Bearers failed to setup list)到目标MME返回应用参数。如果在Source to Target Transparent container中的无线承载数和MME请求的承载数不一致，目标eNodeB将忽略它并按MME请求的承载数分配。消息发出以后，目标eNodeB准备从S-GW接收已建承载上的GTP PDU。

除了MME透传的NAS KSI, NAS Integrity Protection and Ciphering algorithm(s)和密钥派生参数，eNodeB将选择的AS完整性和加密算法以及eNodeB C-RNTI包含在Target to Source Transparent Container信元中，插入TRAN RRC消息里。UE用eNodeB C-RNTI推导目标eNodeB的KeNodeB和RRC以及用户面密钥。

6. 如果数据转发采用'Indirect Forwarding'的方式而且S-GW发生了切换，MME向目标S-GW发送Create Bearer Request (Cause, Target eNodeB Address, TEID(s) for DL user plane)消息请求S-GW创建数据转发隧道。

6a. 目标S-GW向目标MME发送Create Bearer Response (Cause, Serving GW Address(es), S-GW DL TEID(s))消息。Serving GW Address(es)为目标S-GW创建的数据转发隧道的地址。S-GW DL TEID(s)为目标S-GW创建的数据转发隧道的端点标识。

7. 目标MME向源SGSN发送Forward Relocation Response (Cause, List of Set Up RABs, MME Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, cause, MME Address for control plane, Target to Source Transparent Container, Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding, S-GW change indication) 消息。S-GW change indication 指示源SGSN S-GW是否发生改变。
'Address(es) and TEID(s) for User Traffic Data Forwarding' 信元定义目标系统为数据转发分配的隧道端点。隧道端点的值设置如下： 如果采用直接转发， 'Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding' 包含eNodeB的下行GTP-U 隧道端点参数；如果采用间接转发'Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding' 信元包含eNodeB或者目标S-GW(如果S-GW发生切换)的GTP-U 隧道端点参数。

如果采用非直接转发，用于数据转发的信元'Address(es) 和TEID(s)包含目标eNodeB的下行GTP-U隧道端点参数或者在步骤6a中接收的用于数据转发的目标S-GW的下行GTP-U隧道端点参数。

8. 如果不采用直接转发且S-GW切换，源SGSN向S-GW发送Create Bearer Request (Cause, Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding (在步骤7接收), )消息请求S-GW分配用于创建间接数据转发隧道的资源，Cause指示该消息用于数据转发。

用于数据转发的S-GW和作为UE的用户面锚点S-GW可以是不同的。

8a. S-GW向源SGSN发送Create Bearer Response (Cause, S-GW Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding)消息返回数据转发参数。Serving GW Address(es)是S-GW创建的数据转发隧道的地址。S-GW DL TEID(s)是S-GW创建的数据转发隧道的端点标识。如果S-GW不支持数据转发，则S-GW返回相应的原因值，响应消息中不包含S-GW Address(es) and TEID(s) for Data Forwarding信元。

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1.1.3　执行阶段

源RNC继续接收上下行用户面PDU。

1. 源SGSN发送Relocation Command (Target to Source Transparent Container, RABs to be Released List, RABs Subject to Data Forwarding List)消息通知源RNC切换准备阶段已经完成。"RABs to be Released list"信元包含了所有目标eNodeB建立失败的NSAPI列表。"RABs Subject to Data forwarding list"信元可以包含在消息里面，该信元包含所有目标在准备阶段分配的(Forward Relocation Response message，步骤7)数据转发的地址和TEID列表。如果采用间接转发方式且S-GW切换，"RABs Subject to Data Forwarding"包含了从准备阶段步骤8a中接收的参数。Target RNC to Source RNC Transparent Container包含在目标SGSN接收的Target to Source Transparent Container的值。

2. 源RNC发送HO from UTRAN Command消息通知UE切换到目标eNodeB。消息中包含一个透传的信元，该信元用于传递eNodeB在准备阶段建立的无线参数。

根据信元”RABs Subject to Data Forwarding List”中指示的RAB/PDP上下文，源RNC可能开始数据转发，数据可以直接转发到目标eNodeB，也可以通过源SGSN(采用间接转发方式)以及S-GW在转发到目标eNodeB。是否直接转发由源SGSN和/或目标MME在准备阶段决定。

收到包含UTRAN Command消息的Relocation Command后，UE将保存在本地的RAB ID与相关的bearer ID基于NSAPI进行关联并暂停上行数据面的数据传输。

3. 空。

4. UE移动到E-UTRAN网络执行接入目标eNodeB的流程。

5. UE发送HO to E-UTRAN Complete通知eNodeB已经接入。

6. 目标eNodeB 发送Handover Notify(TAI+ECGI)消息通知MME UE已经接入。

7. MME发送Forward Relocation Complete(ISR Activated, S-GW change)消息通知源SGSN切换完成。ISR Activated指示UE在目标网络激活ISR, 只有当S-GW不变时才可能激活ISR。源SGSN收到消息后向目标MME发送确认消息，启动定时器，该定时器用于释放RNC和源S-GW(如果S-GW的发生切换)的资源(一般情况下源SGSN在收到HSS发送的Cancel Location消息时释放资源)。

如果目标MME采用间接转发，在接到Forward Relocation Complete Acknowledge消息后，目标MME开启定时器。

8. 目标MME发送Update Bearer Request (Cause, MME Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, EPS Bearer ID, MME Address for Control Plane, eNodeB Address(es) and TEID(s) for User Traffic for the accepted EPS bearers, P-GW addresses and TEIDs (for GTP-based S5/S8) or GRE keys (for PMIP-based S5/S8) at the P-GW(s) for uplink traffic and RAT type, ISR Activated)消息通知S-GW RAT间的切换已经完成，MME接管UE所有的承载上下文。如果P-GW请求了UE的位置信息（由UE的上下文决定），在这条消息中MME也包含用户位置信息信元。仅在S-GW不变且ISR在切换前已被激活的情况下，ISR用于通知S-GW UE在目标网络激活ISR。如果Update Bearer Request消息中没有指示ISR，S-GW删除ISR Activated资源，并向另外一源核心网元发送Delete Bearer Request消息删除承载资源。

如果有EPS承载需要删除，MME发起承载释放流程。

9. S-GW通知 P-GW信息更新，例如：S-GW切换、RAT 类型(用于计费)改变等。由于S-GW改变，S-GW在S5/S8分配下行TEIDs，甚至对于没被接受的承载也作了分配。P-GW收到消息后应该向S-GW发送消息进行确认。如果S-GW发生改变，P-GW更新本地保存的上下文信息并向目标S-GW发送Update Bearer Response (P-GW address and TEID, MSISDN, etc.)消息。如果P-GW记录了UE的MSISDN，MSISDN应该包含在消息中传给S-GW。

如果使用了PCC架构，P-GW通知PCRF信息更新，例如：RAT类型。

10. S-GW向MME发送Update Bearer Response (Cause, S-GW Tunnel Endpoint Identifier for Control Plane, S-GW Address for Control Plane, Protocol Configuration Options, P-GW addresses and TEIDs (for GTP-based S5/S8) or GRE keys (for PMIP-based S5/S8) at the P-GW(s) for uplink traffic)消息到MME确认用户面切换完成. 至此，对所有的承载UE、目标eNodeB、S-GW(如果S-GW发生切换应该是目标S-GW)，P-GW间的用户面建立完成。

如果S-GW没有改变，S-GW在路径切换后立即在旧路径伤发一个或多个"end marker"包，用于目标eNodeB排序下行数据包。

11. UE发送Tracking Area Update Request消息通知目标MME当前位于新的跟踪区。RAN为处于ECM-CONNECTED态的UE提供TAC信息。

UE已经完成了RAT间的切换，MME不需要按照常规的的RA Update流程从源SGSN获取上下文。

12. 当步骤7中启动的定时器超时候，源SGSN发起Iu Release流程删除源RNC保存的所有UE相关的资源。如果不再转发数据，源RNC向源SGSN发送Iu Release Complete消息。如果激活了ISR，S-GW向另一源核心网元发送消息释放承载资源。如果分配了用于非直接转发的资源，也要释放。

如果步骤7中的定时器超时，源SGSN在Forward Relocation Response消息中接受到S-GW改变的指示，源SGSN向源S-GW发送Delete Bearer Request (Cause, TEID)消息删除S-GW承载资源，cause指示源S-GW不向P-GW发起承载删除流程。

源S-GW发送Delete Bearer Response (TEID)消息确认。如果激活了ISR，S-GW向另一源核心网元发送消息释放承载资源。如果分配了用于非直接转发的资源，也要释放。

13. 当步骤7中的定时器超时，目标MME释放已经为间接转发分配的资源。

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admin 发表于 2013-4-12 16:59
1.1.3　执行阶段源RNC继续接收上下行用户面PDU。1. 源SGSN发送Relocation Command (Target to Source Trans ...

1.1.4 UTRAN Iu 模式到E-UTRAN RAT间的切换拒绝

当请求的EPS承载资源在目标侧不能建立时，目标eNodeB可能拒绝切换请求。如果目标MME/eNodeB没有建立UE上下文，没有分配资源，UE仍旧在源RNC/SGSN接入。

1. 步骤1～5在1.1.2中描述。

6. 如果为全部请求的EPS承载分配资源都失败，eNodeB向目标MME发送Handover Failure (Cause)消息。收到消息后，目标MME清除为UE保留的资源。

7. 该步骤仅当S-GW改变时才执行，目标MME向目标S-GW发送Delete Bearer Request (Cause, TEID)消息删除EPS承载资源。目标S-GW 发送 Delete Bearer Response (TEID)消息确认。

8.  目标 MME 发送 Forward Relocation Response (Cause) 消息到源SGSN。

9. 源SGSN 收到Forward Relocation Response 消息后，发送Relocation Preparation Failure (Cause) 消息到源RNC。

paul

版主，你这个是23401的那个版本的？
我看了几个版本的TS23.401都没有9.1.2章节

5.5.2.2            UTRAN Iu mode to E-UTRAN Inter RAT handover倒是和你翻译的章节一致。

xcjsky

是不是只有在 GGSN，SGW和PGW融合节点上激活的3G可以成功handover到4G上啊？

3G的PDP激活在GGSN上，如果不是融合节点的话，create bearer失败 那么handover也就失败了。因为业务的锚定点不能变。

对吗？

爱卫生

xcjsky 发表于 2014-2-17 00:19
是不是只有在 GGSN，SGW和PGW融合节点上激活的3G可以成功handover到4G上啊？

3G的PDP激活在GGSN上，如果 ...

是的。所以现网的GGSN要升级到PGW。

瞄一下

Forward Relocation Response里带的消息如下：
.... ...0 = CS (Cause Source): Originated by node sending the message
有没有遇到过是什么原因？