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EPC网络中的基于S1的eNode B间的切换信令流程 [复制链接]

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楼主
发表于 2013-4-6 23:57:15 |只看该作者 |倒序浏览
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(以下内容翻译自TS23.401的5.3.7.2 基于S1的eNode B间的切换章节)

基于S1的eNode B间的切换是基于X2的切换不可用时,基于S1参考点上发起的eNode B间的切换。该功能是在切换过程中需要重定位MME或者MME和S-GW都重定位。切换由源eNodeB发起,由源MME选择目标MME。同时如果S-GW需要重定位,则由目标MME选择S-GW。一般情形下eNodeB间切换时MME不应该重定位,除非UE离开所服务的MME pool区。

源eNodeB决定哪些EPS承载要把分组转发到目标eNodeB。分组转发可以采用直接转发的方式通过X2接口从源eNodeB到目标eNodeB,也可以间接地通过源和目标S-GW转发分组(如果S-GW没有重定位,只需要通过一个S-GW转发)。直接转发路径是由源eNodeB决定并通知源MME。判断方法就是如果X2连接可用,就可以采用直接转发路径。

如果直接转发路径不可用,就采用间接地的方式。源和目标MMEs利用配置数据来决定是否需要建立间接地转发路径。即依赖于配置数据,源MME决定并通知目标MME是否建立间接地转发路径,然后目标MME根据指示和配置数据来建立间接路径。

为了最小化eNodeB拒绝该切换过程的可能性,在S1切换过程执行期间(即从接收到Handover Required消息到Handover Notify或Handover Failure),MME应该暂停非切换相关的S1接口过程,例如下行NAS消息传输、E-RAB建立/修改/释放等过程。一旦切换过程完成,相应的过程继续。如果MME不再服务该UE,则该相应的过程将失败。

1.  源eNodeB决定发起一个基于S1的eNodeB间的切换。触发该过程的情形有:与目标eNodeB没有x2接口,或一个不成功的基于X2的切换之后来自目标eNodeB的一个错误指示,或者源eNodeB获知到一个动态信息。

2. 源 eNodeB 发送一条 要求切换(Handover Required)消息给源MME。源 eNodeB在该消息中指示直接转发路径的有效性(Direct Forwarding Path Availability)、源到目标透明容器(Source to Target transparent container)、目标eNodeB标识(target eNodeB Identity)、目标TAI(target TAI)和S1AP原因(S1AP Cause)。在透明容器中指示了执行数据转发的承载列表。直接转发路径有效性指示了从源eNodeB到目标eNodeB是否可以进行直接转发,其基于X2的存在。TAI的目的是便于选择合适目标MME。

3. 源 MME 选择目标 MME ,并发送一条转发重定位请求( Forward Relocation Request (MME UE context,Source to Target transparent container, TI(s), RAN Cause, target eNodeB Identity, Direct Forwarding Flag)) 消息给目标 MME。
   MME UE Context包含有IMSI, ME Identity, UE security context, UE Network Capability, UE-AMBR, APN-AMBR(s),Selected CN operator ID, APN restriction, Serving GW address and TEID for control signalling, and EPS Bearer context(s)。

4. 目标MME 确认源S-GW是否可以继续为UE服务。如果不能,就选择一个新的 S-GW 。

如果源 S-GW 继续为UE服务,该步骤不发送消息。这时,目标 S-GW 与源 S-GW是一样的。

如果选择新的S-GW,目标MME发送一条 创建承载请求(Create Bearer Request (bearer context(s) with P-GW addresses and TEIDs (for GTP-based S5/S8) or GRE keys (for PMIP-based S5/S8) at the P-GW(s) at the P-GW(s) for uplink traffic) )消息给目标 S-GW。 目标 S-GW分配用于S1-U接口上的 S-GW 地址和TEIDs 。目标S-GW 发送创建承载响应( Create Bearer Response (S-GW addresses and uplink TEID(s) for user plane) )消息返回给目标MME。

5. 目标 MME发送切换请求( Handover Request (EPS Bearers to Setup, UE-AMBR, S1AP Cause, Source to Target transparent container, Handover Restriction List) )消息给目标 eNodeB.。该消息在目标eNodeB创建UE上下文,包含承载信息,安全上下文。 目标eNodeB发送一条切换请求应答(Handover Request Acknowledge (EPS Bearer Setup Result, Target to Source transparent container) )消息给目标 MME。EPS bearer Setup Result中包含有所拒绝EPS承载列表和所接受的EPS承载列表对应的地址与TEID以及用于数据转发的地址与TEID。如果UE-AMBR,则MME重新计算新的UE-AMBR并将新的UE-AMBR发送给目标eNodeB。

6. 如果使用间接转发并且S-GW重定位,目标MME通过发送创建承载请求(Create Bearer Request)消息给目标S-GW在目标S-GW建立转发参数。该创建承载请求消息中包含原因cause和用于转发的目标eNodeB地址和TEID。原因cause指示了用于数据转发的承载。S-GW回应创建承载响应(Create Bearer Response)消息(target S-GW addresses and TEIDs for forwarding).如果S-GW不重定位,间接转发在下面的第8步骤中建立。

7. 如果MME重定位,目标MME 发送一条 转发重定位响应(Forward Relocation Response (Cause, Target to Source transparent container, S-GW change indication , EPS Bearer Setup Result, Addresses and TEIDs for forwarding))消息给源MME。 如果用间接转发,该消息包含用于间接转发(source or target)的S-GW 地址和 TEIDs 。

8. 如果采用间接转发,源MME向S-GW发送创建承载请求(Create Bearer Request(Cause, addresses and TEIDs for forwarding))消息 。在S-GW重定位的情况下,它包括到目标S-GW的隧道标识符。Cause指示了执行数据转发的承载。S-GW返回创建承载响应(Create Bearer Response(S-GW address and TEIDs for forwarding))消息。

9. 源MME 发送一个切换命令(Handover Command (Target to Source transparent container, Bearers subject to forwarding, Bearers to Release) )消息到源eNodeB。

9a. 使用目标到源的透明容器(Target to Source transparent container)构造切换命令(Handover Command)消息,将其发送给UE。一接收到该消息,UE将删除目标小区不能接受的任何EPS承载

10. 源eNodeB发送eNodeB状态迁移(eNodeB Status Transfer)消息给目标eNodeB,该消息经过MME传递所保存的E-RAB对应的PDCP和HFN状态信息。如果没有一个E-RAB采用PDCP状态保存机制,则源eNodeB可能会忽略发送该消息。
   如果有一个MME重定位,则源MME通过转发SRNS上下文(Forward SRNS Context)消息发送该消息给目标MME,然后目标MME应答之。源MME或者重定位后的目标MME通过eNodeB状态迁移(eNodeB Status Transfer)消息将该信息发送给目标eNodeB。

11. 源eNodeB 开始从源eNodeB到目标eNodeB转发下行连路数据。可以是直接转发(第11a步骤)也可以是间接转发数据(第11b步骤)。

12. 在UE成功地同步到目标小区后,就发送一条切换确认(Handover Confirm) 消息到目标 eNodeB。来自源eNodeB 的下行转发数据被传到UE,而上行数据由UE发送出去,转发到目标S-GW和P-GW上。.

13. 目标eNodeB 发送一条切换通知(Handover Notify(TAI+ECGI)) 消息给目标MME。

14. 如果目标MME重定位,则目标MME 发送转发重定位完成(Forward Relocation Complete) 消息到源 MME.。作为响应,源MME发送一条转发重定位完成应答( Forward Relocation Complete Acknowledge)消息 给目标MME。不管MME是否重定位,在源MME启动一个定时器来监视源eNodeB和S-GW重定位情形下的源S-GW的资源的释放情况。一接收到转发重定位完成应答(Forward Relocation Complete Acknowledge)消息,目标MME启动一个定时器用于监视进行间接转发的目标MME所分配的S-GW资源。

15. 目标MME为每一条PDN连接发送一条更新承载请求(Update Bearer Request (eNodeB addresses and TEIDs allocated at the target eNodeB for downlink traffic on S1_U for accepted EPS bearer) )消息给目标S-GW。如果P-GW请求了用户位置信息,MME也会在该消息中包含用户位置信息。同时,MME会通过承载释放过程释放不能接受的承载。如果S_GW接收到一个不能接受承载的下行分组,则丢弃之,也不会给MME发送下行数据通知消息。

16. 如果S-GW 被重定位,目标 S-GW 为来自P-GW下行业务按照一个承载分配地址和 一个TEIDs (one per bearer)。 它发送一条 更新承载请求(Update Bearer Request (S-GW addresses for user plane and TEID(s)))消息给 P-GW(s)。S-GW会在该消息中包含用户位置信息。P-GW 更新它的上下文域并返回一条更新承载响应(Update Bearer Response (P-GW address and TEID, MSISDN)) 消息给目标 S-GW。P-GW开始 用新接收的地址和TEIDs发送下行数据包给目标 eNodeB。
如果 S-GW 没有被重定位,该步骤没有消息发送并且来自Serving-GW的下行数据包立即传送给目标 eNodeB.。

17. 目标S-GW发送一条更新承载响应(Update Bearer Response (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)) 消息给目标MME。如果S-GW没有改变,则S-GW在路径转换之后立即在旧路径上发送一个或多个“end marker”分组包以辅助目标eNodeB执行重排序功能。

18. 当满足TAU更新触发条件之一时,UE发起一个跟踪区更新(Tracking Area Update) 过程。 目标MME知道是为该UE执行的一个切换过程,因为它通过切换消息接收到承载上下文,因而目标MME执行的只是TAU过程的子集,特别是除过源MME和目标MME之间正常的上下文转发过程。

19. 当第14步骤启动定时器超时后,源MME 发送一条UE上下文释放命令(UE Context Release Command)消息给源eNodeB。源 eNodeB释放与UE相关的资源并响应一条UE上下文释放完成(UE Context Release Complete)消息。当第14步启动定时器超时并且如果源MME在转发重定位响应(Forward Relocation Response)消息中收到S-GW改变指示,它就通过发送删除承载请求(Delete Bearer Request (Cause, LBI))消息给源S-GW删除EPS承载资源。Cause指示给旧S-GW表明S-GW发生改变并且旧S-GW将不会对P-GW发起一个删除过程。源S-GW通过删除承载响应(Delete Bearer Response)消息回应。如果ISR激活,则cause向旧的S-GW指示其通过发送删除承载请求(Delete Bearer Request)删除其它旧CN节点中的承载资源。

20. 如果使用间接转发,则源MME在第14步启动的定时器超时,源MME发送一条删除承载请求(Delete Bearer Request )消息给S-GW 来释放第八步为间接转发所分配的临时资源。

21. 如果使用间接转发并且S-GW被重定位,则目标MME在第14步启动的定时器超时,触发目标MME 发送一条删除承载请求( Delete Bearer Request) 消息给目标S-GW来释放第6步骤为间接转发所分配的临时资源。

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沙发
发表于 2013-11-11 11:25:58 |只看该作者
本帖最后由 amr 于 2013-11-11 17:53 编辑

对这个流程的疑问在于数据转发这块。
先整理这部分的步骤

step3. 源MME to 目标MME :Forward Relocation Request
源MME提供给目标MME UE MM上下文、UE EPS PDN连接上下文,直传标志等信息。

step4. 目标MME to 目标S-GW :Creat Session Request
目标MME确定源S-GW不可用,选择新S-GW,并创建一个会话请求。向目标S-GW提供每个承载的MME TEID,P-GW地址、TEID、APN等信息(step3获知的)。S-GW响应消息会分配目标S-GW用于S1-U承载的地址,TEID等

step5.目标MME to 目标eNB:Handover Request
目标MME向目标eNB发送切换请求,要求创建承载、UE安全上下文等。在创建的承载请求中会指定S-GW的地址和TEID。目标eNB回应Handover Request Acknowledge响应消息,消息中的承载列表里面也分配了目标eNB用于下行传输的地址和TEID

step6.目标MME to 目标 S-GW:create Indirect Data Forward Tunnel Request
目标MME向目标S-GW发送请求建立间接转发数据的临时通道,请求目标S-GW分配用于临时通道的UL/DL TEID。目标S-GW在响应要求中分配。

step7.目标MME to 源MME:Forward Relocation Response
目标MME告知源MME用于间接转发的目标eNB/S-GW UL/DL TEID

step8.源MME to 源S-GW:create Indirect Data Forward Tunnel Request
源标MME向源S-GW发送请求建立间接转发数据的临时通道,请求源S-GW分配用于临时通道的UL/DL TEID。源S-GW在响应要求中分配。

step9.源MME to 源eNB:Handover Command
源MME通知源eNB可以开始进行切换了,消息中的承载列表分配用于间接转发的临时通道UL/DL 地址和TEID。后面eNB状态后发送完就可以开始进行数据转发了。

码了这么多字问题在于创建间接转发的临时通道,临时通道的创建最主要的是分配eNB/S-GW的UL/DL TEID。
S-GW UL/DL TEID是源/目标S-GW分配的这点比较好确认,eNB部分说得好混乱

最早出现eNB UL/DL TEID的是step5 Handover Request Acknowledge消息E-RABs Admitted List中。

这里目标eNB UL/DL地址和TEID是可选项,如果有是谁分配的呢?而上面的传输地址和TEID是必选项,假如这一步中有UL/DL的参数,是不是这样的场景切换的过程未完成,eNB又收到数据,这部分的数据是通过传输地址和TEID接收。而UL/DL 地址和TEID就是间接转发时使用。

继续看step6 create Indirect Data Forward Tunnel Request消息中提到eNB UL/DL TEID IE。这个IE标识的是用于间接转发的目标/源eNB的TEID。本来我想eNB UL/DL TEID是不是eNB自己分配的。但看到黄色高亮部分的内容,又脑乱。协议原文 if the eNodeB F-TEIDfor DL data forwarding is included in the Forward Relocation Response message. 即只有eNB UL/DL TEID的参数在Forward Relocation Response消息中分配后,这个IE才存在。


继续看step7,Forward Relocation Response消息中目标eNB UL/DL TEID存在的条件是Handover Request Acknowledge消息中的SAE Bearers Admitted List中存在UL/DL 地址和TEID,且不管是直接转发还是间接转发,S-GW不变。看到这里有点一夜回到解放前的感觉,又没头绪了。后面的步骤也是一样


综上所述,想问的是源/目的eNB的 UL/DL地址和TEID是eNB本身分配的吗?
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点评

爱卫生  这个自然。一定是eNB分配的。MME不可能帮eNB去分配UL/DL的地址的。  发表于 2013-11-11 21:56:13

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板凳
发表于 2013-11-11 17:54:28 |只看该作者
表示清楚了吧?

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地板
发表于 2013-11-11 23:16:49 |只看该作者
我想也是,被协议那些描述饶进去了。

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5#
发表于 2014-6-23 18:11:57 |只看该作者
有个问题想不通,上图里的5 和5a两步是发生在target enb, target mme之间的,包里已经有了新的s1ap enb id,和s1ap mme id,控制面的通道已经建立,同时也分配了新的上下行teid,s1u的数据面也已经建立。问题是,新旧控制面和数据面之间如何关联起来?怎样才能知道5,5A的两个包是属于原来的那条流的?

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6#
发表于 2014-7-31 08:57:35 |只看该作者
wangcmh 发表于 2014-6-23 18:11
有个问题想不通,上图里的5 和5a两步是发生在target enb, target mme之间的,包里已经有了新的s1ap enb id, ...

同问,我也有一样的问题,MME改变和MME不变是不是不同?如果MME不变,MME_S1AP_UE_ID是不是不变?如果MME改变了,我怎么知道这两个是同一个用户呢?

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7#
发表于 2014-8-28 15:39:53 |只看该作者
wangcmh 发表于 2014-6-23 18:11
有个问题想不通,上图里的5 和5a两步是发生在target enb, target mme之间的,包里已经有了新的s1ap enb id, ...

有个问题想不通,上图里的5 和5a两步是发生在target enb, target mme之间的,包里已经有了新的s1ap enb id,和s1ap mme id,控制面的通道已经建立,同时也分配了新的上下行teid,s1u的数据面也已经建立。问题是,新旧控制面和数据面之间如何关联起来?怎样才能知道5,5A的两个包是属于原来的那条流的?
   在建立隧道的时候目标ENODEB会告诉MME,建立该隧道的目的,所以原来的隧道和后面新建的(第6步)隧道是两个不同目的的隧道,所以在切换完成后,mme知道要将那条隧道删除。

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