LTE_NAS过程.ppt
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1、NAS过程简介,NAS过程定义,定义用于UE各MME间移动性管理与会话管理过程EMM(EPS Mobility Management)协议定义了UE的移动性控制过程 ESM(EPS Session Management)定义了EPS承载上下文的管制过程,与接入层提供的承载控制协同来完成用户面的控制,SAE架构,SAE控制面接口,UE-MME(NAS接口),NAS:支持移动性管理功能以及用户面承载的激活、修改与去激活,并负责NAS信令的加密和完整性保护.LTE-Uu:UE 和 eNodeB间的空口协议,参见TS36.300,基本概念(1),Aggregate Maximum Bit Rate一个
2、UE的一组非GBR承载集合的聚合比特率的最大值EMM contextUE的Attach过程成功结束后,EMM上下文在UE与MME间得以建立NAS signalling connectionUE与MME间的对等S1连接.一个NAS信令连接由两部分串连组成:RRC连接(LTE-Uu)和S1AP连接(S1-MME).当RRC连接成功建立时,UE就认为NAS信令连接已建立;而RRC释放时,UE认为NAS信令连接已释放.EMM-CONNECTED mode一旦UE与网络间建立了NAS信令连接,则UE迁至EMM-CONNECTED状态(与23.401中的ECM-CONNECTED状态对应)EMM-IDLE
3、 modeUE与网络间不存在NAS信令连接,则UE处于EMM-IDLE状态(与23.401中的ECM-IDLE状态对应)TAI list 一组TAI,UE在其指示的TA之间穿越时,不必执行TAU过程,基本概念(2),Initial NAS message:触发NAS信令连接的建立,如:ATTACH REQUEST消息就是一个Initial NAS消息Last Visited Registered TAITAI列表中UE最后访问的TA所对应TAILinked Bearer Identity:此ID标识附加承载资源连接於哪个Default承载.MME area一个MME所服务TA组成的总的区域PD
4、N address由PDN-GW分配给UE的一个IP地址Procedure Transaction Identity由UE动态分配的用于UE所请求承载资源激活,修改和去激活过程的ID.相应过程结束时,PTI将被释放.TAUTracking Area Update,UE处理模式说明,UE侧NAS信令消息的完整性检测完整性保护由网络侧激活;一旦NAS安全模式控制过程成功结束,则NAS信息强制实施信令完整性保护;除去以下消息,NAS NAS安全模式控制过程成功结束之前,EMM实体不会处理任何NAS信令INDENTITY REQUEST(若请求的标识参数是IMSI)TRACKING AERA UPDA
5、TE ACCEPT(FFS)具体的列表需要依据SA3的结论加以补充,EPS更新状态,EU(EPS Update)状态包括EU1:UPDATED最近一次Attach或TA更新过程成功进行;EU2:NOT UPDATED最近一次Attach或TA更新过程失败,如:没有来自MME的回应;EU3:ROAMING NOT ALLOWED最近一次Attach或TA更新过程正确进行,但是MME给出否定回应,如:漫游或签约约束;,EMM基本过程,主要操作对象:LTE-Uu(无线接口)EMM子层的主要功能是为UE提供移动性支持向网络通知UE的当前位置提供UE ID的安全保护EMM子层的附带功能是为SM(会话管理
6、)子层提供连接管理服务EMM子层触发NAS信令连接的建立,EMM过程类型,基于不同的发起过程,EMM过程可归为3类EMM公共过程NAS信令连接存在时,总是可以发起EMM公共过程EMM专用过程任何时候只允许运行一个UE发起的EMM专用过程EMM连接管理过程由UE发起并用于建立与网络的安全连接或为数据发送请求资源预留,EMM公共过程,由网络触发:GUTI re-allocation;Authentication and Security mode;Identification;EMM information,EMM专用过程,由UE发起,将IMSI附着于网络进而建立相应EMM上下文和缺省承载ATTA
7、CH.由UE或网络发起,用于IMSI对于EPS业务的去附着以及EMM上下文和所有承载的释放DETACH.EMM上下文已建立时,由UE触发正常的TA更新;周期性TA更新;TA更新过程也可被用于为发送数据请求资源预留,EMM连接管理过程,由UE触发,用于建立指向网络的安全上下文或是请求用于发送数据的资源预留service request.服务请求过程仅可在尚没有UE发起的EMM专用过程时发起由网络发起,用于NAS信令连接的建立请求或触发UE的Re-attach(网络故障时)paging procedure.,EMM子层的状态,UE和网络的EMM协议使用两个不同的状态机进行描述:LTE-DETACH
8、ED.vs.EMM-DEREGISTERED去注册状态;LTE-IDLE.vs.EMM-REGISTERED/EMM-IDLE注册及空闲状态;LTE-ACTIVE.vs.EMM-REGISTERED/EMM-CONNECTED注册及激活状态;,UE侧EMM子层状态,EMM-NULLUE的EPS能力不可用;EMM-DEREGISTERED 没有EMM上下文,MME不知道UE的位置。为了建立EMM上下文,UE必须发起Attach过程;EMM-REGISTERED-INITIATED 发起Attach过程并处回应等待中;EMM-REGISTERED UE中已建立EMM上下文。位置管理(TA更新);数
9、据与信令的接收发送;寻呼回应。EMM-DEREGISTERED-INITIATED UE通过发起detach过程请求EMM的释放,并处于回应等待中;EMM-TRACKING-AREA-UPDATING-INITIATED 开始TA更新过程,并处于回应等待中;EMM-SERVICE-REQUEST-INITIATED 发起服务请求过程,并处于回应等待中;,UE侧EMM-DEREGISTERED状态子态,EMM-DEREGISTERED.NORMAL-SERVICEEPS的更新状态是EU1或EU2,同时选出了驻留小区且PLMN或TA不在Forbidden列表中EMM-DEREGISTERED.LI
10、MITED-SERVICEEPS的更新状态是EU3,且所选驻留小区处在禁用PLMN或TA之中EMM-DEREGISTERED.ATTEMPTING-TO-ATTACHEPS的更新状态是EU2,且上次Attach过程被MME拒绝EMM-DEREGISTERED.PLMN-SEARCH插有合法USIM的UE开机EMM-DEREGISTERED.NO-IMSI没有插入合法的USIM,没有合法的用户签约信息可用EMM-DEREGISTERED.ATTACH-NEEDED存在可用的签约数据,且由于某种原因必须尽快执行Attach过程;(接入等级控制)EMM-DEREGISTERED.NO-CELL-AV
11、AILABLE无法选出EUTRAN小区,无法提供EPS服务。,UE侧EMM-REGISTERED状态子态,EMM-REGISTERED.NORMAL-SERVICEUE进入EMMREGISTERED状态后的基本状态EMM-REGISTERED.ATTEMPTING-TO-UPDATE由于未收到网络的回应而导致TA更新过程失败。除去TAU过程,此状态下UE不会发起其它EMM过程,也不能发送或接收数据;EMM-REGISTERED.LIMITED-SERVICEUE选出的小区不能提供正常业务;EMM-REGISTERED.PLMN-SEARCHUE处于PLMN搜索过程中;EMM-REGISTERE
12、D.UPDATE-NEEDEDUE有必要进行TA更新,但该UE所处小区的接入等级控制不能接受其接入等级。此状态下,仅可执行TA过程,且一旦UE的接入等级被网络批准,则TA过程立即执行;EMM-REGISTERED.NO-CELL-AVAILABLEUE走出EUTRAN的覆盖,UE不能发起任何用于CELL重选和PLMN重选的相关过程;,MME侧EMM子层状态,EMM-DEREGISTEREDMME没有EMM上下文或EMM上下文标记为detached。相应地,UE处于Detached状态。MME可以响应UE发起的Attach过程;EMM-COMMON-PROCEDURE-INITIATEDMME发
13、起一个公共EMM过程,并处等待中;EMM-REGISTEREDMME中已建立EMM上下文EMM-DEREGISTERED-INITIATEDMME发起一个detach过程并等待UE的回应,EMM-DEREGISTERED状态UE行为,该状态的进入UE或MME执行detach过程;Attach请求被MME拒绝;UE开机;UE的所有EPS承载上下文均被释放;UE相应行为NORMAL-SERVICEUE执行Attach过程;LIMITED-SERVICE当UE进入提供正常服务的小区时执行Attach过程NO-IMSIUE只是执行小区选择过程(参见 3GPP TS 36.304)ATTACH-NEED
14、ED一旦UE所选小区允许UE的接入等级之一时,UE立刻开始Attach过程NO-CELL-AVAILABLEUE进行小区选择。当发现小区后,迁入相应的子状态;,迁回EMM-DEREGISTERED状态的UE行为,基于小区选择过程的结果、上一次EMM专用过程的执行结果、UE的EPS更新状态以及UE存储的TA信息和USIM插入与否如果没有发现任何小区,进入NO-CELL-AVAILABLE;没插入USIM或USIM非法,进入NO-IMSI;所选小区属于允许漫游的TA,进入NORMAL-SERVICE;若正进行Attach过程(网络请求的Re-attach),进入ATTEMPTING-TO-ATTA
15、CH;若需要进行PLMN重选,进入PLMN-SEARCH;如果所选的CELL属于禁止漫游的TA,进入LIMITED-SERVICE;,EMM-REGISTERED状态UE行为,UE成功进行Attach过程后进入EMM-REGISTERED状态NORMAL-SERVICEUE需要进行正常和周期性的TA更新过程;UPDATE-NEEDED不发送任何的数据或信令信息;进行小区选择或小区重选;一旦选定小区允许UE的接入等级之一,则UE基于EPS更新状态进入相应的子态;NO-CELL-AVAILABLEUE进行小区选择或小区重选过程;,EMM公共过程,GUTI重分配过程鉴权和安全模式过程Identifi
16、cation过程EMM信息过程尚未细化(有待补充),EMM公共过程/GUTI重分配过程,GUTI重分配过程的目的是为指定UE分配一个GUTI以及附带提供新的TAI列表(仅可由EMM-REGISTERED状态的MME触发)GUTI也可隐式地在Attach过程与TA更新过程中被重分配(基本都是在加密模式下进行);网络发起GUTI重分配过程GUTI REALLOCATION COMMAND(携GUTI或可能的TAI列表);T3450定时器;UE完成GUTI重分配过程UE存储GUTI和TA列表;(更新GUTI和TAI列表);GUTI REALLOCATION COMPLETE;MME完成GUTI重分配
17、过程MME停止T3450定时器;新GUTI生效,旧GUTI失效;,EMM公共过程/鉴权和安全模式过程,鉴权/密钥协议(AKA)鉴权密钥的目的是为用户和网络提供互鉴权机制;EPS AKA过程由网络发起并控制UE有可能拒绝网络的认证请求(USIM缺失)鉴权成功后,UE与网络均建立安全上下文;CK与IK变换形成KASME;存储在UE与网络,是EPS密钥架构的基础;安全模式建立和算法协商(FFS)网络发起;UE发起;,AKA过程(正常),网络发起认证AUTHENTICATION REQUEST;携带计算回应参数必须的信息(参见TS33.821)密钥集指示(配给KASME)T3460定时器;UE发起认证
18、处理认证请求信息,回应AUTHENTICATION RESPONSE消息;基于认证请求信息计算新的KASME;网络完成认证网络收到认证回应;停止T3460,检查回应的合法性;(若失败,则MME与HSS/AuC协商为UE提供新的鉴权参数)EPS密钥标示给定IMSI关联的安全密钥,可基于认证请求参数RAND计算出认证回应参数RES和KASME;,AKA过程(失败),网络拒绝认证网络区分UE所使用的标示类型GUTI网络会发起Identification过程;IMSIMME发送AUTHENTICATION REJECT;UE收到REJECT消息后进入EU3(ROAMING NOT ALLOWED)状态
19、,并且删除GUTI,TAI List,最后拜访的注册TAI和KSI.UE将中断EMM信令,且进入EMM-DEREGISTEREDUE拒绝认证EPS支持UE对于核心网的认证;如果AUTN参数不正确,或是AUTN参数缺失,UE将拒绝MME发起的认证请求MAC错误;SQN错误;Authentication Unacceptable;UE删除RAND和RES并停止T3417定时器;,EMM公共过程/Identification过程,网络使用Identification过程请求指定UE提供特定的识别参数,如:IMSI或IMEI网络发起IdentificationIDENTITY REQUEST消息应在I
20、dentity type消息元素中包含所请求的Identification参数;UE回应IdentificationEMMCONNECTED状态的UE随时处于回应IDENTITY REQUEST请求的准备状态;UE回应消息包含网络所请求的Identification参数;网络完成Identification收到IDENTITY RESPONSE消息,网络停止T3470定时器,F,EMM专用过程,AttachAttach发起;EMM公共过程发起;网络接受Attach;网络拒绝Attach;DetachUE发起UE发起Detach过程;UE完成Detach过程;MME发起网络发起Detach过程;
21、UE完成Detach过程;TA Updating周期更新定时器的控制;TA更新过程的发起;网络接受TA更新;网络拒绝TA更新;,EMM专用过程/Attach,Attach发起处于EMM-DEREGISTERED状态的UE通过ATTACH REQUEST消息发起Attach过程T3410启动;UE进入EMM-REGISTERED-INITIATED状态;GUTI/最后拜访的注册TAI(GUTI不可用,则使用IMSI);UE网络能力/Attach类型/NAS KSI/PDN address allocation IE/DRX参数等等EMM公共过程发起;基于IMSI,GUTI和KSI等信息,网络发起
22、EMM公共过程,如:Identification;网络接受Attach;TAI列表更新(可能的专用承载激活);GUTI重分配(EMM-COMMON-PROCEDURE-INITIATED);MME分配默认承载ID并指示给UE;P-GW分配的IP地址(激活默认承载关联的APN);P-GW的IPv6地址(IPv4地址);UE动作:停止T3410,复位Attach尝试计数器和TAU尝试计数器,进入EMM-REGISTERED,设定状态EU1;回应Attach Complete(携带EPS ID)/触发网络侧新GUTI生效;网络拒绝Attach;拒绝并附带相应的理由;UE动作:停止T3410;进入EM
23、M-DEREGISTERED,EMM专用过程/Detach过程,用于UE向网络指名其不再接入EPS或网络通知UE不能接入EPSUE关机/USIM缺失/UE的EPS能力不可用,均会触发UE进行Detach过程。UE发起发起Detach过程;Switch off:延迟5秒,用于DETACH REQUEST的发送;Non-switch off:发送DETACH REQUEST,并进入EMM-DEREGISTERED-INITIATED状态;完成Detach过程;MME发送DETACH ACCEPT;UE在EPS中标记为Inactive;UE和网络进入EMM-DEREGISTERED状态;MME发起发
24、起Detach过程;MME发送DETACH REQUEST,并进入EMM-DEREGISTERED-INITIATED状态;UE回应DETACH ACCEPT:RE-ATTACH Required:去激活上下文及承载,进入EMM-DEREGISTERED状态;紧接着发起Attach过程;RE-ATTACH Not Required:去激活上下文及承载,进入EMM-DEREGISTERED状态;完成Detach过程;网络收到DETACH ACCEPT后,进入EMM-DEREGISTERED状态;,EMM专用过程/TAU(1),TAU过程应用目的如下网络中UE准确TA注册信息的更新;向网络周期通告
25、UE的可达性;Iu模式向S1模式系统间切换;TAU过程中,MME会发起鉴权过程建立安全模式;周期更新定时器的控制周期性TA更新定时器T3412网络通过ATTACH ACCEPT消息和TA UPDATE ACCEPT消息下发给UE;UE离开EMM-COONNECTED进入EMM-IDLE时。T3412被重置为其初值;UE进入EMM-COONNECTED时,T3412停止;T3412超时,则周期性TAU过程开始,T3412被重置为其初值;UE处于EMM-REGISTERED.NORMAL-SERVICE之外的状态,若T3412超时,则周期性TAU过程被后延至UE返回EMM-REGISTERED.N
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