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G

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讲

堂

用 户 用 IMSI 附 着

-用户使用IMSI附着的前提 -

情况1.用户在手机中插入刚拿到的手机卡，开机进行连接上线

情况2.在3GPP规范中，当UE连续收到某些原因代码(CC7：EPS service not allowed)的附着拒绝消息时，应删除已分配的GUTI，用IMSI发起附着

附着情况介绍

4G用户的上线，用户的上线另一个说法就是附着。我学习的时候把附着分为两种情况，一是使用IMSI进行附着，另一种是使用GUTI进行附着，而在使用GUTI时分为两种小的情况，一个是跨MME，另一个是不跨MME。

使用IMSI进行附着，可能出现的情况是刚拿到新的卡，然后插入手机之中使用；还有可能是在UE(手机)受到某些代码的附着拒绝消息时，将原先的GUTI删除了，那只能使用IMSI进行附着。

附着流程分为四个部分：

1. 初始化请求阶段；

2. 鉴权与安全过程；

3. 位置更新过程；

4. 会话和承载建立过程。

初始化请求阶段

1. UE会向附近的eNodeB发送Attach Request消息，该消息会携带IMSI(UE的身份)，Last Visited TAI(UE从哪儿来)：如果从前没有地址即用特殊字符FFFE表示，在EPS message container中包含有请求的APN，请求的DNS地址等，UE Core Network Capacity(UE的能力信息)：如UE支持的完整性保护算法及加密算法、支持的2/3G语音编码信息等，Attach Type(UE的附着请求类型)看是EPS附着或联合附着。

2. 当eNodeB收到UE传来的请求，会解析相应的请求，并加入当前的ECGI，TAI以及eNodeB分配的ID(当前的eNodeB唯一)放入Attach Request中，传输给MME，第一步NAS中所包含的信息也会被一同传送。

鉴权与安全过程

3. MME在得到IMSI后，通过Diameter信令网向HSS发送鉴权请求消息(Authentication Information Request)，消息中会携带用户的IMSI标识以及MME希望获得的鉴权集数量等信息，鉴权集可以一次申请多组，用不完的可以存起来。一次最多申请五组。

4. HSS收到鉴权请求以后，会进行鉴权集的生成，并返回MME鉴权向量四元组。包含：RAND随机数、AUTN、XRES期望应答和KAMSE所有加密和完整性密钥的来源。

5. MME向UE发起鉴权请求消息Authentication Request，携带RAND和AUTN参数。

6. UE根据AUTN完成对网络的鉴权，若UE对网络鉴权成功，则UE继续根据RAND计算出鉴权结果RES，向MME返回鉴权响应。如果MME将RES和XRES进行比对，如果相等，则鉴权通过。

7. MME根据需要，可发起NAS层的加密和完整性保护流程。NAS层加密和完整性保护所需密钥可通过鉴权向量组中的KASME得到。若MME决定需要发起该流程，MME向UE发送NAS消息Security Mode Command。

8. UE若选择加密算法，则会回复Security Mode Complete。

位置更新过程

9. MME向HSS发起位置更新流程，向HSS发送Update Location Request消息，消息中包含MMEID、IMSI，将当前用户所在位置(即自身ID)注册到HSS。

10. HSS侧完成用户位置登记，向MME返回Update Location Answer消息进行确认。消息中还包含4G签约状态、签约的APN、签约APN相关的QoS、缺省APN等。

会话和承载建立过程

11. 第11-15步MME根据用户当前TAI构建TAI-FQDN(Fully Qualified Domain Name，全称域名)查询DNS得到SWG的IP地址列表，通过默认APN构建APN-FQDN查询DNS得到PGW的IP地址列表。MME根据本地策略(SGW-PGW的链路可用情况、优先级和权重、SGW和PGW的部署情况、网络拓扑)选择最优的SGW与PGW的组合，完成SAE-GW的选择过程。

12. 当MME获得S-GW的地址后，向S-GW发出创建会话请求Create Session Request建立默认承载，消息包含APN、默认QoS、PGW地址、MME侧本地GTPC信令面地址和TEID，同时携带用户手机号(MSISDN)和IMSI，以及位置信息。

13. SGW收到请求后，会向PGW发送承载建立请求消息Create Session Request，携带本端S5/8接口GTPC地址和TEID，GTPU地址和TEID。

14. P-GW会向PCRF发送Credit Control Resquest Initial，包含请求授权的Default Bearer Qos参数，请求的APN，用户的位置信息，用户的IP。

15. PCRF会回复一个Credit Control Answer Initial，包含授权的Default Bearer Qos，下发的PCC规则(业务授权)，Event Trigger(事件订阅)等。

16. PGW成功建立承载后，向SGW返回请求建立响应消息Create Session Response，携带本端S5/8接口GTPC地址和TEID，GTPU地址和TEID，终端地址和EBI(EPS Bear ID)。

17. SGW向MME返回请求建立响应消息Create Session Response，携带本端S1-U口GTPU地址和TEID、PGW的S5/8接口GTPU地址和TEID以及PDN地址。

EPS默认承载的核心网部分建立完毕，接下来建立S1及空口承载。

18. MME向UE发送附着接收消息，包含T3412周期性TA更新计时器，TA列表、分配给用户的身份标识GUTI以及PGW分配的UE IP等信息。该NAS消息被封装在Initial Context Setup Request消息中发送给eNodeB，请求eNodeB分配无线资源，建立E-RAB承载。在Initial Context Setup Request消息中，携带了E-RAB承载列表、SGW侧S1-U接口GTPU地址和TEID等关键信息。

19. eNodeB发送RRC连接重配置消息给UE，并分配无线空口资源。

20.eNodeB向MME返回Initial Context Setup Response消息，消息携带了eNodeB的S1-U接口GTPU地址及TEID。

21. UE将附着完成消息封装到空口直传消息中发送给eNodeB。此时UE已经获得了访问PDN网络的地址，UE可以发送上行数据报文到eNodeB，eNodeB可以将上行数据报文封装到S1-U隧道中发送给SGW。

22. eNodeB将附着完成消息传递给MME，UE状态被标记为EMM注册态和ECM连接态。

23. MME向SGW发送Modify Bearer Request消息，消息包含EBI、eNodeB侧S1-U接口GTPU地址和TEID。

24. SGW向MME返回Modify Bearer Response消息，此时，SGW可以发送缓存中的下行数据给eNodeB。

至此，默认承载建立完毕，EPC初始附着流程结束。

文案来源：范团

图片范团