2012年9月19日 星期三

LTE: Attach Request message +ESM : PDN Connectivity Request詳解(EMM及ESM)

 
UE在做完RRC連線後,就會開始進行NAS層的行為,
這部分通常是包在RRC Message 中的DedicatedInfoNAS中,剛EnodeB收到之後會直接往後端MME丟。讓MME去處理NAS層Signaling。
RRC Connection Setup Complete會夾帶Attach Request,而Attach Request又會夾帶PDN Connectivity Request。
EMM Part:Attach Request
M= Mandatory   O= Optional
Information Element Presense Description
Security header type M 表示本NAS message 是否有Integrity(完整性)及Ciphered(加密),
要經過Security Command才會有功能,不然為0000全零,未加密。
NAS key set identifier M 用來指示目前UE上有什麼NAS Security Key。是KSIASME或是映射到的KSISGSN,因為對安全性沒什麼概念,這邊不太了解,詳細資料在24.301 subclause 4.4.2
EPS attach type M 指示Attach的型態
  • EPS attach--有Packet Switched的能力
  • Combined Attach--此種attach是用來做CS Fallback,是有一種Voice Fallback到3G或2G的功能
  • EPS Emergency Attach--用做LTE 緊急通話服務的指示
EPS mobile identity M 此為UE送至NAS的identity,可以為下列三種
  • IMSI--用作UE第一次連上網路時使用,因為這時網路還沒有分配GUTI,所以先使用IMSI作為身分辨識
  • GUTI-- 當UE有連過此網路時便會使用GUTI來當作自己的身分,這可以避免,被有心人竊聽,因為attah request 都是沒加密的狀況。
  • IMEI--當沒有IMSI或GUTI時,使用IMEI做身份辨識,當一個人他沒插SIM card到手機裡面卻要打緊急電話的時候,就會用到。
    關於此部分 可以參照這篇文章
UE network capability M 此為UE用來傳送自己能力給網路端,包括
  • UE本身加密的能力EEA0-EEA7'、EIA0-EIA7、UEA0-UEA7等等
  • access class control for CS Fallback(22.011)
  • LTE Location Service(24.171)
  • LTE Positioning Protocol (LPP) (36.355)
  • 1xSRVCC(23.216)
ESM message container M 乘載ESM Message 的部分,必須要額外解碼才有辦法看出來,會另外在下面使用Table列出
Old P-TMSI signature O 如果UE上有P-TMSI就要在這邊告知網路,P-TMSI,為3G或2G在packet domain使用的temp id,這是用做Idle state Signalling Reduction(ISR)所使用。
Additional GUTI O 一樣是Idle state Signalling Reduction(ISR)時使用,TIN若是使用P-TMSI,並且UE有GUTI、P-TMSI及RAI。
Last visited registered TAI O UE上次註冊的Tracking Area Indicator
DRX parameter O 用來指示網路端UE所使用的DRX(Discontinuous Reception) parameter,雖然DRX是UE定期關閉接收器已作省電之用的功能,但Network仍需要知道UE DRX的時機,以達到最佳的效果。
MS network capability O UE用作傳送GPRS相關能力的欄位
  • GEA algorithms能力,GEA1-GEA7
  • 是否支援SMS over CS domain
  • 是否SMS over PS domain
  • 是否支援UCS2 encoding for SMS
  • 是否支援ISR
詳情請參照 24.008 subclause 10.5.5.12
Old location area identification O 如果UE使用combined tracking area update,就要附上原有正確的Location Area 資訊,這也是因為CSFB才有需要的功能,請參照CSFB
TMSI status O 如果UE在做combined tracking area update沒有TMSI存在就必須在此指示
Mobile Station Classmark 2 O 包含UE在GSM及WCDMA中所支援的RF能力24.008 subclause 10.5.1.6
Mobile Station Classmark 3 O 包含UE在GSM及WCDMA中所支援的RF能力,包括multiband等等更多欄位,詳細在24.008 subclause 10.5.1.7
Supported Codecs O 如果UE支援SRVCC時,要在這邊列出在GERAN(2G)及UTRAN(3G)支援的codec,支援的codec列表在26.103,格式在24.008 subclause 10.5.4.32
Additional update type O 在combined attach(CS fallback)時提供額外的資訊,0代表沒有額外的資訊,1代表 SMS only,代表可使用LTE NAS傳送SMS給MME,MME再傳送給MSC,這個feature叫做SMS over SGs,可以參考以下網頁
Voice domain preference and UE's usage setting O This IE shall be included if the UE supports CS fallback and SMS over SGs, or f the UE is configured to support IMS voice, but does not support 1xCS fallback.
如果UE支援 CS fallback與 SMS over SGs就必須在這邊標明以下資訊
  • UE's usage setting:Voice Centric 或Data Centric 定義在23.221 subcluse7.2a
  • voice domain preference:CS Voice only、IMS PS Voice only、優先CS voice或優先IMS PS。

看完EMM的感想,幾乎非常多的optional Information Element都是給Voice Service的,例如SRVCC或CS Fallback。這都是LTE上沒有Circuit Switched的結果,導致要在Packet上做更多的Solution。
ESM Part:PDN Connectivity Request
M= Mandatory O= Optional
Information Element Presense Description
EPS bearer identity M 表示本次EPS bearer id是多少,通常從5開始往後遞增到15,所以這邊隱含了一個UE可以擁有 11個EPS bearer id,但實際上僅能建立8個EPS bearer,EPS bearer id 和後來在GTP-C 上建立的Bearer Context ID 相互對應。
Procedure transaction identity M 表示本次訊息交換的ID,用於讓EMM要 routing給ESM,要建立起EPS bearer之前所使用,建立完後,就會使用EPS bearer ID
Request type M 用來指示PDN連接是首次連接還是Handover之後的連接,可以是initial request或是handover,但是有一個特例是Emergency,緊急電話的連接。
PDN type M 設定PDN的IP type,可以有IPv4、IPv6,或IPv4v6,這個部分是很容易造成UE沒辦法建立PDN的主因,萬一要求IPv4,但是網路回IPv6,會造成UE不接受。
ESM information transfer flag O 用來指示UE是否需要security protected ESM information,就是ESM是否要加密。0是不要求加密,1是要求加密
Access point name O APN,用作指示PDN連線主要的名稱,用作辨識你要連到什麼PDN。至於為什麼是optional,UE若沒有帶APN,將會由network分配APN給他
Protocol configuration options O UE用來透過這個選項去告訴P Gateway及其他網路元件資訊所使用,這個欄位特別的地方在於MME收到此項資訊,他會轉發給其他的網路元件,例如他會轉發000C給 P-CSCF說UE建立起bearer之後要使用DHCP拿IPv4的address,詳細資訊請參照:24.008 subclause10.5.6.3。

ESM最重要的責任就是建立EPS Bearer及傳遞參數給後端網路,因為在建立起bearer之前UE是無法與後端網路溝通的。僅能與MME做溝通。

PS: UE Mode的解釋與Voice Centric跟Data Centric的差別,未來再寫。
C連接安裝完成

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