4.10 SAE中的标识及其使用

爱卫生

   SAE网络中的UE和网络实体需要有不同的标识，用于寻址、移动性管理、连接、保密和其他目的。3GPP在定义SAE中的标识时，考虑到与原有设备的兼容性和平滑过渡性，所以尽量采用与原有的GERAN/UTRAN相同的原则对设备进行标识。这些原则包括以下几点。
（1）在无线接口尽量少地使用永久用户标识
   为了保护用户的隐私，在无线接口上要尽量避免使用永久UE标识符（例如IMSI或IMEI等），2G/3G中的方式是，只要用户一登录到网络中，就会被分配一个临时标识（例如P-TMSI）。用户关机的时候，P-TMSI也会跟未使用的鉴权参数保存在一起，这样用户再次返回到网络时，能够避免使用IMSI。在SAE也需要有同样的机制。
当然，在一些特殊情况下，比如UE还没有分配P-TMSI的情况下，或者节点重启的时候（此时需要通过IMSI寻呼），还是需要用到永久UE标识的。
（2）支持2G/3G/LTE移动性
   为了跟现有的2G/3G网络很好地进行互操作，应支持LTE_ACTIVE状态下RAT间的切换，并限制LTE_IDLE状态下的信令，有必要在不同的接入模式下采用相同的标识。
比如，如果UE在UTRAN中分配了一个P-TMSI和RAI，在SAE/LTE中应该也能通过这些标识找到源CN中的UE上下文。再比如，如果网络中部署了混合CN节点，混合节点需要支持多种接入，eNB能够决定先前在UTRAN中的UE，现在由哪个SAE节点给UE提供服务。这都要求LTE/SAE中的临时标识和TAI标识跟UTRAN/GERAN中的P-TMSI和RAI尽量保持一致。
（3）网络隐藏功能
   由于商业或者其他原因，有可能需要向终端或者无线侧隐藏网络节点的信息，一种方法就是把节点的标识放在一个大的UE标识符里，这样终端就不知道哪部分是节点地址，哪部分标识的是节点中UE的上下文。这种方式跟把终端和网络节点的标识符分开的方式比，更能充分利用UE标识中的比特位。就像2G/3G系统中的P-TMSI和U-RNTI（UTRAN Radio Network Temporary Identifier，UTRAN无线网络临时标识符）一样，这些原则也要用于SAE系统中的UE标识符规定。
（4）MME寻址
   在S1接口需要对MME进行寻址时，可以采用跟现在Iu口相同的方式对其进行寻址，即通过P-TMSI的一部分——NRI（Network Resource Identifier，网络资源标识符）来找到给用户提供服务的MME。当UE进入一个新的小区或者从空闲态返回时，要在起始RRC消息中提供P-TMSI。另外，MME的标识在一个MME池里应该是唯一的。在EPC中，能够利用TAI来发现MME。
（5）UE寻址
   由IMSI标识的用户，应该有一个或多个IP地址，用于IP连接性。在用户连接到网络的时候，可以临时或者永久地给他分配一个IPv4地址或者IPv6前缀。
   在GPRS中，NSAPI（Network Service Access Point Identifier，网络业务接入点标识符）用于表示到一个PDN的连接的不同业务的接入点或者用户的上下文。在SAE里，也需要有个标识来标识特定UE的不同EPS承载，应采用跟NSAPI类似的标识来标识EPS承载，即EPS承载标识。
   MSISDN（Mobile Subscriber ISDN Number，移动用户ISDN号码）可以用于CS域，对语音呼叫进行路由；也可以用于PS域，对用户进行离线或在线计费。由于MSISDN能够标识用户，并且是公开使用的地址，因此在LTE/SAE中应该保留标识，一方面用于计费，另一方面由于SAE系统会涉及VCC，而在VCC的时候也是需要用到MSISDN的。
（6）标识不同的网络
   根据UMTS标准，通过一个或者多个GGSN，UE是可以接入到多个PS或者业务域的。每个PDN/业务域是由APN来标识的，SGSN通过解析APN就能获得GGSN的地址，GGSN能够解析出PDN/业务域的地址。
用户能连到多个PDN，也是LTE/SAE的重要特性之一，这就要求不同的PDN能够进行标识，以正确进行数据传送时候的寻址，因此SAE中需要有PDN标示。
（7）其他网络实体的寻址
   2G/3G中的HSS是通过SS7信令网连到SGSN的，所以HSS有一个可用于SS7路由的E.164标识，由于SAE中都是基于IP的连接，因此像HSS这样的节点就需要有新的标识，可以是URI，也可以是IP地址。PCRF也有跟HSS设备同样的需求。
基于上面的原则，在LTE/SAE中直接引用了原来2G/3G系统中的一些标识，比如IMSI、MSISDN、IMEI、PDN地址、APN等；但是也扩充了一些新的标识，或者在原来标识的基础上，增加了新的特性，这些标识主要包括以下几种。

1 EPS承载标识符
   在LTE/SAE系统中，根据接口和协议的类型，可以把UE到P-GW之间的承载分为三段：Uu接口的无线承载、S1接口的无线接入承载（E-RAB）、S5/S8接口的S5/S8承载，每段承载都有相应的标识符来进行唯一标识，这些承载都可以统称为EPS承载。
   也可以这么理解，广义的EPS承载，在S5/S8接口基于GTP协议时，应该包括从UE到P-GW之间的承载；在S-GW和P-GW之间的S5/S8接口基于PMIP协议时，应该包括从UE到S-GW之间的承载。
   EPS承载标识（EPS Bearer Identity，EBI）是由MME分配的，用于表示EPS承载，在承载建立过程中传递给S-GW/P-GW使用，MME还会通过NAS（Non-Access Stratum，非接入层）消息传递给UE，其格式分别在3GPP TS 29.274和3GPP TS 24.007中定义。
E-RAB ID唯一标识一个S1承载以及相对应的数据无线承载（数据无线承载用于UE和eNB间传输E-RAB分组，在数据无线承载和E-RAB间有一一映射关系），其取值和EPS承载标识的值相同，同时在E-RAB和NAS层的EPS承载之间也存在着一一映射关系。E-RAB ID由MME在S1接口传递给eNB，其格式在3GPP TS 36.413中定义。需要注意的是，如果由于用户的不活动，释放了其S1逻辑连接，则E-RAB ID也还是会为用户保存着的。
   无线承载标识（RB ID）用于标识无线承载，由eNB进行分配。
   eNB创建并保存无线承载和S1承载之间的一一映射关系；S-GW创建并保存S1承载和S5/S8承载之间的一一映射关系。
虽然在LTE/SAE中，E-RAB ID和EBI的取值相同，但是这些参数都是必需的，不能因为取值相同就可以不用或者替换，因为这些参数是基于不同的应用来定义的。EPS承载的概念是系统的概念，主要应用于核心网与终端，因此，在NAS消息及GTPv2消息中可以使用EPS承载标识符，而无线承载（Radio Bearer）是空中接口的概念，因此无线承载标识（RB ID）只应用于RRC消息。各层之间使用各自的标识，然后在层与层之间处理时，将这些标识相互对应起来进行映射。若只使用一个标识，则各层的协议制定时就会互相制约，不利于各层标准的单独演进与增强。
   当涉及跟GERAN/UTRAN系统间的互操作时，由于EPS承载与GERAN/UTRAN系统中的NSAPI/RAB ID的作用相似，因此应该进行EPS承载和PDP上下文间的映射，EPS承载标识符和NSAPI/RAB ID要用相同的值。
   另外，在GERAN/UTRAN的有些会话管理信令消息中，是用事务标识符（Transaction Identity，TI）来代替NSAPI的。TI可以是在UE侧请求的PDP上下文激活的时候，由UE动态分配的，也可以是在网络侧请求的PDP上下文激活的时候由网络动态分配的。如果要把承载传送给GERAN/UTRAN，则对EPS承载也要做相应的分配。PDP上下文/EPS承载去激活的时候，TI也要去分配。

2 全球唯一临时UE标识符(GUTI)
   GUTI用于SAE系统中给用户提供一个唯一的临时标识，用来保护用户的永久标识。GUTI同时也能标识给用户提供服务的MME和网络。在网络和UE之间进行信令交互时，可以用GUTI来标识用户，从而避免在无线接口上频繁传递IMSI而泄露用户的秘密。
GUTI包括两部分：一部分用于唯一标识分配GUTI的MME，称为GUMMEI，一部分用于唯一标识该MME中的UE，称为S-TMSI，格式如图4-13所示。

图4-13 GUTI的结构

   其中，GUMMEI中的MCC（Mobile Country Code，移动国家码）和MNC（Mobile Network Code，移动网络码）跟以前IMSI中的长度一致，MCC表示国家码，是3位数字，中国的国家码是460；MNC表示运营商网络，可以是2位或3位数字；MMEGI（MME Group Identity，MME群组标识）是MME池区的标识，长度为16比特；MMEC（MME Code，MME代码）是群组中MME的代码，长度为8比特，运营商要确保MMEC在MME池里是唯一的，如果使用了重叠的池区，则在重叠的池区也要是唯一的。MME逻辑节点可以跟一个或多个GUMMEI关联，但是每个GUMMEI只能唯一标识一个MME逻辑节点。
   M-TMSI（MME-Temporary Mobile Subscriber Identity，MME临时移动用户标识）用于唯一标识某个MME中的UE，长度为32比特。
其实GUTI并不是LTE/SAE系统中的新概念，早在GERAN/UTRAN系统中就已经有类似的概念存在。在执行RAU的时候，移动台要给新的核心网节点发送它的P-TMSI/RAI，这个P-TMSI/RAI中的一部分可以用来标识原来的核心网节点，还有一部分可以用来标识用户。新的核心网节点在收到这个P-TMSI/RAI的时候，可以找到原来的核心网节点，并要求原来的核心网节点根据P-TMSI/TMSI来提供用户的IMSI。

由于GUTI与RAI/P-TMSI功能相似，因此在实际网络部署过程中，有可能需要对SAE系统中的GUTI与GERAN/UTRAN系统中的RAI+P-TMSI进行相互映射，比如不同RAT间的TAU/RAU的时候，或者MME/SGSN节点合设的时候。详细的映射方法参见本书5.10.7节。
SAE系统中另有一个特殊的标识S-TMSI，它是由MMEC和M-TMSI组成的，某些情况下，使用这个比GUTI格式短的S-TMSI，可以确保无线信令程序更有效。例如，可以通过S-TMSI来寻呼用户，用户也可以在业务请求过程中用S-TMSI来标识自己。

3 跟踪区标识（TAI）

   跟踪区（TA）的作用跟GERAN/UTRAN中的位置区和路由区相似，标识用户当前所在的位置，用于位置管理。
每个TA用TAI来进行唯一标识，TAI是由MCC、MNC和TAC（Tracking Area Code，跟踪区代码）组成的，其格式如图4-14所示。

图4-14 TAI的结构与格式

   其中，MCC和MNC的设置应与用户的IMSI保持一致。TAC是由2个字节组成，位于在TAI的第5字节和第6字节。TAC的第5字节的第8比特是MSB，而第6字节的第1比特是LSB。TAC可以用完全十六进制进行编码。
如果要删除一个TAI，那么应该将其TAC中的LSB设置0，其他的位都应置为1。如果一个移动台中的USIM卡上的TAC是全0的，那么移动台要将该TAI视为是已经删除的。

4 跟踪区标识列表

   跟踪区标识列表用在MME中，是为用户定义的、包括多个跟踪区的列表，其格式如图4-15所示。用户在这个列表内的跟踪区移动时，不会发起位置更新流程。

图4-15 跟踪区列表的标识与格式

   跟踪区标识列表中可以包括多种格式的TAI，每个TAI的长度都可以不同。如果多个TAI都用相同的PLMN，则可以将列表的类型设为“000”和“001”，以包括多个TAI。
   MME可以在用户进行附着或者TAU的时候，将跟踪区标识列表发给用户。如果用户的TAI列表发生变化了，则MME还可以用单独的GUTI重分配流程来通知用户。
   用户在收到跟踪区标识列表时，应该保存在USIM卡上，用户最多能够保存16个TAI。如果收到的列表中的TAI超过16个，用户应该把后面的TAI忽略掉，不进行保存。

5 应用协议标识符（AP ID）

   逻辑S1或X2连接用于发送跟UE相关的控制平面消息（S1AP、X2AP），这个逻辑连接是在S1/X2对等节点间交互第1条信息时建立的。只要在S1/X2接口上要交换跟UE相关的S1/X2 AP消息，这个连接就一直存在。
   如果UE有跟其相关的S1逻辑连接，核心网能通过这个逻辑连接找到UE，E-UTRAN中也会有这个UE的上下文。如果这个连接释放了，UE的上下文就删除了。如果UE没有跟其相关的S1逻辑连接，核心网就要通过公用的程序找到UE，这个公用程序可以是发给UE的要求建立UE逻辑S1连接的请求。
   eNB或MME里为UE生成了新的逻辑连接时，就要分配一个应用协议标识（Application Protocol Identity，AP ID）。AP ID用于S1接口或X2接口唯一标识UE的一个逻辑连接。如果从发送节点收到了一个带新的AP ID的消息时，接收节点在这个逻辑连接存在的时间内，都要保存这个AP ID。接收节点也要分配一个AP ID，用于标识UE的逻辑连接，并把放在返回给发送节点的第1条消息里。在后续的消息里，都应该包括发送节点和接收节点产生的AP ID。
   跟UE相关的S1连接使用MME UE S1AP ID和eNB UE S1AP ID，而跟UE相关的X2关联使用Old eNB UE X2AP ID和New eNB UE X2AP ID。如果MME或eNB收到了一个跟UE相关的S1/X2 AP消息，就能根据S1/X2 AP ID，找到相关的UE。这些主要的AP ID参数详细定义如下。
（1）eNB UE S1AP ID：用于eNB在S1接口唯一标识一个UE。MME收到一个eNB UE S1AP ID时，应该保存下来，在跟这个UE相关的逻辑S1连接存在的时间内一直保存。一旦MME确认了这个标识，就会在所有跟这个UE相关的S1-AP信令中包含这个IE。eNB UE S1AP ID在eNB逻辑节点内是唯一的。
（2）MME UE S1AP ID：用于MME在S1接口唯一标识一个UE。eNB在收到一个MME UE S1AP ID时，应该保存下来，在跟这个UE相关的逻辑S1连接存在的时间内一直保存。一旦eNB确认了这个标识，就会在所有跟这个UE相关的S1-AP信令中包含这个IE。MME UE S1AP ID在eNB逻辑节点内是唯一的。
（3）Old eNB UE X2AP ID：用于源eNB在X2接口唯一标识一个UE。目标eNB在收到一个Old eNB UE X2AP ID时，应该保存下来，在跟这个UE相关的逻辑X2连接存在的时间内一直保存。一旦目标eNB确认了这个标识，就会在所有跟这个UE相关的X2-AP信令中包含这个IE。Old eNB UE X2AP ID在eNB逻辑节点内是唯一的。
（4）New eNB UE X2AP ID：用于目标eNB在X2接口唯一标识一个UE。源eNB在收到一个New eNB UE X2AP ID时，应该保存下来，在跟这个UE相关的逻辑X2连接存在的时间内一直保存。一旦源eNB确认了这个标识，就会在所有跟这个UE相关的X2-AP信令中包含这个IE。New eNB UE X2AP ID在eNB逻辑节点内是唯一的。

6 eNB标识

   在LTE/SAE系统中可以用eNB标识符（eNB-ID）和全球eNB标识符标识一个eNB。
   eNB-ID用于标识一个PLMN内的eNB，eNB ID是E-UTRAN小区标识的一部分，其中E-UTRAN小区标识为28比特的长度。当此eNB为宏eNB时，则eNB ID的长度为20比特，此eNB最多可管理并定位256（28 = 256，8 = 28 − 20）个小区；当此eNB为家庭eNB时，则此eNB ID的长度是28比特，此家庭eNB下只有一个小区。

7 小区标识

   在LTE/SAE系统中可以用E-UTRAN Cell Identifier（ECI）和E-UTRAN Cell Global Identifier（ECGI）标识一个小区。
ECI用于在PLMN内唯一标识小区，ECI长度为28比特，包含eNB标识，而ECGI用于在全球范围内，唯一标识一个小区，由MCC+MNC+ECI组成。
   E-UTRAN小区标识符和TAI、PLMN号码会一起在小区的广播消息中进行广播。

8 移动台标识（ME Identity)

   ME Identity是移动台设备的国际身份码，是由国际通信组织为每个移动台分配的唯一标识号，该号码在全球范围内不应该有重复。
EPS系统中的ME Identity作用就相当于2G/3G系统中的IMEI，可以将用户的信息提供给运营系统，让系统知道目前是哪一台手机在收发信号，它的主要目的是防止被窃的手机登录网络及监视或防止手机使用者恶意干扰网络。
   由于EPS系统能够支持多种接入技术，因此ME Identity除了包括3GPP定义的IMEI和IMEISV（International Mobile Equipment Identity Software Version，国际移动设备识别软件版本）外，还包括3GPP2定义的MEID（ME Identity，ME的标识）。IMEI/IMEISV的格式定义参见3GPP TS 23.003，MEID的格式定义参见3GPP2 A.S0022。
   ME Identiy的使用方法可以用3GPP的IMEI来说明。设备的识别是通过设备识别寄存器（Equipment Identity Register，EIR）完成的，EIR中存储了所有移动台的IMEI信息。MME会向移动台要到它的IMEI，并把它发送给EIR，EIR将收到的IMEI与自己存储的信息进行比较，检查其合法性并把结果发送给MME，以便MME决定是否允许该移动台设备进入网络。如果该移动台使用的是偷来的手机或者有故障或者未经型号认证的移动设备，那么MME将据此确定被盗移动台的位置并将其阻断，对故障移动台也能采取及时的防范措施。

9 Non-3GPP接入系统的标识

   在Non-3GPP接入系统中，UE的标识使用RFC 4282协议中所定义的NAI格式。S2a、S2b和S2c接口上所使用NAI的用户名部分基于IMSI，这样3GPP EPC系统才能识别UE。
   NAI基本的形式为username@realm，username部分由IMSI构成。不同Non-3GPP接入网络具有不同的realm字段。对于WLAN类型的Non-3GPP接入网络，其根NAI（Root NAI）具有下面的形式：<IMSI>@wlan.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3GPPnetwork.org。用于EAP-AKA认证时，采用0<IMSI>@wlan.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3GPPnetwork.org。用于EAP SIM卡认证时，采用1<IMSI>@wlan.mnc<MNC>.mcc<MCC>.3GPPnetwork.org。而对于漫游情形，则使用修饰的NAI（Decorated NAI），其具有下面的形式：homerealm!username@otherrealm。homerealm使用HPLMN ID，即home MCC+home MNC。Otherrealm使用拜访PLMN ID，即visited MCC+visited MNC。

qiandl

"在GPRS中，NSAPI（Network Service Access Point Identifier，网络业务接入点标识符）用于表示到一个PDN的连接的不同业务的接入点或者用户的上下文。在SAE里，也需要有个标识来标识特定UE的不同EPS承载，应采用跟NSAPI类似的标识来标识EPS承载，即EPS承载标识。"
请教：那是不是在EPC中一个PDN连接中只会出现一个PDP Context？在2G/3G环境中，存在二次激活，创建多个PDP Context来实现不同的业务，这种方式在LTE/SAE中被承载的概念替换，那也就说不会多个PDP Context了？这么理解对吗？望指教。

爱卫生

qiandl 发表于 2011-11-17 23:45
"在GPRS中，NSAPI（Network Service Access Point Identifier，网络业务接入点标识符）用于表示到一个PDN的 ...

先放几个术语对照。
2G/3G PS Core                                     EPC
PDP Context                                     Bearer
Primary PDP Context                          Default Bearer
Secondary PDP Context                       Dedicated Bearer
   所以：
1 EPC的一个PDN连接中可能会出现多个EPC bearer，是1个Default Bearer + 0到多个Dedicated Bearer。这和现在的PS Core是类似的。现在是1个Primary PDP Context + 0-多个Secondary PDP Context 。
2 EPC中没有多个PDP Context概念了，对应的是多个EPC的Bearer。实际上虽然名字变了，但还是沿用了PDP Context的很多理念。

qiandl

版主解答的非常清楚，非常感谢。

kongshiwen

只是有些地方不明白，讲解的很详细了。Thanks a lot

hxp_hust

MME UE S1AP ID在什么情况下会改变？我怎么看到的包是在UE context释放以后，再次连接时使用的还是原来的MME UE S1AP ID
，在X2切换和S1切换中使用的MME UE S1AP ID也都是同一个？eNB UE S1AP ID到时变化了？MME UE S1AP ID是不是在一个MME POOL内唯一？一般一个省一个MME POOL吧，是不是只有跨省漫游时才会分配不同的MME UE S1AP ID？