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LTE如何为用户分配IP地址?
来源:黑核动态ip代理 时间:2019-12-10

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  LTE网络全IP化,数据均在IP包内传输。当UE连接LTE网络,为了和PDN(Packet Data Network)建立连接,一个PDN地址会分配给UE,同时,会在UE和P-GW之间建立默认承载(default bearer),默认承载会保持连接直到UE分离(detach)LTE网络。

  LTE网络为每一个用户APN建立默认承载,为每一个APN分配一个唯一的IP地址,这些IP地址可以是IPv4,IPv6,或者IPv4/IPv6类型。

  本文将介绍当UE附着网络时,LTE如何为用户分配IP地址?

  IP地址分配的类型

  当UE initial Attach LTE网络,它请求一个PDN连接,为此,P-GW会分配一个IP地址给UE,并在默认承载建立的同时将IP地址传送给UE。有了这个IP地址,UE才能使用通过PDN提供的服务。

  P-GW分配两种类型IP地址:动态和静态IP地址。动态IP地址下,UE每次接入网络,系统会自动分配一个IP地址给UE。静态IP地址下,每一次会分配一指定的IP地址。

  动态IP分配

LTE如何为用户分配IP地址?

  网络首先在P-GW提供一个IP池(IP pool),当UE initial Attach LTE网络,PGW会动态分配一个IP地址给UE。

  静态IP地址分配

LTE如何为用户分配IP地址?614.png

  网络会分配一个永久的IP地址给UE,用户的静态IP信息存储在HSS(Home Subscriber Server,用户归属地服务器),当UE initial Attach网络,P-GW从HSS获取UE静态IP地址,并转发给UE。

  动态IP地址分配

  流程如下(点击放大看):

LTE如何为用户分配IP地址?

  P-GW IP分配

  在P-GW,会提供一个包含IP地址的IP pool,以及DNS服务器IP地址。

LTE如何为用户分配IP地址?

  1.[UE->MME]Requesting for PDN(internet)Connectivity

  UE发送PDN Connectivity Request(PDN type=IPv4,PCO=DNS Server IPv4 Address Request)消息到MME,请求一个UE的IPv4地址和DNS服务器IP地址(通过PCO域)。PDN Connectivity Request是一个ESM消息,该消息包含在Attach Request的ESM Message container内。

  2~3.[MME->S-GW->P-GW]Requesting for Session Creation

  MME从HSS获取用户属性(subscription profile),发送Create Session Request(IMSI,PDN Type=IPv4,PDN Adress=0.0.0.0,PCO=DNS Server IPv4 Address Request)消息到P-GW。因为这是动态IP地址分配,用户信息并不包含IP地址。在Create Session Request消息中,PDN地址域设置为0.0.0.0。

  4.[P-GW]分配PDN地址和DNS服务器地址

  P-GW检查PDN类型和PDN地址(0.0.0.0),知道需要分配IPv4地址,它从IPv4 pool里选择一个IP地址(比如:UE IP=1.1.1.5)分配给UE。同时相应分配DNS服务器地址。

  5~6.[MME<-S-GW<-P-GW]Responding to Create Session Request

  作为对2~3步骤请求的响应,P-GW发送Create Session Response消息给MME。这一消息包含了在PDN地址域的UE IP地址(由本地P-GW动态分配)和在PCO域的DNS服务器地址。

  7.[UE<-MME]Requesting for Activation of Default Bearer Context

  MME发送UE Activate Default EPS Bearer Context Request(PDN Type=IPv4,PDN Address=UE IP(1.1.1.5),PCO={Primary DNS IP,Secondary DNS IP})消息以激活默认承载内容。这一EMS消息包含DNS服务器IP地址和UE IP地址,当传送时嵌入Attach Accept消息内。

  8.[UE]Obtaining Dynamic IP Address for using PDN service

  UE获得动态IP地址(1.1.1.5)和DNS服务器IP地址(Primary DNS IP=10.1.1.1,Secondary DNS IP=10.1.1.2)。默认承载在UE和P-GW间建立。UE现在可以连接PDN(internet),可以通过自己的动态IP地址使用internet服务。

  静态IP地址分配

  流程如下(点击放大):

LTE如何为用户分配IP地址?

  HSS

  HSS提供每个用户的用户属性(subscription profile),这些属性信息包括用于PDN连接的PDN类型和PDN地址。

LTE如何为用户分配IP地址?

  P-GW

  P-GW已设置好DNS服务器IP地址

LTE如何为用户分配IP地址?

  当用户开机,UE开始initial Attach LTE网络。

  1.[UE->MME]Requesting for PDN(Internet)Connectivity

  UE发送PDN Connectivity Request(PDN type=IPv4,PCO=DNS Server IPv4 Address Request)消息到MME,请求一个UE的IPv4地址和DNS服务器IP地址(通过PCO域)。

  2.[MME->HSS]Requesting the LTE Network for Registration

  MME发送Update Location Request消息通知HSS,MME1下有UE请求注册LTE网络。

  3.[MME<-HSS]Forwarding Subscription Profile

  HSS确认UE在MME1注册后,通过Update Location Answer(IMSI,PDN Type=IPv4,PDN Address=Static UE IP(1.1.1.1))消息发送UE用户属性到MME1。这一用户属性中包含了分配给UE的静态IP地址。

  4~5.[MME->S-GW->P-GW]Requesting for Session Creation

  当MME从HSS接收到用户属性后,MME知道了UE的静态IP地址(1.1.1.1)。MME准备Create Session Request(IMSI,PDN Type=IPv4,PDN Adress=Static UE IP(1.1.1.1),PCO=DNS Server IPv4 Address Request)消息,并发送到P-GW。这一消息包含了在PDN域的静态IP地址。

  6~7.[MME<-S-GW<-P-GW]Responding to Create Session Request

  作为对4~5步骤请求的响应,P-GW发送Create Session Response(IMSI,PDN Type=IPv4,PDN Adress=Static UE IP(1.1.1.1),PCO={Primary DNS IP,Secondary DNS IP})消息给MME。这一消息包含在PDN地址域的静态UE IP地址和在PCO域的DNS服务器IP地址。

  8.[UE<-MME]Requesting for Activation of Default Bearer Context

  MME发送UE Activate Default EPS Bearer Context Request(PDN Type=IPv4,PDN Address=Static UE IP(1.1.1.1),PCO={Primary DNS IP,Secondary DNS IP})消息以激活默认承载内容。这一EMS消息包含DNS服务器IP地址和UE IP地址(1.1.1.1),当传送时嵌入Attach Accept消息内。

  9.[UE]Obtaining Dynamic IP Address for using PDN service

  UE获得静态IP地址(1.1.1.1)和DNS服务器IP地址(Primary DNS IP=10.1.1.1,Secondary DNS IP=10.1.1.2)。默认承载在UE和P-GW间建立。UE现在可以连接PDN(internet),可以通过自己的静态IP地址使用internet服务。

  当用户完成有效网络注册后,PDN地址(IP地址)和默认承载会一直保留给用户,即使用户不在使用Internet服务,这叫为用户提供“always-on IP connectivity”。


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