Attach Procedure

Initial UE Message - Attach Request / PDN Connectivity Request

  • eNB UE S1AP ID    // S1AP 구간에서 UE를 식별하기 위해 eNB에서 할당한 식별자
  • NAS-PDU    // NAS Protocol Data Unit
    • EPS attach type : EPS attach    // CSFB 지원 단말인 경우 Circuit switch에도 접속을 위해 combined type 으로 시도 (combined IMSI/EPS attach)
    • EPS mobile identity : GUTI    // 단말이 이전에 MME로부터 GUTI를 할당받은 경우
    • UE network capability    // UE가 지원하는 Encryption 및 Integrity 알고리즘 종류
    • ESM message container    // EPS Session Management message
      • PDN type : IPv4v6    // UE는 default로 IPv4v6 type 요청
      • Request type : initial request    // 최초 EPS망에 Attach시 initial type. 만약 non-3gpp망에서 3gpp망으로 핸드오버시 handover type으로 요청
      • ESM information transfer flag    // UE에서 암호화 과정 이후 ESM information 정보를 전송하기 위해 EIT bit을 set하여 전송
      • Protocol configuration option    // DNS IP 및 P-CSCF IP 요청
    • TAI - Last visited registered TAI    // UE가 마지막으로 위치등록한 TAI
  • TAI    // MCC+MNC+TAC
  • EUTRAN-CGI    // MCC+MNC+cell ID
  • RRC Establishment Cause : mo-signalling    // 최초 RRC Setup 이 이루어진 cause

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Downlink NAS Transport - Identity Request

  • MME UE S1AP ID    // S1AP 구간에서 UE를 식별하기 위해 MME에서 할당한 식별자
  • eNB UE S1AP ID    // eNB가 할당한 식별자. S1 Release 되기 전까지 MME UE S1AP ID와 항상 pair로 동작
  • NAS-PDU
    • Identity type : IMSI    // MME는 인증시도를 위해 UE에게 IMSI 정보요청

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Uplink NAS Transport - Identity Response

  • MME UE S1AP ID
  • eNB UE S1AP ID
  • NAS-PDU
    • Mobile identity : IMSI    // UE의 IMSI 정보 전송
  • EUTRAN-CGI
  • TAI

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Authentication Info Request

  • Session-ID    // Diameter 메시지 고유의 Session ID 값으로 request/answer의 값이 동일해야 함
  • User-Name    // IMSI
  • Number of requested vectors : 1    // HSS에게 요청하는 인증벡터 수량. 만약 2개 이상을 요청하여 받아올 경우 추후 인증과정에서는 HSS에게 요청없이 바로 MME에서 인증처리 가능

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Authentication Info Answer

  • Authentication-Info
    • RAND    // HSS에서 생성한 RANDOM 값
    • XRES    // Expected Response로 Network 망에서 단말을 인증 시 비교값으로 사용
    • AUTN    // Authentication Token으로 단말이 Network 망을 인증 시 비교값으로 사용
    • KASME    // 추후 NAS, AS의 Security Setup 과정에서 사용하는 Base Key

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Downlink NAS Transport - Authentication Request

  • MME UE S1AP ID
  • eNB UE S1AP ID
  • NAS-PDU
    • KSIasme : 4    // Key Set Identifier 값으로 KASME 값의 Index 역할. 추후 UE와 MME는 KASME 정보를 Index 4인 값으로 동기화
    • RAND    // UE에게 MME와 동일한 인증벡터를 만들수 있도록 RAND 정보전송
    • AUTN    // UE가 직접 생성한 AUTN 값과 MME에서 전송한 AUTN 값을 비교하여 Network 망 인증

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Uplink NAS Transport - Identity Response

  • MME UE S1AP ID
  • eNB UE S1AP ID
  • NAS-PDU
    • RES    // UE가 전송한 RES 값과 MME에서 보유중인 XRES 값을 비교하여 망에서 단말 인증
  • EUTRAN-CGI
  • TAI

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Downlink NAS Transport - Security Mode Command

  • MME UE S1AP ID
  • eNB UE S1AP ID
  • NAS-PDU
    • NAS security algorithms    // MME가 NAS Security Setup 과정시 사용할 Ciphering, Integrity 알고리즘을 선택하여 UE에게 전송
    • KSIasme    // NAS Security Setup에서 사용할 KASME Index 정보
    • UE security capability    // UE에서 지원가능한 Ciphering, Integrity 알고리즘으로 최초 UE가 전송한 Attach request 내 UE network capability 정보와 동일
    • IMEISV request    // 도난 혹은 분실폰 등의 검증을 위해 IMEISV 정보요청. CDMA에서 ESN(Electronic Seciral Number) 개념과 비슷함

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Uplink NAS Transport - Security Mode Complete

  • MME UE S1AP ID
  • eNB UE S1AP ID
  • NAS-PDU
    • Message Authentication Code    // NAS 메시지가 Integrity protected 되었음을 의미
    • IMEISV    // 단말의 IMEISV 정보전송
  • EUTRAN-CGI
  • TAI

※ MME로부터 Security Mode Command를 수신한 후 AUTN 값을 서로 비교하여 동일한 경우 네트웍 망 인증성공. 이후 MME가 선택한 Ciphering/Integrity 알고리즘으로 NAS 메시지 암호화/무결성 보호한 후 Security Mode Complete 전송

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ME-Identity-Check Request

  • Terminal Information    // UE가 전송한 IMEISV 정보. IMEI+Software version
  • User-Name    // IMSI

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ME-Identity-Check Answer

  • Equipment-Status    // EIR에서 UE가 전송한 IMEISV 정보를 기반으로 정상적으로 사용가능한 단말인지 체크

※ EIR(Equipment Identity Register) : 단말의 IMEI DB 정보를 보유하고 있으며, White/Black List를 관리함

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Downlink NAS Transport - ESM Information Request

  • MME UE S1AP ID
  • eNB UE S1AP ID
  • NAS-PDU    // NAS 헤더정보만 존재

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Uplink NAS Transport - ESM Information Response

  • MME UE S1AP ID
  • eNB UE S1AP ID
  • NAS-PDU
    • Access Point Name    // UE가 PDN을 요청하기 위해 APN 정보전송
  • EUTRAN-CGI
  • TAI

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Update Loacation Request

  • User-Name
  • ULR-Flags
  • RAT-Type

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Update Loacation Answer

  • ULA-Flags
  • Subscription-Data
    • Subscriber-Status
    • MSISDN
    • Operator Determined Barring
    • 3GPP-Charging-Characteristics
    • AMBR
    • APN-Configuration-Profile    // 각 APN별 HSS에 등록되어 있는 Default QoS 정보
      • Context-Identifier
      • PDN-Type    // PDN 연결시 사용할 IP version으로 ipv4 혹은 ipv6로 지정
      • Service-Selection    // ims, internet, tethering 등 HSS에 등록되어 있는 APN 명칭
      • EPS-Subscribed-QoS-Profile    // APN의 QCI, ARP 정보
      • VPLMN-Dynamic-Address-Type 
      • PDN-GW-Allocation-Type    // P-GW Selection 시 Dynaimic 혹은 Static type 사용
      • AMBR    // APN_AMBR

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Create Session Request

  • S11 MME GTP-C TEID    // MME가 할당하고 S11 GTP-C에서 사용할 TEID 및 IP. 이 정보를 수신한 S-GW는 이후부터 S11 구간의 GTP 메시지는 이 정보를 이용하여 전송
  • S5/8 PGW GTP-C TEID    // MME가 Selection한 P-GW의 IP
  • Access Point Name
  • PDN Type    // MME에 설정된 해당 APN의 PDN Type으로 IPv4 혹은 IPv6
  • AMBR    // APN_AMNR

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Create Session Response

  • S11 SGW GTP-C TEID    // S-GW가 할당하고 S11 GTP-C에서 사용할 TEID 및 IP. 이 정보를 수신한 MME는 이후부터 S11 구간의 GTP 메시지는 이 정보를 이용하여 전송
  • S5/8 PGW GTP-C TEID    // P-GW가 할당하고 S5 GTP-C에서 사용할 TEID 및 IP. 이 정보를 MME에게 전송하는 이유는 추후 S-GW Relocation 발생시 MME가 변경된 S-GW에게 해당 정보를 알려주기 위함
  • PDN Address Allocation    // P-GW에서 할당한 단말의 IP
  • Protocol Configuration Option    // UE에서 사용할 DNS IP와 P-CSCF IP
  • Bearer Context
    • EPS Bearer ID    // MME가 할당 및 관리하는 EBI 값으로 1~15까지 할당 가능하며, 1~4는 규격상 reserved 되어있어 실질적으로는 5번부터 사용가능
    • S1-U SGW GTP-U TEID    // S-GW에서 할당하고 S1-U Uplink 방향에서 사용할 TEID 및 IP. 이 정보를 수신한 eNB는 이후부터 이 정보에 들어있는 TEID와 IP 정보를 넣어 GTP-U 메시지 전송
    • S5/8 PGW GTP-U TEID    // 이 정보를 MME에게 전송하는 이유는 추후 S-GW Relocation 발생시 MME가 변경된 S-GW에게 해당 정보를 알려주기 위함
    • Bearer Level QoS    // QCI, ARP, GBR, MBR등의 QoS정보

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Initial Context Setup Request - Attach Accept / Activate Default EPS Bearer Context Request

  • eNB UE S1AP ID
  • MME UE S1AP ID
  • UE AMBR
  • E-RAB to be Setup List
    • E-RAB ID    // MME가 할당한 E-RAB 식별 번호로 EBI값과 동일한 값 사용
    • E-RBA QoS    // QCI, ARP
    • S-GW S1-U TEID    // Create Session Response 안에있던 S1-U Uplink 방향의 TEID 및 IP
    • NAS-PDU
      • Attach result : EPS only    // CSFB 지원 단말인 경우 combined EPS/IMSI attach
      • GPRS Timer - T3412    // TAU Timer로 Default 값은 54min
      • TAI List    // 단말은 이후 해당 TAI List에서 벗어나는 경우 TAU 수행
      • ESM message container
        • EPS QoS    // QCI (eNB에게 ARP 정보는 불필요)
        • Access Point Name
        • PDN Address    // P-GW에서 할당한 단말의 IP
        • APN AMBR
        • Protocol Configuration Option
      • EPS mobile identity - GUTI    // MME에서 할당한 단말이 사용할 GUTI
      • GPRS Timer - T3402
      • GPRS Timer - T3423
    • UE Security Capabilities    // 단말이 지원하는 Ciphering/Integrity 알고리즘으로 이후 AS Security Setup 시 사용할 목적으로 eNB에게 알려줌
    • Security Key    // KASME에서 파생된 Kenb 정보

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    Downlink NAS Transport - EMM Information

    • MME UE S1AP ID
    • eNB UE S1AP ID
    • NAS-PDU
      • Network Name
      • Time Zone : GMT + 9 hours    // 그리니치 천문대 국제표준 시간에서 +9시간
      • Daylight Saving Time    // Summner time 설정시 사용

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    Initial Context Setup Response

    • MME UE S1AP ID
    • eNB UE S1AP ID
    • E-RAB Setup List Context Response
      • E-RAB ID
      • eNB S1-U TEID    // eNB가 할당한 S1 GTP-U Downlink 방향 TEID 및 IP

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    Uplink NAS Transport - Attach Complete / Activate Default EPS Bearer Context Accept

    • MME UE S1AP ID
    • eNB UE S1AP ID
    • NAS-PDU
      • ESM message container   // Activate Default EPS Bearer Context
    • EUTRAN-CGI
    • TAI

    [Packet View]

     

    Modify Bearer Request

    • Bearer Context
      • EPS Bearer ID
      • eNB S1-U TEID    // eNB가 할당한 TEID 및 IP 정보를 그대로 S-GW에게 전송

    [Packet View]

     

    Modify Bearer Response

    • Bearer Context
      • EPS Bearer ID
      • SGW S1-U TEID

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