Архитектура конвергентных сетей / Запрос на обслуживание

Легалов А.С., ИКТК-32

Процедура запроса на обслуживание используется тогда, когда UE уже зарегистрировано в сети LTE, но необходимо восстановить активную передачу данных.

1. NAS: Service Request. UE → eNodeB

Процедура начинается с того, что пользовательское устройство UE отправляет в сеть сообщение NAS Service Request. Это сообщение используется, когда UE уже зарегистрировано в сети LTE, но находится в состоянии ожидания или не имеет активного радиоканала для передачи пользовательских данных. Например, абонент хочет начать передачу данных, зарегистрироваться в IMS или возобновить уже созданное соединение. В сообщении передается запрос на восстановление обслуживания и активацию необходимых ресурсов для передачи данных.

2. NAS: Service Request. eNodeB → MME

После приема сообщения от UE базовая станция eNodeB пересылает запрос дальше в ядро сети - к MME. eNodeB выступает как промежуточный узел: он принимает NAS-сообщение от UE и передает его MME через интерфейс S1-MME. Само NAS-сообщение предназначено именно для MME. Цель - уведомить MME о том, что UE запрашивает возобновление обслуживания и требуется восстановить соединение для передачи пользовательских данных.

3. Authentication / Security. MME ↔ UE / сеть

После получения Service Request сеть выполняет проверку безопасности.

На этом этапе может выполняться аутентификация UE и настройка защищенного обмена сигнализацией. MME проверяет, что пользователь действительно имеет право пользоваться сетью, а также обеспечивает защиту NAS-сообщений. Этот этап нужен для предотвращения несанкционированного доступа и защиты передаваемой служебной информации.

4. S1-AP: Initial Context Setup Request. MME → eNodeB

После успешной проверки MME отправляет в eNodeB сообщение Initial Context Setup Request. Этим сообщением MME передает базовой станции параметры контекста UE, которые нужны для восстановления обслуживания. В сообщении могут передаваться параметры EPS bearer, информация о безопасности, идентификаторы туннелей и данные для организации пользовательского трафика.

5. Radio Bearer Establishment. eNodeB ↔ UE

После получения команды от MME базовая станция устанавливает радиоканал между UE и eNodeB. Этот этап называется Radio Bearer Establishment. Радиоканал нужен для передачи пользовательских данных по радиоинтерфейсу LTE. После его установки UE получает возможность отправлять и принимать пользовательский трафик через eNodeB.

6. Uplink Data. UE → eNodeB → Serving GW → PDN GW

После восстановления радиоканала UE начинает передавать пользовательские данные в восходящем направлении — uplink data. Сначала данные идут от UE к eNodeB, затем через Serving Gateway и дальше к PDN Gateway. PDN GW является шлюзом к внешним пакетным сетям, например к интернету или IMS-домену. То есть на этом этапе уже начинается передача пользовательского трафика от абонентского устройства в сеть.

7. S1-AP: Initial Context Setup Complete. eNodeB → MME

После успешного установления радиоканала eNodeB отправляет MME сообщение Initial Context Setup Complete. Этим сообщением eNodeB подтверждает, что радиоресурсы для UE успешно выделены, а контекст пользователя на стороне eNodeB создан. Также в сообщении могут передаваться параметры, необходимые для дальнейшей передачи данных, например адрес eNodeB и идентификатор туннеля для пользовательского трафика.

8. Modify Bearer Request. MME → Serving GW

После получения подтверждения от eNodeB узел MME отправляет на Serving GW сообщение Modify Bearer Request. Это сообщение нужно для изменения параметров уже существующего EPS bearer. MME сообщает Serving GW актуальные данные о том, через какой eNodeB теперь нужно передавать пользовательский трафик.

9. Modify Bearer Request. Serving GW → PDN GW

Serving GW пересылает сообщение Modify Bearer Request дальше на PDN GW. На этом этапе PDN GW обновляет информацию о bearer-соединении и подтверждает, что пользовательский трафик может передаваться по актуальному пути через Serving GW. Это нужно для согласования состояния туннеля между Serving GW и PDN GW.

10. Modify Bearer Response. PDN GW → Serving GW

PDN GW отправляет ответное сообщение Modify Bearer Response на Serving GW. Этим сообщением PDN GW подтверждает, что параметры bearer были успешно изменены и соединение готово к передаче пользовательского трафика.

11. Modify Bearer Response. Serving GW → MME

После получения ответа от PDN GW узел Serving GW отправляет сообщение Modify Bearer Response обратно на MME. Это подтверждает для MME, что bearer успешно обновлен и путь передачи данных между UE, eNodeB, Serving GW и PDN GW готов.

12. Downlink Packet. PDN GW → Serving GW → eNodeB → UE

После завершения настройки bearer сеть может передавать данные в нисходящем направлении - downlink packet. Пакет идет от PDN GW к Serving GW, затем к eNodeB и далее по радиоканалу к UE. На этом процедура запроса на обслуживание считается завершенной: UE снова имеет активный радиоканал и может полноценно передавать и принимать пользовательские данные.