3.3　端到端业务流程

下面完整描述整个端到端的业务流程，由UE开机附着开始，到业务请求、专用承载建立，包含了去附着和专用承载释放等流程。

3.3.1　附着流程

当移动用户刚开机或者手机因异常原因重启后，UE处于空状态（NULL）。UE首先要进行物理下行同步并通过搜索测量，进行PLMN选择和小区选择。当UE选择到一个合适或者可接纳的小区后，就驻留在该小区并启动附着（Attach）流程。

当UE完成在E-UTRAN网络的附着后，网络端会建立UE的上下文，并在UE和网络之间建立一个默认的EPS承载，该承载使UE获得一个总是在线的IP连接。UE只有成功附着到网络，才能与网络进行正常的业务交互。如图3-17所示，附着流程包括以下步骤：

（1）处在RRC_IDLE态的UE开始启动Attach，发起随机接入过程，即UE发送MSG1消息。

（2）eNodeB检测到MSG1消息后向UE发送随机接入响应消息，即MSG2消息。

（3）UE收到随机接入响应后，根据MSG2的TA调整上行发送时机，向eNodeB发送RRC Connection Request消息，申请建立RRC连接。

（4）eNodeB向UE发送RRC Connection Setup消息，包含建立SRB1信令承载信息和无线资源配置信息。

（5）UE完成SRB1信令承载和无线资源配置，向eNodeB发送RRC Connection Setup Complete消息，包含NAS层的Attach Request信息。

（6）eNodeB选择MME，向MME发送Initial UE Message消息，包含NAS层的Attach Request消息。

（7）UE与EPC间执行鉴权流程；UE刚开机第一次附着时，使用的IMSI，无Identity过程；后续如果有有效的GUTI，则使用GUTI附着，EPC才会发起Identity过程。

（8）建立默认的EPS承载。

（9）MME向eNodeB发送Initial Context Setup Request消息，包含NAS层的Attach Accept消息。该消息是MME向eNodeB发起的初始上下文建立请求，请求eNodeB建立承载资源。UE的安全能力参数是通过Attach Request消息带给EPC的，EPC再通过该消息传给eNodeB。

（10）eNodeB接收到Initial Context Setup Request消息后，如果eNodeB没有UE的能力信息，则eNodeB会发送UE Capability Enquiry消息，向UE查询其能力；如果MSG9中包含UE Radio Capability，则eNodeB不会发送UE Capability Enquiry消息给UE。

（11）UE向eNodeB发送UE Capability Information消息，报告UE的能力。

（12）eNodeB向MME发送UE Capability Info Indication消息，更新MME中的UE能力信息。

（13）eNodeB向UE发送Security Mode Command消息，进行安全激活。

（14）UE向eNodeB发送Security Mode Complete消息，表示安全激活完成。

（15）eNodeB根据Initial Context Setup Request消息中的ERAB建立信息，向UE发送RRC Connection Reconfiguration消息进行资源重配，包括重配SRB1信令承载信息和无线资源配置，建立SRB2、DRB等。

（16）UE向eNodeB发送RRC Connection Reconfiguration Complete消息，表示无线资源配置完成。

（17）eNodeB向MME发送Initial Context Setup Response响应消息，表明UE的上下文建立完成。

（18）UE向eNodeB发送UL Information Transfer消息，包含NAS层的Attach Complete、Activate Default EPS Bearer Context Accept等消息。

（19）eNodeB向MME发送上行直传Uplink NAS Transport消息，包含NAS层的Attach Complete消息。

第20~25步对应UE的上下文释放过程。

3.3.2　去附着流程

去附着（Detach）流程往往是伴随着用户进入覆盖盲区（或接入受限区域）或用户关机发生的，该流程通过UE执行并与附着流程互逆。去附着流程通常可以分为关机去附着和非关机去附着两种。

1. 关机去附着

当用户的手机终端关机时，需要发起去附着流程，来通知网络释放其保存的该UE的所有资源。空闲状态下关机去附着流程如图3-18所示。具体步骤包括：

（1）UE在RRC_IDLE状态下，先发起随机接入过程和RRC连接建立过程，然后UE向eNodeB、EPC发送的消息中携带NAS层的Detach Request消息（类型为Switch off）。

（2）MME向eNodeB发送UE Context Release Command消息，请求eNodeB释放UE上下文信息。UE侧清空所有的EPS承载和RB承载，EPC侧清空所有的EPS承载和TEID（Tunnel Endpoint ID）资源，其中隧道端点标识符（TEID）是标识S1承载使用的，用于标识UE和核心网隧道的两端。

（3）eNodeB释放UE上下文信息完成后发送UE Context Release Complete消息通知EPC。

连接状态下关机去附着流程如图3-19所示。具体步骤包括：

（1）第1~4步中，UE（在RRC_CONNECTED状态下，EPS能力被禁用）向eNodeB发送上行传输消息（其中携带NAS层的去附着请求消息）。

（2）eNodeB向MME发送上行直传Uplink NAS Transport消息，包含NAS层的Detach Request信息。

（3）第3、4步中，EPC侧清除EPS承载和RB资源，MME向eNodeB、eNodeB向UE发送DL InformationTransfer消息，该消息中包含NAS层的Detach Accept消息（含Switch off信息）。

（4）第5~7步中，MME向UE发起UE文本释放和RRC连接释放信息，完成去附着流程。

2. 非关机去附着

RRC_IDLE状态下非关机去附着流程如图3-20所示。主要步骤包括：

（1）第1~5步是RRC连接的建立过程，RRC建立完成消息中会附带去附着请求。

（2）第6~9步是UE和EPC进行相互安全验证的过程，验证完成后，EPC侧执行清除EPS承载和RB资源并向UE发送去附着接受消息。

（3）第10~12步则是EPC向UE发起文本释放和连接释放信息。

3.3.3　业务请求流程

UE在RRC_IDLE模式下需要发送或接收业务数据时，会发起业务请求Service Request过程，这个过程通常是在随机接入流程之后发生的。业务请求流程的目的是建立初始上下文信息Initial Context Setup，在S1接口上建立S1承载，在Uu接口上建立数据无线承载，打通UE到EPC之间的路由，为后面的数据传输做好准备。

当业务请求由UE主动发起时，需先发起随机接入过程，Service Request消息由RRC Connection Setup Complete携带，整个流程类似于主叫过程。当下行数据达到时，网络侧先对UE进行寻呼，随后UE发起随机接入过程，在下行数据到达时发起业务请求，整个流程类似于被叫接入。如图3-21所示，详细的业务请求流程说明如下：

（1）处在RRC_IDLE态的UE启动业务请求过程，发起随机接入，即MSG1消息。

（2）eNodeB接收到MSG1消息后，向UE发送随机接入响应消息，即MSG2消息。

（3）UE收到随机接入响应后，根据MSG2的TA调整上行发送时机，向eNodeB发送RRC Connection Request消息，即MSG3消息。

（4）eNodeB向UE发送RRC Connection Setup消息，包含建立SRB1承载信息和无线资源配置信息。

（5）UE完成SRB1承载和无线资源配置后，向eNodeB发送RRC Connection Setup Complete消息，包含NAS层Service Request信息。

（6）eNodeB选择MME，向MME发送Initial UE message消息，包含NAS层Service Request消息。

（7）UE与EPC间执行鉴权流程，4G的鉴权是双向鉴权流程，以提高网络安全能力。

（8）MME向eNodeB发送Initial Context Setup Request消息，请求建立UE上下文信息。

（9）eNodeB接收到Initial Context Setup Request消息，如果不包含UE能力信息，则eNodeB向UE发送UE Capability Enquiry消息，查询UE能力。

（10）UE向eNodeB发送UE Capability Information消息，报告UE能力信息。

（11）eNodeB向MME发送UE Capability Info Indication消息，更新MME的UE能力信息。

（12）eNodeB根据Initial Context Setup Request消息中UE支持的安全信息，向UE发送Security Mode Command消息，进行安全激活。

（13）UE向eNodeB发送Security Mode Complete消息，表示安全激活完成。

（14）eNodeB根据Initial Context Setup Request消息中的E-RAB建立信息，向UE发送RRC Connection Reconfiguration消息进行UE资源重配，包括重配SRB1和无线资源配置，建立SRB2信令承载、DRB业务承载等。

（15）UE向eNodeB发送RRC Connection Reconfiguration Complete消息，表示资源配置完成。

（16）eNodeB向MME发送Initial Context Setup Response响应消息，表明UE上下文建立完成。至此业务请求流程完成，随后进行数据的传输。

（17）图3-21中第17~20步发送的消息是数据传输完毕后，对UE进行的去激活过程，涉及UE上下文信息释放（UE Context Release）流程。

3.3.4　专用承载的建立

专用承载可以是GBR类型，也可以是Non-GBR类型，专用承载建立流程可以为专用承载分配相关资源。专用承载的建立可以由UE或EPC在UE处于RRC_CONNECTED状态下主动发起，不能由eNodeB主动发起。

当UE发起专用承载建立需求时，EPC仅将其作为参考，有权接受或拒绝。若EPC接受，可回复承载建立、修改流程。

专用承载建立的过程包括：①P-GW根据QoS策略制定该EPS承载的QoS参数；②S-GW向eNodeB发送承载建立请求，包含IMSI、QoS、TFT、TEID、LBI等信息；③MME向eNodeB发送E-RAB建立请求，包含E-RAB ID、QoS、S-GW TEID等信息；④eNodeB接收建立请求消息后，建立数据无线承载；⑤eNodeB返回E-RAB建立响应消息，E-RAB建立列表信息中包含成功建立的承载信息，E-RAB建立失败列表消息中包含没有成功建立的承载消息。

如图3-22所示，专用承载建立流程包括以下步骤：

（1）连接状态下的UE向eNodeB发出UL Information Transfer消息（含Bearer Resource Allocation Request消息或Bearer Resource Modification Request消息）。

（2）eNodeB接收到UE的消息后，向MME发送上行NAS消息，其中包含了Bearer Resource Allocation Request消息。

（3）MME收到承载分配请求消息后，进行相应的承载资源申请处理。

（4）MME向eNodeB发送E-RAB建立／修改消息，其中包含激活／修改专用EPS承载消息。

（5）eNodeB通过向UE发送重配消息，将NAS消息Activate Dedicated EPS Bearer Context Request告知UE。

（6）UE建立专用承载完成后，向eNodeB发送RRC Connection Reconfiguration Complete消息，表明建立承载成功。

（7）eNodeB回应E-RAB Setup/Modify Response消息给MME，表明无线承载建立成功；

（8）UE在发送完成重配完成消息后，通过上行传送消息告知eNodeB Activate/Modify Dedicated EPS Bearer Context Accept消息。

（9）eNodeB通过NAS消息传送把Activate/Modify Dedicated EPS Bearer Context Accept消息传递给MME。

（10）UE与MME可以通过eNodeB开始传输上下行数据，MME反馈承载资源分配响应。

如果是MME主动发起的承载建立流程，则省略步骤1和2。

3.3.5　专用承载的修改

专用承载的修改过程可以由UE或MME主动发起，用于修改已经建立承载的配置，不能由eNodeB主动发起，E-RAB的修改只能在连接状态下发起该流程。

E-RAB专用承载的修改过程可以分为修改QoS和不修改QoS两种类型。若由UE发起时，EPC可回复承载建立、修改、释放流程。

专用承载修改流程如图3-23所示。具体步骤包括：

（1）连接状态下的UE通过UL Information Transfer消息将Bearer Resource Modification Request消息传递给eNodeB。

（2）eNodeB通过Uplink NAS Transport消息将Bearer Resource Modification Request发送给MME。

（3）MME收到承载修改请求消息后，进行相应的承载资源修改处理。

（4）MME通过E-RAB Modify Command传递Modify EPS Bearer Context Request消息告知eNodeB。

（5）eNodeB通过重配消息，将Modify EPS Bearer Context Request消息传递给UE。

（6）UE建立专用承载完成后，向eNodeB发送RRC Connection Reconfiguration Complete消息，表明建立承载成功。

（7）eNodeB发送E-RAB Modify Response消息给MME，表明无线承载修改成功。

（8）UE通过UL Information Transfer消息将Modify EPS Bearer Context Accept消息告知eNodeB。

（9）eNodeB通过Uplink NAS Transport消息发送Modify EPS Bearer Context Accept消息给MME。

（10）UE与MME可以通过eNodeB开始进行上下行数据传输，EPC进行承载资源修改响应。

若MME主动发起的承载修改流程，则省略步骤1和2；若eNodeB主动发起的专用承载释放流程，则无步骤1，步骤2改为发送E-RAB Release Indication消息给MME。

3.3.6　专用承载的释放

专用承载的释放只能在连接状态下由UE或EPC侧（MME或P-GW）主动发起。P-GW和MME均可发起对E-RAB的释放流程，由P-GW发起的承载释放，可释放某一专用承载或该PDN地址下的所有承载；而由MME发起的承载释放，可释放某一专用承载，但不能释放该PDN下的默认承载。

无论UE发起还是EPC侧发起，专用承载的释放过程均由EPC侧向eNodeB发送E-RAB释放命令消息，释放一个或多个承载的S1和Uu接口资源；eNodeB接收到E-RAB释放命令消息后，释放每一个承载的S1接口资源，Uu接口上的资源和数据无线承载。如图3-24所示，专用承载释放流程包括如下步骤：

（1）EPC发起承载释放过程，可能是UE启动，也可能是EPC侧启动的。

（2）EPC发送E-RAB Release Command消息给eNodeB，其中包含NAS消息Deactivate EPS Bearer Context Request。

（3）eNodeB收到E-RAB Release Command消息后，启动承载释放流程，并且发送重配消息给UE，其中包含NAS消息Deactivate EPS Bearer Context Request。

（4）UE释放相关承载资源后，发送返回RRC Connection Reconfiguration Complete消息，表明无线承载释放成功。

（5）eNodeB收到RRC Connection Reconfiguration Complete消息后，返回E-RAB Release Response消息给EPC。

（6）UE在发送重配置完成消息后，通过UL Information Transfer消息将NAS层Deactivate EPS Bearer Context Accept消息告知eNodeB。

（7）eNodeB发送Uplink NAS Transport消息，包含Deactivate EPS Bearer Context Accept，告知EPC进行EPS承载删除完成。