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什么是PDN连接的跨省重建?

问题1 开机状态武汉高铁去长沙,数据APN对应的PGW变了吗?
最近有朋友问,如果我是开机状态,从武汉做高铁到长沙,为我服务的PGW和SGW会发生变化吗?到了
长沙以后,为我服务的PGW是武汉的还是长沙的呢?(假设手机仍然有电,并且没有发生关机重启等特
殊情况,另外,再假设该用户上车就睡觉或听音乐,UE出于ECM-IDLE空闲态。)
这个问题其实有个小贴士可以去验证一下,就是您到了长沙以后,用长沙4G网络百度一下“我的IP”,就可
以看到您当前使用的IP是哪个城市的了。这样,可以最快的得到您想要的结果。如下图所示:

这个是最准确最客观的结果,不是推论出来的。所以建议您下次有机会的话可以自己试试哈,不一定武汉
到长沙那么远哈,两个城市边界也可以试试啊。
不过在本例中,我猜您百度出来的结果应该是武汉的。这也就证明,仍然是由武汉的PGW为您服务,因
为UE的IP是PGW分配的嘛。
我的观点其实也很简单,根据规范的要求,4G网络是永久在线的,也就是说只要UE处于开机状态,就一
定会建立一个缺省PDN连接和缺省承载(根据运营商的要求,这个缺省PDN一般是数据APN),这个开
机建立的缺省承载除非发生去附着,否则是不能删除释放的。另外,规范还定义了PGW是PDN网络的锚
点,只要您访问的PDN网络(用APN标识)不变,那为您服务的PGW就不变的。
回到上面的场景,只要UE在武汉开机后,就会建立一个数据APN的PDN连接,武汉PGW就开始为UE服
务了。除非去附着,否则永远都是武汉PGW为该UE服务。
那到了长沙后,EPC网元都发生了哪些变化呢?
1. MME。MME肯定是长沙的。因为UE离开武汉MME的服务区就会沿路不断触发跨MME的TA更新流
程,最终到了长沙后选择长沙的MME服务。
2. SGW。SGW肯定也是长沙的。因为SGW是基于地址位置(TA)来选择的,在TA更新的过程中,会根
据UE当前所在TA来选择离UE最近的SGW。所以,到长沙后肯定要选择长沙的SGW为UE服务。
3. PGW?除非触发了去附着流程,否则PGW是武汉的。
那谁能发去附着呢?TS23.401里提到了三个人。
• UE发去附着。但本例中,UE是肯定不会主动发去附着的。
• MME和HSS都可以出于管理性要求(例如故障诊断时手工踢用户、欠费、解除4G签约等)发起去附
但我查了一下部分运营商的规范要求,并没有提到跨省时MME要发起附着的流程,因此,可以判定,到
了长沙以后,为UE服务的PGW仍然是武汉的。
那如果运营商有要求跨省PGW需要重选,那对应的信令应该怎样呢?
信令应该是以下这样的:
- MME给UE发detach request,并且在detach type字段中设置reattach required(即detach type后3个bit
取值001),要求UE重新进行附着。UE重新附着后就会重建PDN连接也就会选择新的PGW了。
- UE开机从武汉到了长沙后,服务的MME是长沙的、SGW是长沙的、PGW是武汉的。当然,这有个前
提,特指用户开机缺省PDN连接(数据APN)对应的PGW哈。
等等,这就完了吗?这和文章的主题跨省PDN连接重建有啥关系?是的,还没完呢,还请您忍耐下,接着
往下看。
问题2 开机状态武汉高铁去长沙,IMS APN对应的PGW变了吗?
看了第2节这个标题,这才是我们今天要说的主题。
在现网中,部分运营商选择了数据APN作为缺省APN,也就是UE一开机,先建立到数据PDN网络连接,
得到一个IPv4地址用于上网。如果该UE支持并签约了VoLTE,会接下来发起IMS PDN连接的建立请求,
MME会选择一个IMS PDN的PGW为UE分配一个IPv6地址,接下来UE就可以发起IMS注册、呼叫等流
那假设前面的场景该UE是一个VoLTE签约用户,那IMS APN对应的PGW会变吗?
首先,可以明确的一点,就是MME和SGW也和问题1一样,会发生重选而选定长沙的MME和SGW。但
PGW就不一样了,这个时候,IMS APN的PGW就不一定要去附着才能发生重选,MME只需要给UE发一
个NAS消息:Deactivate EPS Bearer Context Request就可以把IMS PDN连接对应的缺省承载删除,并
且在该NAS消息中设置ESM cause 39:reactivation requested就可以要求UE重建IMS PDN连接,这样就
可以重新选择PGW了。以下是24.301中关于UE收到cause39后的行为描述:
If the DEACTIVATE EPS BEARER CONTEXT REQUEST includes ESM cause #39 "reactivation
requested" and the EPS bearer context is a default EPS bearer context, the UE should stop timer T3396
if it is running for the APN associated with the PDN connection and re-initiate the UE requested PDN
connectivity procedure for the same APN as the deactivated default EPS bearer context to reactivate
the EPS bearer context.
具体信令是这样的:

这个就是我们今天文章的主题《什么是PDN连击的跨省重建?》就是指在省的边界,进入目标省份新的
TA,UE会发起跨省的TA更新流程,MME将触发原有IMS PDN连接的断开(参考上图信令),并且要求
UE发起IMS PDN连接的重建。这样,重建后的IMS PDN连接可能就会选择拜访地的PGW,在本例中就是
湖南的PGW了。可能是长沙PGW,也可能是湖南湖北交界岳阳市的PGW(如果有的话)。
3 关于跨省PDN连接重建的总结:
• 这个是部分运营商的要求,而非3GPP规范;
• 这个只针对IMS APN,而非数据APN。(假设数据APN为开机缺省APN)
• 跨省时,UE发起TA更新流程,MME据此触发原IMS PDN断开,并且通过设置NAS消息的cause39要
求UE重建跨省的PDN连接。重建流程中可以选择拜访地的PGW。
以上内容是根据个人学习文档整理所得,因水平和时间有限,难免理解出现偏差,还请各位老师指正哈。
先谢过啦~
(PS:抱歉,时间有限,没有画场景图了哈,脑补下对提升想象力也很有帮助哦)