主頁(yè)（http://www.www.xzhtuan.com）：LTE基礎(chǔ)：LTE網(wǎng)絡(luò)中的IP地址分配

LTE網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P化，數(shù)據(jù)均在IP包內(nèi)傳輸。當(dāng)UE連接LTE網(wǎng)絡(luò)，為了和PDN（Packet Data Network）建立連接，一個(gè)PDN地址會(huì)分配給UE，同時(shí)，會(huì)在UE和P-GW之間建立默認(rèn)承載（default bearer），默認(rèn)承載會(huì)保持連接直到UE分離（detach）LTE網(wǎng)絡(luò)。

LTE網(wǎng)絡(luò)為每一個(gè)用戶APN建立默認(rèn)承載，為每一個(gè)APN分配一個(gè)唯一的IP地址，這些IP地址可以是IPv4，IPv6，或者IPv4/IPv6類(lèi)型。

本文將介紹當(dāng)UE附著網(wǎng)絡(luò)時(shí)，LTE如何為用戶分配IP地址？

IP地址分配的類(lèi)型

當(dāng)UE initial Attach LTE網(wǎng)絡(luò)，它請(qǐng)求一個(gè)PDN連接，為此，P-GW會(huì)分配一個(gè)IP地址給UE，并在默認(rèn)承載建立的同時(shí)將IP地址傳送給UE。有了這個(gè)IP地址，UE才能使用通過(guò)PDN提供的服務(wù)。

P-GW分配兩種類(lèi)型IP地址：動(dòng)態(tài)和靜態(tài)IP地址。動(dòng)態(tài)IP地址下，UE每次接入網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分配一個(gè)IP地址給UE。靜態(tài)IP地址下，每一次會(huì)分配一指定的IP地址。

動(dòng)態(tài)IP分配

網(wǎng)絡(luò)首先在P-GW提供一個(gè)IP池（IP pool），當(dāng)UE initial Attach LTE網(wǎng)絡(luò)，PGW會(huì)動(dòng)態(tài)分配一個(gè)IP地址給UE。

靜態(tài)IP地址分配

網(wǎng)絡(luò)會(huì)分配一個(gè)永久的IP地址給UE，用戶的靜態(tài)IP信息存儲(chǔ)在HSS（Home Subscriber Server，用戶歸屬地服務(wù)器），當(dāng)UE initial Attach網(wǎng)絡(luò)，P-GW從HSS獲取UE靜態(tài)IP地址，并轉(zhuǎn)發(fā)給UE。

動(dòng)態(tài)IP地址分配

流程如下（點(diǎn)擊放大看）：

P-GW IP分配

在P-GW，會(huì)提供一個(gè)包含IP地址的IP pool，以及DNS服務(wù)器IP地址。

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

UE發(fā)送 PDN Connectivity Request （PDN type=IPv4，PCO=DNS Server IPv4 Address Request）消息到MME，請(qǐng)求一個(gè)UE的IPv4地址和DNS 服務(wù)器IP地址（通過(guò)PCO域）。PDN Connectivity Request是一個(gè)ESM消息，該消息包含在Attach Request的ESM Message container內(nèi)。

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

MME從HSS獲取用戶屬性（subscription profile），發(fā)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?yàn)檫@是動(dòng)態(tài)IP地址分配，用戶信息并不包含IP地址。在Create Session Request消息中，PDN地址域設(shè)置為0.0.0.0。

4.  [P-GW] 分配PDN地址和DNS服務(wù)器地址

P-GW檢查PDN類(lèi)型和PDN地址（0.0.0.0），知道需要分配IPv4地址，它從IPv4 pool里選擇一個(gè)IP 地址（比如：UE IP=1.1.1.5）分配給UE。同時(shí)相應(yīng)分配DNS服務(wù)器地址。

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

作為對(duì)2~3步驟請(qǐng)求的響應(yīng)，P-GW發(fā)送Create Session Response 消息給MME。這一消息包含了在PDN地址域的UE IP地址（由本地P-GW動(dòng)態(tài)分配）和在PCO域的DNS服務(wù)器地址。

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

MME發(fā)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}）消息以激活默認(rèn)承載內(nèi)容。這一EMS消息包含DNS服務(wù)器IP地址和UE IP地址，當(dāng)傳送時(shí)嵌入Attach Accept消息內(nèi)。

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

UE獲得動(dòng)態(tài)IP地址（1.1.1.5）和DNS 服務(wù)器IP地址（Primary DNS IP=10.1.1.1，Secondary DNS IP=10.1.1.2）。默認(rèn)承載在UE和P-GW間建立。UE現(xiàn)在可以連接PDN（internet），可以通過(guò)自己的動(dòng)態(tài)IP地址使用internet服務(wù)。

靜態(tài)IP地址分配

流程如下（點(diǎn)擊放大）：

HSS

HSS提供每個(gè)用戶的用戶屬性（subscription profile），這些屬性信息包括用于PDN連接的PDN類(lèi)型和PDN地址。

P-GW

P-GW已設(shè)置好DNS服務(wù)器IP地址

當(dāng)用戶開(kāi)機(jī)，UE開(kāi)始initial Attach LTE網(wǎng)絡(luò)。

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

UE發(fā)送 PDN Connectivity Request （PDN type=IPv4，PCO=DNS Server IPv4 Address Request）消息到MME，請(qǐng)求一個(gè)UE的IPv4地址和DNS 服務(wù)器IP地址（通過(guò)PCO域）。

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

MME發(fā)送Update Location Request 消息通知HSS，MME1下有UE請(qǐng)求注冊(cè)LTE網(wǎng)絡(luò)。

3. [MME<-HSS] Forwarding Subscription Profile

HSS確認(rèn)UE在MME1注冊(cè)后，通過(guò)Update Location Answer（IMSI，PDN Type=IPv4，PDN Address = Static UE IP(1.1.1.1)）消息發(fā)送UE 用戶屬性到MME1 。這一用戶屬性中包含了分配給UE的靜態(tài)IP地址。

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

當(dāng)MME從HSS接收到用戶屬性后，MME知道了UE的靜態(tài)IP地址(1.1.1.1)。MME準(zhǔn)備Create Session Request（IMSI，PDN Type=IPv4，PDN Adress=Static UE IP(1.1.1.1)，PCO=DNS Server IPv4 Address Request）消息，并發(fā)送到P-GW。這一消息包含了在PDN域的靜態(tài)IP地址。

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

作為對(duì)4~5步驟請(qǐng)求的響應(yīng)，P-GW發(fā)送Create Session Response （IMSI，PDN Type=IPv4，PDN Adress=Static UE IP(1.1.1.1)，PCO={Primary DNS IP，Secondary DNS IP}）消息給MME。這一消息包含在PDN地址域的靜態(tài)UE IP地址和在PCO域的DNS服務(wù)器IP地址。

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

MME發(fā)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}）消息以激活默認(rèn)承載內(nèi)容。這一EMS消息包含DNS服務(wù)器IP地址和UE IP地址(1.1.1.1)，當(dāng)傳送時(shí)嵌入Attach Accept消息內(nèi)。

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

UE獲得靜態(tài)IP地址（1.1.1.1）和DNS 服務(wù)器IP地址（Primary DNS IP=10.1.1.1，Secondary DNS IP=10.1.1.2）。默認(rèn)承載在UE和P-GW間建立。UE現(xiàn)在可以連接PDN（internet），可以通過(guò)自己的靜態(tài)IP地址使用internet服務(wù)。

當(dāng)用戶完成有效網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)后，PDN地址（IP地址）和默認(rèn)承載會(huì)一直保留給用戶，即使用戶不在使用Internet服務(wù)，這叫為用戶提供“always-on IP connectivity”。