Überprüfung der zugewiesenen CPE-IP-Änderung bei jeder Neueinrichtung des Funkträgers

Einleitung

Dieses Dokument beschreibt die unerwartete zugewiesene IP-Änderung, wenn Customer Premises Equipment (CPE) versucht, den Funkträger wieder einzurichten.

Voraussetzungen 

Anforderungen

Cisco empfiehlt, dass Sie über Kenntnisse in folgenden Bereichen verfügen:

• Langfristige Entwicklung (LTE)
• General Packet Radio Service (GPRS)
• Terrestrisches Funkzugangsnetz (E-UTRAN)

Verwendete Komponenten

Dieses Dokument ist nicht auf bestimmte Software- und Hardware-Versionen beschränkt.

Die Informationen in diesem Dokument beziehen sich auf Geräte in einer speziell eingerichteten Testumgebung. Alle Geräte, die in diesem Dokument benutzt wurden, begannen mit einer gelöschten (Nichterfüllungs) Konfiguration. Wenn Ihr Netzwerk in Betrieb ist, stellen Sie sicher, dass Sie die möglichen Auswirkungen aller Befehle kennen.

Hintergrundinformationen

In diesem Fall sind CPE Modems, die für die Bereitstellung von Festnetz-LTE-Services (Home Broadband) bereitgestellt werden. Die in diesem Artikel beschriebenen Informationen und Szenarien können jedoch auch für Mobiltelefone gelten.

Problem

Jedes Mal, wenn CPE versucht, den Funkträger wieder einzurichten, sendet der MME eine Create Session Request mit einer anderen als der zuvor festgelegten EPS Bearer ID (EBI). Dadurch ändert sich die vom PGW zugewiesene CPE-IP.

Analyse durchgeführt

Anrufablauf analysiert

1. Mit dem Fokus auf UEContextReleaseRequest löscht das MME nach der Freigabe der Signalisierungsverbindung zwischen MME und eNodeB für ein bestimmtes CPE alle eNodeB-bezogenen Informationen (eNodeB-Adresse, die für S1-MME verwendet wird, MME UE S1 AP ID und eNB UE S1AP ID). Der übrige CPE-MME-Kontext, einschließlich der S-GW S1-U-Konfigurationsinformationen (Adresse und TEIDs) wird beibehalten.

Frame 74        2022-05-31 08:48:14.866        10.30.50.36           10.125.230.100        S1AP        UEContextReleaseRequest [RadioNetwork-cause=user-inactivity]
Frame 75        2022-05-31 08:48:14.866        10.125.231.104        10.125.231.105        GTPv2       Release Access Bearers Request
Frame 77        2022-05-31 08:48:14.866        10.125.231.105        10.125.231.104        GTPv2       Release Access Bearers Response
Frame 79        2022-05-31 08:48:14.867        10.125.230.100        10.30.50.36           S1AP        UEContextReleaseCommand [RadioNetwork-cause=user-inactivity]

Zu diesem Zeitpunkt, basierend auf 3GPP TS 23.401, 5.3.5 S1 Freigabeverfahren:

• All non-GBR EPS bearers established for the UE are preserved in the MME and in the Serving GW

• If the cause of the S1 release is because of User Inactivity, Inter-RAT Redirection, the MME shall preserve the GBR bearers.

Beide Aussagen bedeuten, dass für das CPE noch eine PDN-Verbindung hergestellt und im Netzwerk registriert ist (Standardträger ist noch in MME, SGW und PGW vorhanden; es wurden nur Funkressourcen freigegeben). Da das CPE immer noch in einem Netzwerk registriert ist, seine S1-Verbindung jedoch aufgrund von Inaktivität getrennt wurde, stehen dem CPE keine Funkressourcen zur Verfügung. Das bedeutet, dass sich das CPE im EMM-REGISTERED-Status, jedoch im ECM-IDLE-Status befindet.

2. Basierend auf 3GPP TS 23.401 muss ein Service Request-Verfahren gesendet werden, wenn CPE im EMM-REGISTERED- und ECM-IDLE-Status über neuen Datenverkehr verfügt, aber keine Funkressourcen verfügbar sind. Durch Senden der Service Request-Nachricht wird die S1-Verbindung wiederhergestellt, aber der EBI und die vom PGW zugewiesene IP werden nicht geändert.

3GPP TS 23.401 General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access 
ECM-IDLE
[…]
In the EMM-REGISTERED and ECM-IDLE state, the UE shall:
- answer to paging from the MME by performing a service request procedure.
[…]
- perform the service request procedure in order to establish the radio bearers when uplink user data is to be sent.

Auszug aus 3GPP TS 23.401

Wenn CPE in diesem Fall erneut die Funkträger einrichten muss, sendet es eine Attach Request (Anfügeanforderung) anstatt einer Service Request-Nachricht:

Frame 74        2022-05-31 08:48:14.866        10.30.50.36           10.125.230.100        S1AP                    UEContextReleaseRequest [RadioNetwork-cause=user-inactivity]
Frame 75        2022-05-31 08:48:14.866        10.125.231.104        10.125.231.105        GTPv2                   Release Access Bearers Request
Frame 77        2022-05-31 08:48:14.866        10.125.231.105        10.125.231.104        GTPv2                   Release Access Bearers Response
Frame 79        2022-05-31 08:48:14.867        10.125.230.100        10.30.50.36           S1AP                    UEContextReleaseCommand [RadioNetwork-cause=user-inactivity]
Frame 80        2022-05-31 08:48:21.813        10.30.50.36           10.125.230.100        S1AP/NAS-EPS            InitialUEMessage, Attach request, PDN connectivity request

3. Betrachten Sie den 3GPP TS 23.401, in dem E-UTRAN Initial Attach beschrieben wird:

Auszug aus 3GPP TS 23.401

E-UTRAN Initial Attach
[…]
7. If there are active bearer contexts in the new MME for this particular UE (i.e. the UE re-attaches to the same MME without having properly detached before), the new MME deletes these bearer contexts by sending Delete Session Request (LBI) messages to the GWs involved. 
The GWs acknowledge with Delete Session Response (Cause) message. If a PCRF is deployed, the PDN GW employs an IP-CAN Session Termination procedure to indicate that resources have been released. 

Da MME eine unerwartete Attach-Anforderung von eNB empfängt, löscht es den zuvor eingerichteten Standardträger (während UEContextReleaseRequest in Frame 74 wurden nur Funkressourcen freigegeben, die PDN-Verbindung wurde nach diesem Zeitpunkt noch hergestellt), indem Löschsitzungsanforderungsnachrichten an das betroffene SGW und das betroffene PGW gesendet werden. Die GWs bestätigen dies mit einer Meldung zur Meldung "Delete Session Response" (Sitzung löschen):

Frame 87        2022-05-31 08:48:22.108        10.125.231.104        10.125.231.105        GTPv2         EBI=10        Delete Session Request
Frame 89        2022-05-31 08:48:22.108        10.125.232.106        10.125.232.107        GTPv2         EBI=10        Delete Session Request
Frame 91        2022-05-31 08:48:22.109        10.125.232.107        10.125.232.106        GTPv2                       Delete Session Response
Frame 93        2022-05-31 08:48:22.110        10.125.231.105        10.125.231.104        GTPv2                       Delete Session Response

4. Basierend auf dem E-UTRAN Initial Attach-Verfahren sendet MME nach der Bearbeitung des Delete Session Request/Response eine Create Session Request an SGW, um einen neuen EBI zuzuweisen, und das PGW weist dem CPE für diesen neuen EBI eine andere IP zu:

Frame 87        2022-05-31 08:48:22.108        10.125.231.104       10.125.231.105        GTPv2         EBI=10        Delete Session Request
Frame 89        2022-05-31 08:48:22.108        10.125.232.106       10.125.232.107        GTPv2         EBI=10        Delete Session Request
Frame 91        2022-05-31 08:48:22.109        10.125.232.107       10.125.232.106        GTPv2                       Delete Session Response
Frame 93        2022-05-31 08:48:22.110        10.125.231.105       10.125.231.104        GTPv2                       Delete Session Response
Frame 95        2022-05-31 08:48:22.112        10.125.231.104       10.125.231.105        GTPv2         EBI=9         Create Session Request
Frame 97        2022-05-31 08:48:22.114        10.125.232.106       10.125.232.107        GTPv2         EBI=9         Create Session Request
Frame 100       2022-05-31 13:48:22.121        10.125.232.107       10.125.232.106        GTPv2         EBI=9         Create Session Response/Create Bearer Request
                                                                                                                      PDN Address and Prefix(IPv4): 10.62.135.145

Lösung

Das Verhalten von CPE entspricht nicht den 3GPP-Standards. Da eNB das Verfahren zur Freigabe von S1 aufgrund von Inaktivität des Benutzers initiiert, muss CPE eine Service Request-Nachricht senden, wenn CPE versucht, die Funkträger wieder einzurichten. CPE sendet stattdessen jedoch eine Attach-Anforderung.

Der Standardträger wird eingerichtet, wenn das UE eine Verbindung mit einem PDN herstellt. Dieser Träger bleibt während der gesamten Lebensdauer der PDN-Verbindung eingerichtet, um dem UE eine stets verfügbare Verbindung zu diesem PDN zu ermöglichen. Wenn CPE eine neue Verbindungsanforderung sendet, entspricht MME der Spezifikation 3GPP TS 23.401, die die PDN-Verbindung beendet, indem sie eine Delete Session Request sendet. Daher wird der Standardträger mit EBI=10 gelöscht. Wenn MME eine neue Create Session Request sendet, kann der neue Standard Bearer mit einer anderen EBI und IP (z.B. EBI=9 und IP 10.62.135.145) als der zuvor zugewiesenen zugeordnet werden.