LTE網(wǎng)絡(luò)全IP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PDN地址會分配給UE，同時，會在UE和P-GW之間建立默認承載（default bearer），默認承載會保持連接直到UE分離（detach）LTE網(wǎng)絡(luò)。

LTE網(wǎng)絡(luò)為每一個用戶APN建立默認承載，為每一個APN分配一個唯一的IP地址，這些IP地址可以是IPv4，IPv6，或者IPv4/IPv6類型。

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

IP地址分配的類型

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

P-GW分配兩種類型IP地址：動態(tài)和靜態(tài)IP地址。動態(tài)IP地址下，UE每次接入網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)會自動分配一個IP地址給UE。靜態(tài)IP地址下，每一次會分配一指定的IP地址。

動態(tài)IP分配



網(wǎng)絡(luò)首先在P-GW提供一個IP池（IP pool），當(dāng)UE initial Attach LTE網(wǎng)絡(luò)，PGW會動態(tài)分配一個IP地址給UE。

靜態(tài)IP地址分配


網(wǎng)絡(luò)會分配一個永久的IP地址給UE，用戶的靜態(tài)IP信息存儲在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。

動態(tài)IP地址分配

流程如下（點擊放大看）：



P-GW IP分配
在P-GW，會提供一個包含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，請求一個UE的IPv4地址和DNS 服務(wù)器IP地址（通過PCO域）。PDN Connectivity Request是一個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。因為這是動態(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IP 地址（比如：UE IP=1.1.1.5）分配給UE。同時相應(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2~3步驟請求的響應(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)傳送時嵌入Attach Accept消息內(nèi)。

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

UE獲得動態(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）。默認承載在UE和P-GW間建立。UE現(xiàn)在可以連接PDN（internet），可以通過自己的動態(tài)IP地址使用internet服務(wù)。

靜態(tài)IP地址分配

流程如下（點擊放大）：


HSS
HSS提供每個用戶的用戶屬性（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)用戶開機，UE開始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，請求一個UE的IPv4地址和DNS 服務(wù)器IP地址（通過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請求注冊LTE網(wǎng)絡(luò)。

3.[MME<-HSS]Forwarding Subscription Profile

HSS確認UE在MME1注冊后，通過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4~5步驟請求的響應(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）。默認承載在UE和P-GW間建立。UE現(xiàn)在可以連接PDN（internet），可以通過自己的靜態(tài)IP地址使用internet服務(wù)。

當(dāng)用戶完成有效網(wǎng)絡(luò)注冊后，PDN地址（IP地址）和默認承載會一直保留給用戶，即使用戶不在使用Internet服務(wù)，這叫為用戶提供“always-on IP connectivity”。