核心网一些基本知识

一、APN的作用

APN(Access Point Name)是UE请求的用于连接到外部的PDN网络（其实就是选择PGW的）。

UE可以在PDN Connect Req（一般是Attach过程中） 中带上APN给核心网，如果没有携带，则CN侧MME会通过ESM information request来跟UE查询APN，UE会通过ESM information response来告诉网络侧手机的APN配置消息。

MME还有一种获取APN的方式。当MME完成鉴权加密流程后，可以向HSS发起位置更新请求，而HSS的位置更新应答中可以携带UE签约的APN列表，以及默认APN、QoS等信息。 ？？？---- 一般不走这个流程，不知道是否由于现在的终端默认都在Attach Req中携带APN的原因，需要用手机测试一下。？？？

MME根据当前用户的TAI，构建TAIFQDN（Fully Qualified Domain Name 全称域名），查询DNS得到SGW的IP地址；通过APN构建 APN FQDN，查询DNS得到PGW的IP地址。MME根据本地策略，选择最优的SGW与PGW组合，完成SAE gateway（System Architecture Evolution，就是SGW + PGW）的选择过程。

• TAI = MCC + MNC + TAC
• APN = APN-NI + APN-OI
  • APN-NI 由运营算定义，比如移动的cmnet， cmwap；电信的 ctnet， ctwap；
  • APN-OI ： MNC.MCC.3gppnetwork.org
  • 一个完整的APN例子： cmnet.MNC000.MCC460.3gppnetwork.org

接着，MME就可以向选择的SGW gateway 发送create session request消息，请求建立缺省承载，消息包含APN ，MME侧S11接口控制平面地址及TEID，缺省承载QOS，PGW等信息。

SGW根据MME所提供的PGW的地址，向PGW发送create session request消息请求建立缺省承载，消息包含APN，SGW侧的控制和用户平面地址，及TEID，请求的缺省承载QOS等信息。

PGW向PCRF发送CCR initial消息申请建立EPS缺省承载的管控规则，以及进过确认的EPS承载QOS等参数。

PCRF可以根据本地的策略数据库以及外部的辅助数据库，制定相应的建立EPS缺省承载的策略规则，向PGW返回CCA initial消息，消息中包含建立EPS缺省承载的管控规则，经过确认的EPS 承载QOS等参数。

PGW为UE创建EPS缺省承载，向SGW返回create session response消息，包含分配的PGW侧的控制级用户平面地址，分配给UE的IP地址，以及经过PCI所确认的缺省承载的QOS等参数。

SGW向MME返回create session response消息，包含SGW侧的控制及用户平面地址（TEID），分配给UE的IP地址，以及建立缺省承载QOS，至此，EPS核心网部分建立完毕。

接下来建立S1以及空口侧的承载。

MME向UE发送attach accept消息，包含T3412周期性TA更新计时器，TA列表，分配给用户的身份标识GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity，全球唯一临时UE标识)，以及PGW分配的UEIP等信息，新分配的GUTI可作为该用户的零时身份标识，用于在后续的NAS信令流程中UE与网络侧的通信。Attach accept消息，被封装到initial contacts set up request消息中，发送给EnodB，并请求EnodB分配无线资源，建立Erab承载，在消息中包含了需要建立的承载列表，建立erab所需要的QOS等参数，以及SGW侧s1-U接口的TEID和ip地址等关键信息。

可以看出，CN需要在给eNodeB下发“上下文建立请求（ATTACH ACCEPT）”之前获取到APN，然后进过APN解析（本质就是DNS解析）得到PGW地址，用于发起PADN连接。需要解析的原因，是CN有多种类型的PGW，需要根据UE的请求（或签约信息）得到归属SAEGW。这里其实还涉及本地、拜访、漫游等情景，不再展开。

也可以看出，UE在每个APN下都发起PDN 连接的话，就会每个APN都有一个IP地址（建立一个默认承载）；如果算上IPV6（双栈），那么每个APN下可以有两个地址，***？？两个承载？？***

目前大部分的手机都预设了所支持运营算的APN信息，不再需要2G时代的用户手工设置。

二、APN类型

常见的APN类型有：

1. default
   默认网络连接，当激活时所有数据传输都使用该连接，不能与其他default网络连接同时使用。
   适用场合：绝大部分正常上网时可以使用。

2. mms
   彩信专用连接，此连接与default类似，用于与载体的多媒体信息服务器对话的应用程序，此连接能与default连接同时使用。
   适用场合：使用彩信服务时，必须有mms类型的接入点，不必选中，应用程序会自动使用此接入点。

3. supl
   是Secure User Plane Location“安全用户面定位”的简写，此连接与default类似，用于帮助定位设备与载体的安全用户面定位服务器对话的应用程序，此连接能与default连接同时使用。
   适用场合:需要自动切换wap与net接入点的、需要把手机当临时AP的 ---- 对这个描述存疑？
   对SUPL技术感兴趣的朋友，不妨看下以下文章
   SUPL技术(一)http://blog.sina.com.cn/s/blog_537f4a11010008tw.html
   SUPL技术(二)http://blog.sina.com.cn/s/blog_537f4a11010008uf.html
   SUPL技术(三)http://blog.sina.com.cn/s/blog_537f4a11010008ws.html
   SUPL技术(四)http://blog.sina.com.cn/s/blog_537f4a11010008yf.html

4. dun
   Dial Up Networking拨号网络的简称，此连接与default连接类似，用于执行一个拨号网络网桥，使载体能知道拨号网络流量的应用程序，此连接能与default连接同时使用。
   适用场合：需要使用运营商无线热点的，CMCC、ChinaNet等

5. hipri
   高优先级网络，与default类似，但路由设置不同。
   只有当进程访问移动DNS服务器，并明确要求使用requestRouteToHost(int, int)才会使用此连接。

三、ue内部地址如何访问外部网络？

简单来说，是通过NAT方式。

一般在PGW出外部网络的路由器上，或者到达路由器前的内部防火墙上，部署NAT服务。该NAT服务维护NAT配对表项（可以是动态的，可以是静态，不过貌似目前用静态的比较少）。
对上行数据，NAT负责将UE的内部地址转换为外部地址（公网地址）；对下行数据，NAT负责将外部地址替换为UE的内部地址。

NAT可以采用多种策略，比如每个ue对应一个外部ip，或者多个ue对应一个外部ip（每个ue的一个传输对应这个ip的一个端口）。具体取决于NAT服务本身配置。

再具体的，可看参考资料6 和 参考资料7.

参考资料：
1、https://wenku.baidu.com/view/222a4cc5a300a6c30d229f1e.html EPC初始附着流程
2、https://wenku.baidu.com/view/6fd1882703d8ce2f0066237b.html LTE核心网信令流程
3、https://harde.org/blog/2011/09/default、mms、supl、dun、hipri接入点类型的区别.html APN(default、mms、supl、dun、hipri接入点类型的区别)
4、https://tamingthedroid.com/apn-type APN TYPE
5、https://wenku.baidu.com/view/df23f114a0116c175e0e4897.html?re=view LTE-EPC基本原理
6、http://www.cnblogs.com/derrick/p/4052401.html?utm_source=tuicool&utm_medium=referral#undefined NAT基本原理及应用
7、http://winda.blog.51cto.com/55153/241596/ NAT类型及转换原理深入剖析