eMTC测试信令分析之NAS Attach和TAU

最新推荐文章于 2022-09-19 16:59:06 发布

lpwan_master

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分类专栏： LTE/eMTC/NB-IoT 文章标签： eMTC测试 CAT-M1 CAT-M1测试 eMTC信令 eMTC网络模拟

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lpwan_master/article/details/99694191

本文深入解析eMTC（增强型机器类型通信）技术，介绍其在全球的应用情况，特别是作为2G、3G替代方案在北美、日本、澳洲及欧洲的广泛应用。文章详细分析了eMTC网络的NAS Attach信令流程，包括Attach请求、接受和完成消息，以及跟踪区域更新和分离请求的过程。

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简介

自3GPP R13推出eMTC（即LTE CAT-M1）标准以来，eMTC技术在全世界得到了广泛的应用。相比其他广域低功耗网络的技术如NB-IoT、2G、LoRA等，eMTC具有非常明显的优势，功耗低，移动性好，时延低，支持VoLTE语音，兼容LTE所以组网成本低，终端复杂度低，终端成本低，覆盖好，技术成熟度好。
目前eMTC技术已经成为北美、日本、澳洲、欧洲作为替代2G、3G的广域低功耗物联网主要技术方向。
国内由于政策原因，目前主推NB-IoT，但实际上各大运营商都已经对eMTC做了研究了实验网。只要政策放开，随时可以启动商用。

eMTC的NAS Attach信令

关于eMTC的NAS Attach的协议标准，可以阅读3GPP 24.301。
这里我们还是从实战出发，直接使用eMTC终端接入eMTC网络，在这个过程中，抓取整个入网过程的信令，对信令原始数据进行解码分析。
使用普通的信令综测仪可以测试eMTC信令接入，但是我们希望模拟现实商用的eMTC网络。比如美国Verizon的eMTC网络就是运行在其覆盖全美的4G LTE网络上的。网络里同时存在LTE终端和eMTC终端。在国内，我们可以使用微戎WR100来模拟美国运营商这样的LTE和eMTC共存的网络。
在WR100的配置界面上，设置为LTE FDD Band 13，同时勾选上eMTC，这样就可以同时使能Band 13的LTE和eMTC网络。将测试SIM卡插入两部支持Band 13的LTE手机，可以看到手机已经注册上网络，并且完成IMS注册，此时两部手机已经可以互相收发短信和拨打电话。我们再把测试 SIM卡插入eMTC终端，通过SIM卡的IMSI尾号005，我们在WR100配置界面上看到eMTC终端也成功接入网络。
eMTC终端接入网络
WR100配置界面上可以进行信令跟踪，保存信令。下面是对刚刚eMTC接入网路过程的NAS Attach信令进行分析

NAS Attach request消息

下面是eMTC终端发到微戎WR100的Attach request消息

  [NAS] UL 2677 EMM: Attach request
    Protocol discriminator = 0x7 (EPS Mobility Management)
    Security header = 0x1 (Integrity protected)
    Auth code = 0xf9b63a0e
    Sequence number = 0x06
    Protocol discriminator = 0x7 (EPS Mobility Management)
    Security header = 0x0 (Plain NAS message, not security protected)
    Message type = 0x41 (Attach request)
    EPS attach type = 2 (combined EPS/IMSI attach)
    NAS key set identifier:
      TSC = 0
      NAS key set identifier = 0
    Old GUTI or IMSI:
      MCC = 001
      MNC = 01 
      MME Group ID = 32769
      MME Code = 1
      M-TMSI = 0x73898fb8
    UE network capability:
      0xf0 (EEA0=1, 128-EEA1=1, 128-EEA2=1, 128-EEA3=1, EEA4=0, EEA5=0, EEA6=0, EEA7=0)
      0xf0 (EIA0=1, 128-EIA1=1, 128-EIA2=1, 128-EIA3=1, EIA4=0, EIA5=0, EIA6=0, EIA7=0)
      0x00 (UEA0=0, UEA1=0, UEA2=0, UEA3=0, UEA4=0, UEA5=0, UEA6=