4G(LTE)网络中终端(UE)开机后将使用默认APN建立PDN连接；支持VoLTE通话的网络运营商將为UE提供两个APNs,即:Internet APN和IMS APN。其中:默认APN(Internet APN)用于互联网数据流量,EPS承载的QCI值为“9”。在与互联网APN建立PDN连接后，UE尝试与IMS的APN即“IMS APN”建立额外的PDN连接。IMS APN在UE中预先配置，默认EPS承载的QCI值为5，用于SIP信令。一旦完成与IMS APN的PDN连接并成功创建默认EPS承载，UE就能够与IMS Core通信进行VoLTE呼叫服务。
VOLTE附着和承载 初始附着由两个例程组成。一是在RRC、S1AP和GTP-C接口上建立信令路径；二是建立承载路径其中包括数据无线承载(DRB)和GTP-U(即S1和S5承载)，见图1所示。
一、初始附着(Initial attachment)包括UE与eNB建立RRC连接，eNB与MME建立S1AP会话用于信令。一旦RRC和S1AP连接建立，NAS消息就在UE和MME之间交换，它由两层组成即:EPS会话管理(ESM)层和EPS移动管理(EMM)层。ESM消息用于控制PDN连接、承载资源分配/修改、默认/专用EPS承载的激活/去激活。EMM消息用于使用例如附着、去附着、跟踪区域更新(TAU)以维持UE的移动性。期间NAS消息通过S1链路在RRC和eNB透明地传输。
[1-2]空闲模式的UE通过发送RRC Connection request请求eNB建立信令连接。eNB根据接收到的无线配置分配网络资源，并通过发送RRC连接设置向UE发起RRC连接。
[3]UE根据接收到的预定义配置标识所标识的预定义参数来配置无线承载和传输信道，并通过向eNB发送RRC连接设置完成来确认RRC连接。同时，NAS消息(即EMM层的附着请求和ESM层PDN连接请求)通过包含在RRC 和S1AP消息(即分别为RRC连接设置完成和InitialUEMessage)中的eNB 透明地传递给MME。S1AP接口InitialUEMessage的NAS部分消息如下：
图3.初始UE消息内容
如希望UE同时使用LTE和non LTE则附着类型将设置为“组合EPS/IMSI附着”，其中:
EPS连接类型:EPS连接/组合EPS/IMSI连接/EPS紧急连接;
语音域偏好:语音通话-首选网络。
语音域偏好设置为“IMS PS语音优先，CS语音次要”。欢迎参阅：---4G中联合附着(Combined Attach)是个啥？
二、终端协议配置UE通过协议配置选项(PCO)来请求某些信息，如UE IP/DNS IP地址等，下图(4)显示在 initialUEMessage 中PCO配置示例。
下图(5)显示了initialUEMessage的其他参数，其中包含UE位置信息(即跟踪区域标识符、E-UTRAN小区全球标识)和RRC建立原因。
[4-5]收到Attach Request后，MME发送Authentication Information Request (AIR)向HSS请求认证向量，对用户进行认证。
HSS在认证信息响应(AIA)中使用认证向量进行响应，如下图(7)所示。
图7. AIA中的身份验证信息
三、LTE-AKA验证流程如图8所示，在此过程中：
1)MME在接收到的参数中将AUTN和RAND传递给UE。
2)UE通过运行使用接收到的RAND和本地参数作为输入的验证算法来验证网络，然后 验证计算的输出是否与接收到的 AUTN 相匹配。
3)UE将作为认证算法的另一个输出的RES发送给MME;
(4)MME可以通过将RES与在(1)中从HSS接收到的XRES进行比较来验证RES。
图 8. LTE身份验证
UE和LTE网络执行相互认证，身份验证成功后UE和LTE网络之间会进行 NAS 安全建立过程，以提供安全的数据传输和数据完整性。
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