浅谈GPRS会话管理信令流程.docx
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浅谈GPRS会话管理信令流程
浅谈GPRS会话管理信令流程
第一部分概述
SessionManage是指GPRSMS连接到外部数据网络的处理过程，主要功能是向用户PDP上下文的控制和处理。
为了使用GPRS服务，MS（手机）首先必须通过执行GPRS-attach（GPRS附着）到SGSN（ServingGPRSSupportNode,GPRS服务支持点），从而使网络知道它的存在。
这一动作在MS和SGSN之间建立了一个逻辑链路，使得手机可以通过SGSN寻呼以及能够接受有GPRS数据进入的通知。
在附着流程中，MS提供身份证明并指出附着的类型（GPRS-attach或者GPRS/IMSI混合附着）。
提供给网络的身份证明可以是P-TMSI（如果MS有可用P-TMSI）或者IMSI。
在RLC/MAC层，MS使用一个TLLI（TemporaryLogicalLinkIdentity，暂时逻辑链路身份证明）证明自己的身份（当P-TMSI是可用时，外来的TLLI被接受或者当无可用的P-TMSI时外来的TLLI被一个随机的TLLI代替）。
外来的或者随机的TLLI被用来作为身份证明，直到下一个新的P-TMSI被分配为止。
GPRS的附着功能和IMSI附着相似：
——MS的鉴权
——编码密钥的生成
——TLLI的分配（通过新的P-TMSI获得）
——向HLR请求用户档案
当GPRS附着执行完毕后（即连接到IP网络/PDP激活）：
——MS处于待命状态，可以激活PDP上下文
——MS位置已被跟踪（精确到路由区）
——MS和SGSN之间的通讯受到保护
——费用信息被收集
——HLR知道MS的位置精确到SGSN
分离流程的功能是允许MS告知网络它需要进行GPRS分离或者GPRS/IMSI分离，而网络告知MS它已经在网络中被GPRS分离或者IMSI分离了。
一个点对点GPRS标识包括一个或者多个PDP（分组数据协议）地址的标识。
每个PDP地址在MS,SGSN和GGSN中使用一个单独的PDP上下文表示。
PDP上下文根据MM（移动性管理）流程中发起的用户位置变化来进行更新。
SM包括以下流程：
——身份确认的PDP上下文的激活，解除和修改
——匿名PDP上下文的激活和解除
如果访问的身份是需要识别的，则SM流程只能在MS和网络之间一个GMM（GPRSMobileManagement,GPRS移动性管理）上下文已经建立起来的前提下才能被执行。
如果没有建立GMM上下文，那么MM子层就必须发起建立一个GMM上下文的流程。
在GMM上下文建立以后，SM才能使用GMM提供的服务。
当GMM流程被执行时，正在进行的SM流程被挂起。
如果访问是匿名的，则不建立GMM上下文，P-TMSI不可以被MS或者网络使用。
MS为了激活AAPDP上下文就需要使用一个随机选择的TLLI来传送ACTIVATEAAPDPCONTEXTREQUEST消息。
在接收到ACTIVATEAAPDPCONTEXTREQUEST消息后，网络为AAPDP上下文分配一个附属的TLLI（A-TLLI）并传送给MS。
MS在接收到分配的A-TLLI后，在AAPDP上下文的生命周期内，使用它来进行向网络的数据传输。
第二部分SM的状态
PDP状态显示了PDP地址是否已经为数据传输激活。
——未激活：
没有相应PDP地址上PDU路由和映射信息
——激活的：
包含了MS和GGSN之间传输PDUs的映射和路由信息
为了发送和接收GPRS数据，MS需要激活它需要使用的PDP地址。
这一操作使得MS被相应的GGSN认识，从而建立了和外部数据网络之间的联系。
用户数据经过封装和隧道传输在MS和外部数据网络之间透明传输。
其中PDP地址通常指的就是IP地址，分配给MS的PDP地址包括：
静态PDP地址、动态HPLMNPDP地址和VPLMNPDP地址。
每个MS的PDP地址不超过15个。
如果请求的PDP上下文激活是网络发起的，则只能使用静态PDP地址。
相应的SM实体的状态可以细分为MS侧和网络侧，关联着一个PDP上下文。
MS侧有四种SM状态：
1.PDP-INACTIVE：
没有PDP上下文存在。
2.PDP-ACTIVE-PENDING：
当MS请求激活PDP上下文时，MS所处的状态。
3.PDP-INACTIVE-PENDING：
当MS请求解除PDP上下文时，MS所处的状态。
4.PDP-ACTIVE：
PDP上下文是激活的。
下图说明了MS侧四种SM状态之间的转换流程：
网络侧有五种SM状态：
1.PDP-INACTIVE：
没有PDP上下文存在。
2.PDP-ACTIVE-PENDING：
当网络侧发起PDP上下文激活时，网络侧的状态。
3.PDP-INACTIVE-PENDING：
当网络侧请求解除PDP上下文时，网络侧的状态。
4.PDP-ACTIVE：
PDP上下文是激活的。
5.PDP-MODIFY-PENDING：
当网络侧请求进行PDP上下文修改时，网络侧的状态。
下图说明了网络侧五种SM状态之间的转换流程：
激活流程：
（1）MS向SGSN发送激活请求
（2）SGSN检测MS的标识信息
（3）SGSN将新的PDP类型和地址通知GGSN
（4）-（5）GGSN创建一个上下文然后通知SGSN
（6）SGSN通知手机
当一个PDP上下文被激活：
——SGSN在MS和GGSN之间建立一个双向的逻辑通道
——GGSN有一个PDP地址被激活并被映射到MS
——MS的位置被精确到SGSN
——可以进行主叫和被叫数据传输
解除流程
MS、SGSN或者GGSN都可以发起解除PDP上下文的流程。
第三部分SM的流程
PDP上下文的激活流程
这个流程的目的是在MS和网络之间在特别的NSAPI上建立一个有明确QoS的PDP上下文，它可以由MS发起，或者由网络请求发起。
该流程包括以下四种情况：
1.MS成功发起的PDP上下文激活流程
2.网络成功发起的PDP上下文激活流程
3.MS发起的不成功的PDP上下文激活流程
4.网络发起的不成功的PDP上下文激活流程
需要使用的计时器有：
T3380：
MS侧用来监视PDP上下文激活过程
T3385：
网络侧用来监视PDP上下文激活过程
MS成功发起的PDP上下文激活流程
为了请求一个PDP上下文激活流程，MS向网络发送一个ACTIVATEPDPCONTEXT
REQUEST信息，进入PDP-ACTIVE-PENDING状态同时计时器T3380开始计时。
ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息包括选用的NSAPI，PDP类型，PDP地址（如果MS请求的是静态地址，如为空则表示请求动态地址）。
MS必须确定，选用的NSAPI不能被MS种其他的SM实体使用。
当接收到一个ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息后，网络选择一个基于协商的QoS无线优先级并可能回复一个ACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT信息。
在接收到ACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT信息后，MS将停止计时器T3380，并进入PDP-ACTIVE状态，同时当该SAPI没有已经建立的逻辑链路时，MS发起建立LLCSAPI逻辑链路，由网络提供协商的QoS和无线优先级。
如果网络提供的协商的QoS参数和MS请求的不同，MS可能会接受网络的QoS参数，也可能发起解除PDP上下文激活的流程。
如果网络提供的LLCSAPI不能被MS支持，则MS也会发起解除PDP上下文激活的流程。
MS发起的不成功的PDP上下文激活流程
当接收到一个ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息后，网络可能会通过向MS发送一个ACTIVATEPDPCONTEXTREJECT信息来拒绝MS发起的PDP上下文激活流程。
信息需要包括原因号码，代表了下列原因：
#26:
资源不足
#27:
APN丢失或不可认
#28:
不可知的PDP地址或者PDP类型
#29:
用户鉴权失败
#30:
激活流程被GGSN拒绝
#31:
激活流程被拒绝，不明原因
#32:
服务选项不被支持
#33:
用户没有签订请求的服务选项的合约
#34:
服务选项暂时不可用
#35:
NSAPI已经被使用
#95-111:
协议错误
当接收到一个ACTIVATEPDPCONTEXTREJECT信息后，MS将停止T3380计时，同时进入或者保持PDP-INACTIVE状态。
网络成功发起的PDP上下文激活流程
为了请求一个PDP上下文激活流程，网络要向MS发送一个REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION信息，并且计时器T3385开始计时。
如果可能的话，APN也要被包含在该信息内。
当接收到一个REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION信息后，MS将会发起一个PDP上下文激活流程或者发送一条REQUESTPDPCONTEXTACTIVATIONREJECT信息拒绝该请求。
其中的拒绝原因显示的是被拒绝的原因，例如资源不足以激活另一个上下文。
MS为了发起PDP上下文激活流程而发送的ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息要包含PDP地址，PDP类型和网络在REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION信息中请求的APN。
当接收到ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息后，网络就会停止计时器T3385。
接下来的流程就和MS发起的PDP上下文激活流程一致。
网络发起的不成功的PDP上下文激活流程
当收到REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION信息，MS可能会通过向网络发送REQUESTPDPCONTEXTACTIVATIONREJECT信息来拒绝网络请求的PDP上下文激活流程。
信息中包含和REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION中一样的TI和一个附加的原因号码，代表了下列原因：
#26:
资源不足
#31:
激活流程被拒绝，不明原因
#40:
不被支持的特性
#95-111:
协议错误
网络将会停止T3385计时并进入PDP-INACTIVE状态。
PDP上下文激活流程
异常情况
该流程中可能发生的异常情况如下：
1.计时器超时
MS侧：
在计时器T3380第一次超时后，MS会重新发送ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST，同时将T3380重置并再次开始计时。
这种重传将会重复4次，在第五次T3380超时后，MS将释放所有为这次请求分配的资源并退出此次流程。
自动PDP上下文激活重试不可被使用。
网络侧：
在计时器T3385第一次超时后，网络会重新发送REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION，同时将T3385重置并再次开始计时。
这种重传将会重复4次，在第五次T3380超时后，MS将释放所有为这次激活分配的资源并退出此次流程。
2.MS发起的和网络请求的PDP上下文激活流程的冲突
动态PDP地址冲突：
如果MS使用动态PDP寻址并同网络请求的PDP地址发生冲突，则不会显示检测到冲突，但是会留给网络去处理。
MS检测到静态PDP地址冲突：
MS发起的和网络发起的PDP上下文激活流程的冲突被定义为在MS已经向网络发送了一个ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息，却从网络收到一个REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION信息，而没有收到一个ACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT或者ACTIVATEPDPCONTEXTREJECT信息。
注意：
通常情况下，MS没有办法测试REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION信息中的PDP类型，PDP地址和APN是否和PDN中尝试激活一个上下文中使用的那些相同。
这是因为MS也许已经省略了ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息中的一个或多个使用网络提供的缺省值的参数。
在这种冲突中，MS发起的PDP上下文激活流程比网络请求的PDP上下文激活流程有更高的优先级。
如果MS能够比较ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息和REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION信息中请求的PDP类型，PDP地址和APN，并且这些参数是相等的，那么MS将会忽略REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION信息，同时会等待网络相应它之前发送的ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息。
反之，如果MS无法比较两个信息中请求的PDP类型，PDP地址和APN，则MS将向网络发送一个REQUESTPDPCONTEXTACTIVATIONREJECT信息，原因是‘资源不足’，并等待一个ACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT信息。
网络侧检测到静态PDP地址冲突：
在网络发现从MS接收到的ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息中得到的PDP地址，PDP类型和APN和网络向MS发送的REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION信息中的相同时，网络认为检测到一次冲突。
在这种冲突中，MS发起的PDP上下文激活流程比网络请求的PDP上下文激活流程有更高的优先级。
网络将会终止网络请求的PDP上下文激活流程，同时继续进行MS发起的PDP上下文激活流程。
PDP上下文的修改流程
当需要修改PDP上下文激活流程或者上一次执行的PDP上下文修改流程中协商的QoS或者无线优先级，则网络调用PDP上下文修改流程。
为了发起这一流程，网络向MS发送MODIFYPDPCONTEXTREQUEST信息，同时开始T3386计时。
MODIFYPDPCONTEXTREQUEST信息需要包括新的MS在低层和PDP上下文相关的数据传输中使用得QoS和无线优先级。
收到该消息后，如果MS接受新的QoS和指定的LLCSAPI，则MS将回复MODIFYPDPCONTEXTACCEPT信息。
如果MS不接受新的QoS和指定的LLCSAPI，则MS将发起PDP上下文解除流程，在DEACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息中的拒绝原因是“QoS不被接受”。
网络在接受到MODIFYPDPCONTEXTACCEPT信息后停止T3386计时并将使用MODIFYPDPCONTEXTREQUEST信息中包含的新的LLCSAPI的QoS建立，重新配置或者继续使用逻辑链路。
下图显示的是正常的PDP上下文修改流程：
异常情况
当计时器T3386第一次超时后，网络将重发MODIFYPDPCONTEXTREQUEST信息，T3386清零并重新开始计时。
这一重传流程重复四次，当计时器T3386第五次超时后，网络可能继续使用原先的QoS或者会发起PDP上下文解除流程。
PDP上下文解除流程
这一流程的目的是解除MS和网络之间已经存在的PDP上下文。
该流程必须由网络或者MS发起。
MS发起的PDP上下文解除流程
为了解除一个PDP上下文，MS向网络发送一个DEACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息，同时进入PDP-INACTIVE-PENDING状态，并开始T3390计时。
这个信息包含将被解除的PDP上下文的标识以及一个包含下列情况的原因码：
#25LLC或者SNDCP失败
#26资源不足
#36正常PDP上下文解除
#37QoS不被接受
网络将回复DEACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT信息。
一旦收到DEACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT信息，MS将停止计时器T3390计时。
如果本地链路未被其它PDP上下文使用，MS和网络将释放该链路。
MS发起的PDP上下文解除流程
网络发起的PDP上下文解除流程
为了解除一个PDP上下文，网络向MS发送一个DEACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息，并开始T3395计时。
这个信息包含将被解除的PDP上下文的标识以及一个包含下列情况的原因码：
#25LLC或者SNDCP失败
#36正常PDP上下文解除
#38网络故障
#39重新激活请求
MS接收到该信息后，将回复一条DEACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT信息。
一旦收到DEACTIVATEPDPACCEPT信息后，网络将停止T3395计时。
如果本地链路未被其它PDP上下文使用，MS和网络将释放该链路。
网络发起的PDP上下文解除流程
异常情况
1.计时器超时
MS侧：
当计时器T3390第一次超时后，MS将重发DEACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息，T3390清零并重新开始计时。
这一重传流程重复四次，当计时器T3390第五次超时后，MS将释放所有分配的资源并清除和PDP上下文相关的数据。
网络侧：
当计时器T3395第一次超时后，网络将重发DEACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST信息，T3395清零并重新开始计时。
这一重传流程重复四次，当计时器T3395第五次超时后，MS将释放所有分配的资源并清除和该手机相关的PDP上下文数据。
2.MS和网络各自发起的PDP上下文解除请求之间的冲突
如果MS和网络各自发起的PDP上下文解除请求发生冲突，则MS和网络将各自回复DEACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT信息，并停止计时器T3390和T3395的计时。
AAPDP上下文激活流程
这个流程是在特殊NSAPI上，在MS和网络之间匿名建立一个有明确QoS的PDP上下文。
这个流程只能由MS发起。
MS成功发起的AAPDP上下文激活流程
为了激活一个匿名PDP上下文，MS向网络发送一个ACTIVATEAAPDPCONTEXTREQUEST信息，同时进入PDP-ACTIVE-PENDING状态，并开始T3380计时。
只要没有辅助的TLLI分配给MS，则一个随机的TLLI将在低层被用作寻址。
当收到ACTIVATEAAPDPCONTEXTREQUEST信息后，网络选择一个基于QoS的无线优先级，分配一个AA-TID给PDP上下文，并向MS发送一个ACTIVATEAAPDPCONTEXTACCEPT信息。
该信息包含一个选定的无线优先级和网络指定的QoS。
如果网络提供的QoS参数和MS请求的不同，MS将接受网络提供的QoS参数。
如果MS不支持网络指定的LLCSAPI，MS将发起固有AAPDP上下文解除流程。
一旦收到ACTIVATEAAPDPCONTEXTACCEPT信息，MS将停止T3380计时，进入PDP-ACTIVE状态并发起网络指定基于协定QoS的LLCSAPI的逻辑链路。
不成功的AAPDP上下文激活流程
一旦接收到ACTIVATEAAPDPCONTEXTREQUEST信息，网络会通过向MS发送ACTIVATEAAPDPCONTEXTREJECT信息指示MS发起的AAPDP上下文激活流程失败。
该信息包括导致失败的原因及其代码，包括以下情况：
#32不支持服务项目
#34服务项目暂时不可用
#90-111协议错误
MS终止T3380计时。
MS发起的AAPDP上下文激活流程
异常情况
1.计时器超时
在计时器T3380第一次超时后，MS会重新发送ACTIVATEAAPDPCONTEXTREQUEST，同时将T3380重置并再次开始计时。
这种重传将会重复4次，在第五次T3380超时后，MS将释放所有为这次请求分配的资源并退出此次流程，同时向注册功能指明AAPDP上下文激活流程失败。
自动AAPDP上下文激活重试不可被使用。
AAPDP上下文解除流程
隐式AAPDP上下文解除流程
隐式解除流程在以下各种没有信令信息交换的情况下执行:
网络侧的AAPDP上下文在以下情况下将被解除：
-GMM-AA中的AAREADY计时器超时
MS侧的AAPDP上下文在以下情况下将被解除：
-GMM-AA中的AAREADY计时器超时
-MS改变了RA
-激活流程中MS不支持网络指定的LLCSAPI
-用户请求解除
显式AAPDP上下文解除流程
显式AAPDP上下文解除流程只能由网络发起。
这个流程只有在检测到错误的匿名PDP上下文时才能被执行。
为了解除AAPDP上下文，网络发送DEACTIVATEAAPDPCONTEXTREQUEST信息并开始T3397计时。
信息要包含将被解除的AAPDP上下文的处理标识。
发送该信息后，网络释放逻辑链路。
MS收到该信息后释放逻辑链路，然后回复DEACTIVATEAAPDPCONTEXTACCEPT信息。
网络在收到DEACTIVATEAAPDPCONTEXTACCEPT信息后停止T3397计时。
网络发起的AAPDP上下文解除流程
异常流程
1.计时器超时
当计时器T3397第一次超时后，网络将重发DEACTIVATEAAPDPCONTEXTREQUEST信息，T3397清零并重新开始计时。
这一重传流程重复四次，当计时器T3397第五次超时后，网络将释放所有分配给相应MS的资源并清除相应的AAPDP上下文数据。
2.低层错误
如果一个低层错误在发送DEACTIVATEAAPDPCONTEXTACCEPT信息前被指出，MS将退出该流程并将不从LLC子层分配P-TMSI。
如果一个低层错误在接收到DEACTIVATEAAPDPCONTEXTACCEPT信息前被指出，网络将退出该流程并将不从LLC子层分配P-TMSI。
SM实体接收到一个SMSTATUS信息
如果MS的SM实体接收到一个SMSTATUS信息，无线接口上没有状态变化和特殊的动作可以被执行。
当在网络中收到一个SMSTATUS信息后，可以被执行的动作依赖于选项。
SM计时器
MS侧:
计时器
初始值
状态
启动原因
正常停止
前4次超时
T3380
30s
等待活动的PDP
发送
ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST
收到
ACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT/REJECT
重发
ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST
T3390
8s
等待非活动的PDP
发送
DEACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST
收到
DEACTIVATEPDPCONTEXTACCEPT
重发
DEACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST
网络侧：
计时器
初始值
状态
启动原因
正常停止
前4次超时
T3385
8s
等待活动的PDP
发送
REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION
收到
ACTIVATEPDPCONTEXTREQUEST
重发
REQUESTPDPCONTEXTACTIVATION
T3386
8s
等待修改PDP
发送
MODIFYPDPCONTEXTREQUEST
收到
MODIFYPDPCONTEXTACCEPT
重发
MODIFYPDPCONTEXTREQUEST
T33
升级会员 