浅谈GPRS会话管理信令流程陈振骅.docx
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浅谈GPRS会话管理信令流程陈振骅
浅谈GPRS会话管理信令流程
第一部分概述
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。
而SM(SessionManagement,会话管理)的主要功能就是对用户终端提供PDPcontext(PacketDataProtocolcontext,分组数据协议上下文)的控制。
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(包括外来的TLLI当P-TMSI是可用的或者一个随机的TLLI当无可用的P-TMSI时)。
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:
——MS处于待命状态,可以激活PDP上下文
——MS位置以被跟踪(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。
而SM(SessionManagement,会话管理)的主要功能就是对用户终端提供PDPcontext(PacketDataProtocolcontext,分组数据协议上下文)的控制。
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
如果访问的身份是确认的,则SM流程只能在在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随机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。
——未被激活:
没有路由信息
——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。
相应的SM状态可以细分为MS侧和网络侧。
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上一个特殊的QoS建立一个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
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)。
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QoS和无线优先级。
如果网络提供的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。
MS发起的PDP上下文激活流程
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REQUESTPDPDCONTEXTACTIVATIONREJECT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。
网络发起的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和网络各自请求的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
当需要在PDP上下文激活流程或者上一次执行的PDP上下文修改流程中修改QoS,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
这个流程的目的是为基于特殊NSAPI的QoS在MS和网络之间匿名建立一个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
固有AAPDP上下文解除流程
固有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
直接AAPDP上下文解除流程
直接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,没有状态变化和特殊的动作可以被执行,如同无线接口上。
当在网络中收到一个SMSTATUS信息后,可以被执行的动作是一个随执行的动作而决定的选项。