GPRS信令流程讲义

几种GPRS重要信令流程分析本文主要介绍GPRS移动管理功能和无线资源管理功能,及分组路由传输功能.GPRS的MS、SGSN的移动管理状态有空闲状态、准备状态和准备好状态.在空闲状态,MM 文本中不含位置和路由信息,用户未连接到GPRS移动管理,.在准备好状态,MM文本中有小区级的位置信息,准备状态没有小区级位置信息信息.如果要进行PDP PDU数据传输,MS应处于准备好状态.这三个状态是由各自的定时器进行监督管理的.通常情况下,MS和SGSN处于空闲状态,要进行数据传输,必须进入准备好状态,这时就要进行GPRS接入, GPRS接入过程如下:1.MS向新的SGSN发Attach Request消息,这时采用的是MS和SGSN之间的信令协议GMM-GPRS移动管理协议.该消息中包含以下参数:IMSI或P-TMSI,旧的RAI,类别,CKSN,接入种类,DRX 参数,旧的P-TMSI 标签.其中,如果没有有效的P-TMSI应使用IMSI,类别指是GPRS多时隙能力及GPRS 加密算法等.接入种类指哪一种接入,如是GPRS接入还是IMSI 接入(一般的GSM 接入),DRX指出MS是否采用不连续接收方式.如果接入时VLR改变且用到P-TMSI,则需有旧的P-TMSI.2.如果MS是用P-TMSI来标识自己,且SGSN已经改变,则新的SGSN向旧的SGSN发Identification Request消息来求得IMSI.其参数包括P-TMSI,旧的RAI,旧的P-TMSI标签.旧的SGSN用Identification Response消息,参数包括IMSI,鉴权三参数组.如果MS在旧的SGSN中找不到,旧的SGSN就以适当的错误原因作为响应.这个消息采用的是GTP隧道协议.3.如果MS在旧的和新的SGSN中都找不到,SGSN将向MS发Identity Request消息,其中参数Identity Type=IMSI,MS以Identity Response(IMSI)响应.4.鉴权和加密过程.5.设备检查过程.6.如果SGSN号码改变或初次接入,就进行路由区更新过程.(1).SGSN向HLR发Update Location消息,这是采用的SGSN-HLR之间的MAP信令协议,参数包括SGSN号码和地址,IMSI.(2).HLR 向旧的SGSN发Cancel Location消息,参数包括IMSI和取消类型.(3).旧的SGSN用Cancel Location Ack(参数为IMSI)进行应答.(4).HLR向新的SGSN发Insert Subscriber Data消息,参数为IMSI和GPRS用户数据.(5).新的SGSN证实MS在新的RA中.如果因为区域原因MS不允许在RA中接入,SGSN以适当的原因拒绝接入请求(Attach Request),然后向HLR回Insert Subscriber Data Ack 消息(包括IMSI,限制于区域用户的SGSN区域).如果因为其它原因用户检查失败,SGSN以一个适当的原因拒绝接入请求,向HLR回发Insert Subscriber Data Ack消息(含IMSI,原因).如果所有的检查都通过,SGSN为MS建立一个MM文本,并向HLR回发一个Insert Subscriber Data Ack(含IMSI)消息.(6).在取消了旧的MM文本并插入了新的MM文本后,HLR向SGSN发Updata Location Ack 消息作为对更新位置消息的响应.如果HLR拒绝了更新位置,SGSN以适当的原因拒绝MS的接入请求.7.如果在步骤1中,接入种类指出是在IMSI接入的情况下的GPRS接入,或同时GPRS/IMSI 接入,如果安装了Gs接口,则VLR将更新.VLR号码是从RA信息推的的.SGSN从HLR一收到第一个Insert Subscriber Data消息后,就开始向新的MSC/VLR进行位置更新过程.这个操作使MS记为在VLR中的GPRS接入.这是通过SGSN-MSC/VLR之间的Gs口的BSSAP+协议进行的.(1).SGSN 向VLR发Location Updating Request消息,参数包括新的LAI,IMSI,SGSN 号码,位置更新种类.如果接入种类为同时GPRS/IMSI接入,位置更新种类应为IMSI接入.否则位置更新种类应指出是正常的位置更新.VLR通过存储SGSN号码产生和SGSN的关联.(2).如果LA更新是跨MSC的,新的VLR向HLR发Updata Location消息.参数包括IMSI,新的VLR.(3).如果LA更新是跨MSC的,HLR向旧的VLR发Cancel Location消息(IMSI).(4).旧的VLR以Cancel Location Ack(IMSI)消息响应.(5). 如果LA更新是跨MSC的,HLR向新的VLR发Insert Subscriber Data消息,参数为IMSI,GSM用户数据.(6).VLR以Insert Subscriber Data Ack(IMSI)消息响应.(7).在完成了跨MSC的位置更新过程之后,HLR以Updata Location Ack(IMSI)向新的VLR响应.(8).VLR以Location Updating Accept(VLR TMSI)向SGSN响应.8.SGSN向MS发Attach Accept消息,参数为P-TMSI,VLR TMSI,P-TMSI 标签.如果SGSN分配了新的P-TMSI,应包含P-TMSI.9.如果P-TMSI或VLR TMSI改变,MS用Attach Complete消息来响应(包括P-TMSI,VLR TMSI).10.如果VLR TMSI改变,SGSN向VLR发TMSI重新分配完成(VLR TMSI)来证实VLR TMSI的重新分配.进行了GPRS连接后,MS就进入了准备好状态,在MS和SGSN中就建立了MM文本.MS然后就可以激活PDP文本.一个PTP GPRS用户有一个或多个PDP地址,每个PDP地址由在MS,SGSN,GGSN中的单个的PDP文本描述.每个PDP文本独立地处于一个PDP状态.在非激活状态对应的PDP地址的数据业务未被激活,PDP文本不包含路由和映射信息来处理对应与PDP地址的PDU,没有数据可以传输.在激活状态,对应PDP地址的PDP文本被激活,PDP文本包含传送PDU的映射和路由信息(MS和GGSN之间),激活状态的PDP文本可以根据用户位置的改变(由移动管理过程启动)更新.当启动PDP文本激活过程时,MS从非激活状态向激活状态转变.只有在准备和准备好状态,才可进行PDP文本激活,只有进行了PDP文本激活,才能进行数据传输.1.M S向SGSN发Activate PDP Context Request消息,参数包括NSAPI,PDP类型,接入点名,要求的QoS,PDP配置.PDP地址指示是否要求使用动态地址或静态PDP地址,用接入点名选择与外部网连接的参考点,PDP配置用来要求GGSN的PDP参数,透明的经过SGSN.2.安全功能.3.S GSN使Activate PDP Context Request消息有效,通过使用由MS和PDP文本用户记录提供的PDP类型,PDP地址,接入点名,并由此推出GGSN地址,如果不能推出,或SGSN认为PDP 文本激活请求消息无效,则SGSN拒绝PDP文本激活请求.如果GGSN地址可推出,SGSN就为请求的PDP文本产生TID(结合MM文本中的IMSI和从MS来的NSAPI)如果MS请求一个动态地址,SGSN让GGSN分配一个动态地址.SGSN限制QoS属性,现在的负载,QoS.SGSN向GGSN 发送一个Create PDP Context Request消息.参数包括:PDP类型,PDP地址,接入点名QoS,TID,选择方式, PDP配置.接入点名应是APN网络标识,如果要求用动态地址,PDP地址应空.GGSN应用接入点名来发现外部网络.选择方式指示用户的APN是否被选择,或是否是否非用户的APN被选择.GGSN用选择方式来决定是否接受或拒绝PDP文本激活.GGSN限制QoS,给出它的能力和当前负载.然后GGSN向SGSN回送一个Create PDP Context Response 消息,其参数为TID,PDP地址,BB协议,要求的重序,PDP配置选择,QoS,原因.如果GGSN分配了一个PDP地址,也包含PDP地址.BB协议指示是TCP或UDP用来在骨干网的SGSN和GGSN之间传输用户数据.要求的重序指示SGSN应在向MS发送N-PDU前重新为N-PDU建立顺序.PDP配置选择包含可选的PDP参数,这些参数,GGSN可向MS传输.这些可选的PDP参数可在Activate PDP Context Request消息中由MS请求,或被GGSN发送.PDP配置选择透明地经过SGSN传输.4.S GSN在它的PDP文本中插入NSAPI和GGSN地址,如果MS要求了一个动态地址,从GGSN来的PDP地址也被插入PDP文本中.SGSN选择了一个在QoS协商的基础上的无效优先级,向MS返回一个Activate PDP Context Accept消息,参数为PDP类型,PDP地址,NSAPI,QoS 协商,无线优先级,PDP配置可选.现在SGSN能在GGSN和MS之间路由PDP PDU了.MS通过比较当前小区标识和MM文本中的小区标识,来检测是否进入了新的小区,同样,通过周期性的比较RAI和MM文本中的RAI来检测是否进入新的RA.MS通过测量信号强度来比较.MS小区的更新是通过MS向SGSN发送上行的任意的LLC帧,其中包含MS的标识来实现的,在LLC PDU中也在BSSGP PDU中包含了新小区的标识.路由区的更新是在MS进行了GPRS接入后才可以进行.见下:1.M S向SGSN发送Routeing Area Updata Request消息,参数包括旧的RAI,旧的P-TMSI标签,更新种类.更新种类应指出是RA更新.BSS应在将消息转送到SGSN之前,加上小区的标识,SGSN应能根据增加的小区的标识来推断出新的RAI.2.安全功能.3.S GSN证实MS在新的RA,如果由于本地的或国家的或国际的限制,MS不允许在RA中接入或用户检查失败,则SGSN拒绝路由区更新,如果所有的检查成功,SGSN为MS更新MM文本,可分配一个新的P-TMSI.Routeing Area Updata Accept(P-TMSI,P-TMSI标签)消息返回MS.4.如果P-TMSI重新分配,MS通过Routeing Area Updata Complete消息进行响应.如果是跨SGSN的路由区更新,见下:1.M S向新的SGSN发Routeing Area Updata Request消息,参数包括旧的RAI,旧的P-TMSI 标签,CS连接,更新种类,更新种类应指示为RA更新.BSS在将消息转到SGSN之前加一个小区的标识.SGSN应能从增加的小区标识推断出新的RAI和LAI.CS连接指示MS是否正有CS 连接.如果是,SGSN不应向MSC/VLR发Location Updating Request消息,并不更新MS的MM文本中的VLR地址.2.新的SGSN向旧的SGSN发送SGSN Context Request消息来得到MS的MM和PDP文本,参数包括RAI,TLLI,旧的P-TMSI标签,新的SGSN地址.旧的SGSN证实旧的P-TMSI标签,如果它与旧的SGSN中存储的值不符,则以一个适当的错误原因响应.这将启动新的SGSN的安全功能,如果安全功能正确地为MS鉴权,新的SGSN将向旧的SGSN发送SGSN Context Request 消息.参数包括旧的RAI,TLLI,证实的MS,新的SGSN地址.如果旧的P-TMSI标签有效,或新的SGSN指示它已授权MS,则旧的SGSN以SGSN Context Response消息响应,参数为MM文本,PDP文本,LLC Ack如果MS不为旧的SGSN所知,则旧的SGSN以适当的错误原因响应.旧的SGSN存储新的SGSN地址以允许旧的SGSN向新的SGSN前转分组数据.LLC Ack包含了MS用的LLC连接的响应.每个PDP文本包含下一个下行N-PDU的GTP序列号和提供隧道传输到GGSN的下一个上行的N-PDU的GTP的序列号,旧的SGSN开始一个定时器.3.安全功能.4.如果用户至少激活了一个PDP文本,则新的SGSN将向旧的SGSN发送SGSN Context Acknowlelge消息.这告诉旧的SGSN新的SGSN已准备接收属于激活的PDP文本的分组数据.如果安全功能不能正确的授权MS,则路由区更新将被拒绝,新的SGSN将向旧的SGSN发送拒绝指示.旧的SGSN继续,如同SGSN 文本请求消息未收到.5.旧的SGSN开始向新的SGSN隧道传输N-PDU.在2中定时器溢出之前收自GGSN的N-PDU也将隧道传输到新的SGSN.已经发送到MS但未被MS确认的N-PDU也和传输最后N-PDU段的LLC帧的号码一起隧道传输.2中的定时器溢出后将没有N-PDU前转到新的SGSN.6.新的SGSN向涉及的GGSN发送Updata PDP Context Request消息,参数包括新的SGSN地址,TID,QoS协商.GGSN更新其PDP文本域,并返回Updata PDP Context Response消息.7.新的SGSN向HLR发送Updata Location消息告诉HLR改变了SGSN.8.H LR发送Cancel Location消息到旧的SGSN.如果2中的定时器不运行,旧的SGSN去除MM 和PDP文本,否则必须要等到定时器溢出再去除文本.这允许旧的SGSN完成N-PDU 的前转,也确保当MS启动另一个路由更新过程MM和PDP文本仍在旧的SGSN中.旧的SGSN用Cancel Location Ack消息响应.9.H LR向新的SGSN发送Insert Subscriber Data,新的SGSN证实MS在新的RA中,如果所有的检查成功,SGSN为MS建立MM文本,并回送Insert Subscriber Data Ack消息到HLR.10.HLR向新的SGSN送Updata Location Ack.11.如果旧的SGSN与MSC/VLR之间存在关联,新的SGSN向VLR发送Location Updating Request消息.VLR存储SGSN号码,回以Location Updating Accept.12.新的SGSN证实MS在新的RA中,如果所有的检查通过,新的SGSN为MS建立MM和PDP 文本,在MS和SGSN之间建立了一个逻辑链路.新的SGSN向MS回以Routeing Area Updata Accept消息,参数为P-TMSI,LLC Ack,P-TMSI标签.LLC Ack包含LLC连接的响应,保证在更新之前成功的传输N-PDU.13.MS以Routeing Area Updata Complete消息确认新的P-TMSI（注：素材和资料部分来自网络，供参考。

（流程管理）GPRSEDGE信令流程分析指导书GPRS/EDGE信令流程分析目录1 Um接口消息 (6)1.1 基本概念 (6)1.1.1 Um接口协议栈 (6)1.1.2 RLC/MAC协议中的基本概念 (6)1.2 Um接口的主要流程 (7)1.2.1 CCCH上的上行一阶段接入 (8)1.2.2 CCCH上的上行两阶段接入 (14)1.2.3 PACCH上的上行接入 (16)1.2.4 上行接入异常流程 (17)1.2.5 CCCH上的下行TBF建立流程 (17)1.2.6 CCCH上的下行TBF建立失败 (19)1.2.7 PACCH上的下行TBF建立流程 (19)1.2.8 PACCH上的下行TBF建立失败 (22)1.2.9 上行TBF正常释放 (23)1.2.10 上行TBF异常释放 (24)1.2.11 下行TBF正常释放 (24)1.2.12 下行TBF异常释放 (25)1.3 优化流程 (26)1.3.1 扩展上行TBF (26)1.3.2 上行TBF延迟释放 (27)1.3.3 上行TBF延迟释放流程 (27)1.3.4 下行TBF延迟释放 (28)2 Gb接口消息 (30)2.1 数据传输类流程 (30)2.1.1 ATTACH/DETTACH (30)2.1.2 PDP ACTIVE/PDP DEACTIVE (32)2.1.3 RA UPDATE (33)2.1.4 SUSPEND/RESUME (34)2.1.5 数据传输 (34)附录一CHANNEL REQUEST消息 (36)附录二IA Rest Octets 消息 (38)附录三：无线资源请求消息 (50)附录四：手机网络支持能力字段 (55)附录五：手机无线接入能力字段 (60)附录六：NSAPI (72)附录七：LLCSAPI (73)附录八：GPRS中TA应用 (74)1 Um接口消息1.1 基本概念1.1.1 Um接口协议栈GPRS的协议栈如图1-1所示。

GPRS数据传输平面和GSM相比，GPRS体现了分组交换和分组传输的特点，即数据和信令是基于统一的传输平面，从图3-5～图3-13可以看出，在数据传输所经过的几个接口，传输层（LLC）以下的协议结构对于数据和信令是相同的。

而在GSM中，数据和信令只在物理层上相同。

2G数据传输平面如图3-5所示：Um Gb Gn Gi MS BSS SGSN GGSN图3-5 GPRS数据传输平台对其中的协议层说明如下：z GTP（GPRS Tunnel Protocol，GPRS隧道协议）：该协议在GPRS骨干网络内部和GPRS支持节点之间采用隧道方式传输用户数据和信令。

所有的点对点的、采用PDP的分组数据单元都将通过GPRS隧道协议进行封装打包。

z UDP/TCP：传输层协议，建立端到端连接的可靠链路，TCP具有保护和流量控制功能，确保数据传输的准确，TCP是面向连接的协议。

UDP则是面向非连接的协议，UDP不提供错误恢复能力，也不关心是否已正确接收了报文，只充当数据报的发送者和接收者。

z IP：GPRS骨干网络协议，用于用户数据和控制信令的路由选择。

z SNDCP（Sub-Network Dependent Convergence Protocol，子网会聚协议）：该传输功能将网络层特性映射成低层网络特性。

z L2：数据链路层协议，可采用一般的以太网协议。

z L1：物理层。

z NS（Network Service，网络业务）：传输BSSGP协议数据单元。

它建立在BSS和SGSN之间帧中继连接的基础之上，并且可以穿越帧中继交换节点网络。

z BSSGP：该层包含了网络层和一部分传输层功能，主要解释路由信息和服务质量信息。

z Relay（中继）：在BSS侧，中继转发Um接口与Gb接口之间的LLC PDU包。

而在SGSN，则中继转发Gb接口和Gn接口的PDP PDU包。

z LLC（Logical Link Control，逻辑链路控制）：传输层协议，提供端到端的可靠无差错的逻辑数据链路。