（通信与信息系统专业论文）gprs核心网系统会话管理研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 捅要 f 移动用户对移动数据业务的需求推动了移动互联网的发展，通用分组无线 业务( g p r s ) 的技术先进性使移动互联网的实现成为可能。和g s m 相比，g p r s 大大提高了用户的无线因特网接入速率，同时具有直在线连接、q o s ( 服务 质量) 保证、高效的无线信道利用率以及灵活的计费方式等优点。 作者在研究生在读期间参加了q 呈圣这：垒圆芒晶的开发，主要完成s g s n 会话管理模块，g g s n 和g p r so m c 界面开发等工作。本文的研究对象主要是 g p r s 会话管理( 又称会议管理) 模块。会话管理的主要功能就是对网络分组路由 进行管理，它在移动台和其拜访的外部网络节点之问为数据通信建立分组传输 路由。本文重点介绍了会话管理模块的整体设计方案，并对其各个功能子模块 的实现方法深入探讨，对关键实现技术进行详细分析。此外，针对传统g p r s 网络移动台移动台间进行数据通信时存在的路由迂回问题，本文提出一种路 由优化方案，该方案在现有会话管理规程的基础上做了必要改进，优化方案在 不影响网络当前性能的条件下解决路径迂回问题，简化了移动用户间的分组数 据路由，尽可能的提高g p r s 的终端间数据交互性能。 全文共分七个章节，绪论分析g p r s 产生的背景，并从无线和有线两方面 介绍了g p r s 网络结构。第二章主要介绍会话管理的基本要素。由于移动性管 理是会话管理的基础，因此这一章对移动性管理也做了简要说明。g p r s 会话 管理模块驻留在核心网的s g s n 和g g s n 两个节点中，故第三章从总体上介绍 作者参与设计的g p r s 核心网系统，介绍s g s n 和g g s n 两节点设备的协议层 结构和硬件配置，从总体结构上反映了会话管理模块所处的整体环境。第四章 重点讨论g p r s 会话管理模块。由于s g s n 和g g s n 的信令平面中都有独立会 话管理模块，二者既有相似性又不乏各自的特点，因此我们在第四章分别介绍 s g s n 测和g g s n 侧的会话管理模块设计。会话管理模块的测试方案和测试结 果在第五章介绍。第六章针对g p r s 网移动台间数据传输路径提出一种综合性 能更优的路由优化方案，该方案旨在解决g p r s 网移动台间通信时存在的路由 迂回问题， 。7 、 关键词：g p r ss g s ng g s n 移动性管理会话管理m m 上下文p d p 上下文 型型些堂立之 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h eg e n e r a lp a c k e tr a d i o s y s t e m ( g e r s ) e n a b l e s t h ec o n v e r g e n c eo f m o b i l e t e l e p h o n y a n d d a t an e t w o r k s h a v i n gb e e n d e s i g n e d a sa ne x t e n s i o nt ot h ee x i s t i n gg s m s y s t e m t op r o v i d ea p a c k e ts w i t c h e dd a t as e r v i c e ，g p r sg r e a t l yi m p r o v e st h ec u r r e n tg s mc i r c u i t - s w i t c h e dd a m s e r v i c e ，o f f e r i n gam o r ee f f i c i e n ta n de c o n o m i c a lp a c k e t - s w i t c h e dd a t as e r v i c e ，w i t hh i g h e r b a n d w i d t h t h i st h e s i so u t l i n e st h ec u r r e n tg p r sp l m nn e t w o r k sa n dc a r r i e so nt oh i g h l i g h t t h ed e s i g no fg p r ss e s s i o nm a n a g e m e n tm o d u l e s e s s i o nm a n a g e m e n t ( s m ) i sal a y e r3 p r o t o c o l ，i tr e s i d e si nn o d es g s n a n dg g s n ，a n d p r o c e s s e st h ep a c k e td a t am u t i n g sf r o m m o b i l es u b s c r i b e st oo t h e rp l m n s f o rt h es m m o d u l e , i t sd a t as t r u c t u r e ，i n t e r f a c ed e s i g na n d d a t a b a s er n a n a g e m e ma r e i n v e s t i g a t e d f u r t h e rm o r e ，t h et h e s i sp u t sf o r w a r dab e t t e rd a t a m u t i n gs c h e m ei no n e rt os o l v et h em u t i n gr e d u n d a n c i e si ng p r sp l m n t h et h e s i si s c o m p o s e do f7c h a p t e r s ，c h a p t e r ls i m p l yi n t r o d u c e st h eg p r sn e t w o r kc h a r a c t e r i s t i c s ，a n d c h a p t e r2d e s c r i b e st h ee s s e n t i a le l e m e n t si nm o b i l i t ym a n a g e m e n ta n ds e s s i o nm a n a g e m e n t i nc h a p t e r3 ，t h eo v e r a l l p l a n n i n go f s g s n a n dg g s n s y s t e m s a r ep r e s e n t e d c h a p t e r4f o c u s e s o i lt h cd e s i g no fs mm o d u l e s m sp r o t o c o lp r o c e s s i n gp a r t , s md a t a b a s ea n ds mi n m f f a c e p r o g r a m m i n g a r et h o r o u g h l yd i s c u s s e di nt h i sp a r tt h el a s tb u tt w oc h a p t e rg i v e st h et e s t i n g e n v i r o n m e n ta n dt e s tr e s u l t so fs mm o d u l e i nt h e 酽c h a p t e r , w ea n a l y z et h ed a t am u t i n g b e t w e e nt w om o b i l es u b s c r i b e r si ng p r sp l m n t os o l v et h em u t i n gc i r c u l a r i t yi n s i d et h i s p r o c e s s ，w ep u tf o r w a r das y n t h e t i c a l l yb e t t e rm u t i n gs c h e m e t h es g s n s h a r e sg g s n sd a t a p r o c e s s w i t h o u tr e m a r k a b l y r a i s i n g i t so w nc o m p l e x i t y g g s n s t h r o u g h p u tc a p a c i t y i s i m p r o v e d a n dt r a 币cf l o wi sr e d u c e d i na d d i t i o n , t h e o p t i m i z e d s c h e m ec u t sd o w nd a t a d e l a y k e y w o r d s ：g p r s s g s n ，g g s n m o n l i t ym a n a g e m e n t , s e s s i o nm a n a g e m e n t , m mc o n t e x t , p d p c o n t e x t , d a t a r o u t i n g i i 华中科技大学硕士学位沧文 1 绪论 1 1 移动通信的发展和g p r s 产生的背景 g s m 技术存全球已取得了广泛的成功。今天，传统的语音业务增长已开 始放缓，而数据通信业务则不断呈现出巨大市场潜力。专家预测今后每年全球 g s m 网卜传送的移动数据量将实现4 0 5 0 的增长率，到2 0 0 5 年，移动用 户的数据业务量将占总移动业务量的2 0 一3 0 。数据业务的增长使得高速移 动数据通信成为现阶段移动通信的核一l u 司题【l 】【2 】。 g s m 标准已经发展到p h a s e 2 + 阶段，将来g s m 将逐步过渡到以w c d m a 为核心技术的第= 代移动通信系统( u m t s ) 1 3 1 。然而从目前的情况看来g s m 不能提供有效的方式支持移动数据业务，而3 g 的商用化进程义比预计的有所 推迟，l 刭此一种被人们称为2 5 代移动通信的g p r s 技术应势而生。 o p r s ( o e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e s ) 是在g s m 基础上提出的种高速分 组数掘交换技4 ：，其摹本原理是：当有数据传送需要时，将利用分组在网络中 传送数据，而非利用当前承载服务所采用的固定电路连接。g p r s 使得g s m 可以存3 g 得到实际应用之前同时提供电路交换和分组交换两种承载业务，是 g s m 向u m t s 系统平滑过渡的一个重要环节。g p r s 为原g s m 用户提供到现 有数据网络的无缝连接，它同时支持两种主流的分组数据网络协议：i p 和x 2 5 ， 并且使现有的移动通信系统提供的数据业务首次从9 6 k b p s 飞跃到了1 0 0k b p s 以上i “。 g p r s 的主要优势在于它只在有数据传输的时候才会保留无线资源数据 空闲时无线信道可被其它用户占用，故此降低了对传统电路交换网的依赖性， 还减少r 提供数据、i p 务的成本【6 1 。为了突出g p r s 分组犁数据、l p 务和传统市旃 型数据业务的b i j j ，表1 1 0 1 将g s m 电路型数据业务和g p r s 分组型数据业务 的主要特点作了比较，显然后者相对于前者有很显著的优越性。 华中彳牛技大学硕士学位沦文 电路i u 数捌业务( 96 k b p s 以r 数据业 ，j t l 内容 。 分纠型数据业务( g p r s ) 务) 庀线信j 亟 号川，最多4 个时隙捆绑( 吲定【 一用i 批享，最多8 个时隙捆 1时隙)防b ，动态时隙分配 涟婚建、1 州间n 刚l 建立时间长i l 短，有”永远住线”之称 传输时量正婶，适合于实时性强的业务| | 适度的传输时延 传输速率 ： k i d , 丁9 6 k b p s 到5 7 6 k b p s| 豫人1 7 12 k b p s 仞期投资少，需j 镕d r i1 w f 单元及对b t s 9 费用较人，需增加网络设 网络升级费h b s c 进行软件升级9 备，但节省基站投资 提供相同、务代价价格昂贵、z 崩系统资源多 l 篡墓较便宜、l 。用系统资 表1 1 电路q 数据业务与分组弘数据业务对比 1 2g p r s 网络结构 1 2 1g i ，r s 无线部分 g p r s 允许用户在收发数据资料的同时接收电话。不过，g p r s 要求在g s m 空中接u 和基站分系统两方面作定改动，以便能进行此种分组模式的传输。 g p r s 基站系统与g s m 系统共用b t s ，共用频率( 9 0 0 1 8 0 0 m h z ) ，只需要进 j 二软 件更新，利用现有的基站覆盖区工作。基站系统中的控制部分比g s ms 曾d l ：i 链 路层的m a c ( 媒质接入控制) 功能和r l c ( 无线链路控制) 功能，即增加新的 p c u ( 分组控制单元) 。g p r s 提供了四种信道编码( c s 一1 ，c s 2 ，c s 一3 ，c s 4 ) 适应不 同传输信道质量需求。小区内信道数量多，数据允许多至8 个时隙的复用，因 此提供较大的用户数据吞吐量：假如一个信道的8 个时隙全部用于数据传送， 采用c s 一2 信道编码方案时最高数据率达1 3 4 x 8 = 1 0 72 k b i t s t ，1 。 1 2 2g p r s 骨干网络 g p r s 在g s m 网络中引入两个全新的节点s g s n ( s e r v i n gg p r ss u p p o r t , o o e ) 4 、uu u 3 l u a l e w a yu p k 3a u p p o r tn o d e ) 。 s g s n 可看作是g s m 方进入g p r s 核心网的路由器，它将分组数据发送 到相荚的基站子系统；而g g s n 则可看作g p r s 例络与外部分组网络互通的边 界路由器9 i ，它将g s m 网络上的分组数据包转换成其他的分组协议数据包( 如 华中科技大学硕士学位论文 l p 齐ux 2 5 协议) 并将它们送往相应的外部网络。当g p r s 网与外部数据网互 连时，为了安全通常要求设置防火墙。 在l 司一个p l m n l ( p u b l i cl a n dm o b i l e n e t w o r k ) 中，一个服务区内的s g s n 通 过g n 接1 5 1 与另一个服务区内的s g s n 直接相连，组成g p r s 核- c , n 。在不同的 p l m n 0 0 ，两个p l m n g p r s 核心网通过b g ( b o r d e rg a t e w a y ) 连接形成g p r s 骨干 。 网，实现两个不同运营商g p r s n j 互连。g p r s 骨干网的逻辑结构如图11 h 所示。 s i g n a l l i n gi n t e r f a c e s i g n a l l i n ga n dd a t at r a n s f e r i n t e l f a c e 图1 1g p r s 网络逻辑结构概况 如图所示，g p r s 网络在g s m 的基础上增加了一些接口，主要包括： g b 口：s g s n 通过g b 口与基站b s s 相联，为移动台m s 服务。通过逻辑控 制协议l l c ，建立s g s n 与m s 之间的连接，提供移动性管理和安全管理功能。 ，p l m n 骨十网分为两种类型：p l m n 内部骨干弼和p l m n 互联骨干网。前者也可称为g p r s 核心网， 它是在同一个p l m n 内g s n 节点之间互联的i p 网络：而后者也可简称为g p r s 骨干网，它是在不同的 p l m n 中g s n 节点之间的g p r s 网络，也可以是p d n ( 如公共i p 网络，或租用线路) 。g p r s 核心网用 g g s n 通过g i 接e l 与# l - gp d n 网连接。两个g p r s 核一c , n n 边界网关( b g ) 经由g p 接1 2 1 与g p r s 骨干 网相连接。 3 华中科技大学硕士学位论文 s g s n 完成m s 和s g s n 之间的协议转换，即骨干网使用的i p 协议转换成s n d c p 和l l c 协议，并提供m s 鉴权和登记功能【l i 。 g n 口：s g s n 通过g n 口和g g s n 相联，通过g p r s 隧道协议( g t p ) 建 立s g s n 和外部数据网( x 2 5 或i p ) 问的通道，实现m s 和外部数据网互联】。 g s 口：用于s g s n 向m s c v l r 发送地址信息，并从m s c v l r 接收寻呼 请求，实现分组型业务和非分组型业务的关联。 g r 口：h l r 保存g p r s 用户数据和路由信息( i m s i 、s g s n 地址) ，每 个用户有自己的分组数据协议p d p 信息，包括p d p 类型( x 2 5 或i p ) 、p d p 地址及其q o s 等级、路由信息。 g i 口：g g s n 通过g i 口实现g p r s 网和外部数据网( p d n ) 的互联。g g s n 实际上是两个互联网网关，g p r s 属于i p 领域网络，g i 口支持x 2 5 和i p 协议。 从p d n 网看g g s n ，g g s n 可看作是一个路由器连到p d n 网。g g s n 包含用 于连接g p r s 用户的路由信息，为外部数据网的p d u 送到m s 提供通道。通 过g g s n 与g p r s 网互联的分组数据网p d n ，可以是p s p d n 网，这时，g p r s 支持i t u tx 1 2 1 和i t u te 1 6 4 编号方案，提供x 2 5 虚电路及对x 2 5 快速 选择，还支持网问的x 7 5 协议连接；也可以是i n t e m e t 网，基于l p 协议，在i p 数据报传输方式中，g p r s 支持t c p i p 头的压缩功能。 1 3 本文的研究内容和意义 会话管理和移动性管理都是s g s n 和g g s n 信令平面协议的重要组成部分， 其中s m 为分组数据在g p r s 无线接入网、核心网和骨干网中传送提供有效的 选路机制。本文的研究对象就是g p r s 会话管理模块s m 。作者参与开发的g p r s s m 模块的设计采用t a p a 结构，这种软件结构层次清晰，与其它符合o s ! 结 构模型的实体有良好的接口，而且可方便的移植到不同的操作系统。最后，针 对传统g p r s 网络存在的移动台间数据路由迂回问题，本文提出一种综合性能 较好的分组路由优化方案，该方案在不影响用户访问外部数据网络的基础上缩 短了分组数据在g p r s 终端间的传输延迟，使通过g g s n 的数据流量得以改 善。 4 华中科技大学硕士学位论文 2g p r s 系统移动性管理和分组路由管理概述 2 1g p r s 移动性管理和分组路由管理完成的功能 在g s m 数字蜂窝网中，移动台( m s ) 要在移动状态下维持正常的通信( 如语 音、电路数据) ，网络必须要有移动性管理功能。构筑在g s m 网络之上的g p r s 除了要有移动性管理功能之外，还必须有对g p r s 分组数据动态路由的管理功 能，即会话管理功能。 g p r s 的移动性管理( g m m ) 与g s m 的移动性管理是完全兼容的。移动性管 理功能实体驻留在m s s g s n 信令面的g m m s m 层中，如图2 1 所示。该层 包含两个子层：g m m ( g p r sm o b i l i t ym a n a g e m e n t ) 子层和s m ( s e s s i o n m a n a g e m e n t ) 子层。 盯m m 稻mg m s m l l ci r i - f 蘸酐 h s s c 护 m cm c丽= 斗+n “n 出 , 轴r e i g a i !s 0 g s m r fh g s m l l b l i n s 卜l l b h m sb s ss g s n 图2 1m s s g s n 信令平面 g p r s 移动性管理的主要内容是连接管理和位置管理。连接管理为m s 接 入网络，建立两者g m m s m 层对等实体的通信，其管理内容包括：对m s 与 网络的连接进行管理，如m s 的附着与分离、鉴权与加密等；而位置管理则为 网络提供跟踪m s 位置的能力，维护通信的连续性。 g p r s 会话管理( 分组路由管理) 的功能主要是为分组数据在g p r s 无线接 入网、核心网和骨干网中传送提供有效的选路机制。 一 5 华中科技大学硕士学位论文 2 2g p r s 移动性管理要素 2 2 1 移动性管理要素 ( 1 ) m m 上下文 m m 上下文是指g p r s 用户在m s 和g s n 节点中存储的与移动性管理有 关的信息。每个用户只有一个m m 上下文。 ( 2 ) g m m 主要规程 g m m 主要规程如下： g p r s 附着规程：用于m s 的g p r s 业务的附着，附着有3 种类型：g p r s 附着、i m s i 已附着时的g p r s 附着以及联合g p r s i m s i 附着。当附着成功后， m s 和s g s n 在本地建立起m m 上下文。 g p r s 分离规程：即去附着过程，在分离过程完成之后，g m m 上下文被释 放。 鉴权与加密规程：网络利用该规程检验m s 提供的标识是否合法、对m s 提 供的参数计算新的g p r s 密钥，使网络设置加密模式和加密算法。 ( 3 ) 位置管理规程 该规程使m s 能检测何时进入一个小区或新的路由域( r a ) ，确定何时执行 周期路由更新。 2 3g p r s 会话管理要素 2 3 1 分组传送的一般过程 g p r s 分组传送有下列几个重要过程“2 】： l 、连接过程m s 在传送分组数据之前必须在m s 与网络之间建立起低 层的物理连接以及高层的g m m 连接和s m 连接。 物理连接( r r 连接) ：该连接是指在空中接口r l c m a c 层中两个r r 对 等实体之间的t b f ( 暂时数据块流) 。 g m m 连接：m s 向网络请求附着g p r s 。附着过程在m s 与s g s n 之间 建立逻辑链路，由g m m 控制为m s 分配一个t l l i ( i i 囱时逻辑链路标识) ， 一一 6 华中科技大学硕士学位论文 对用户终端进行鉴权和加密，从而激活g m m 上下文，完成g m m 连接。 s m 连接：m s 请求激活p d p 上下文，作为传送分组数据路由的上下文。 p d p 上下文激活后，建立g p r s 会话，即可进行m s 收发分组数据。 2 、位置更新过程在会话过程中，网络不断跟踪m s 位置，就执行位 置管理功能，以保持会话的连续性。当m s 进入一个新的小区时，如新小区与 原小区都在同一个r a 内，则执行小区更新过程：如r a 发生变化，则执行r a 更新过程。 3 、选路过程无论m s 移动到g p r s 网络的任何位置，网络都可以利 用隧道技术和封装技术为m s 的分组数据传送进行有效地选路。 4 、分离过程当m s 分组传送结束时，请求去活p d p 上下文并从g p r s 网络分离m s 。 2 3 2 分组路由管理要素 2 3 2 1 静态和动态p d p 地址 p d p ( 分组数据协议1 是外部p d n 网与g p r s 接口所用的网络协议。p d p 地 址是g p r s 用户的网络层地址，与标准的网络层地址( 如：i p v 4 地址、i p v 6 地 址、x 1 2 1 地址) 建立了l 临时或永久性的关联。p d p 地址可以有3 种方式分配 给m s ： 静态p d p 地址：h p l m n ( h o m ep l m n ) 将一个p d p 地址永久性地分配 给m s ； 动态h p l m np d p 地址：当激活一个p d p 上下文时，h p l m n 才将一个 p d p 地址临时分配给m s ； 动态v p l m n ( v i s i tp l m n ) p d p 地址：当激活一个p d p 上下文时，v p l m n 才将一个p d p 地址临时分配给m s 。 2 3 2 2p d p 上下文 任何一个p d p 地址都是由m s ，s g s n 和g g s n 中的一个独立的p d p 上下 文来描述的。p d p 上下文是在m s 和g s n 节点中存储的与s m 有关的信息。 7 华中科技大学硕士学位论文 这些信息也可以分为预订信息和位置信息两类。其中位置信息为分组数据在 g p r s 无线接入网、核心网和骨干网中选路提供路由信息。 一个用户可以有多个p d p 上下文，这是因为g p r s 允许用户同时享受多 种不同类型的数据服务。用户的所有p d p 上下文都联系到该用户的唯一m m 上下文。 p d p 上下文有两种存在状态：激活状态和去活状态。p d p 上下文的状态反 映了它所描述的p d p 地址是否可进行数据传输。 2 3 2 3 a p n 的选择规则与映射 在g p r s 核心网中，a p n ( a g c e s sp o i n tn a m e ) 是所使用的g g s n 的参考名， 同时用来标识所接入的外部网络。在p d p 上下文激活过程中，当m s 向s g s n 发出激活p d p 上下文请求时，s g s n 则依据a p n 选择规则选择一个a p n 。该 规则是一个复杂的判决树。s g s n 根据m s 的3 个请求参数( p d p 类型、p d p 地 址、a p n ) 与h l r 中相应的3 个预订参数比较判断【9 】。 s g s n 以所选择的a p n 询问d n s 服务器，由d n s 映射得到g g s n 的i p 地址；同时s g s n 向该g g s n 发送建立p d p 上下文请求消息，以在s g s n 与 g g s n 之间建立隧道。 2 3 2 4s m 规程 s m 对g p r sp t p ( 点到点) 数据业务的连接进行管理。s m 包含两类规程： 一是已标识的p d p 上下文激活、修改和去活规程：二是匿名( a a ) p d p 上下文 激活与去活规程。前者须在g m m 上下文建立之后执行( 在g p r s 附着过程中， s g s n 会为m s 建立移动性管理上下文，即m m 上下文) ，而后者无须g m m 上下文建立。 s m 的霞要p d p 流程如下： 1 ) 移动台发起的p d p 上下文激活 p d p 上下文激活的过程就是在m s 矛i 网络之间针对特定n s a p i ) z 的q o s 要求 建立p d p 上下文。这个过程既可以由m s 主动发起也可以由网络侧主动发起。图 华中科技大学硕士学位论文 2 2 8 t 描述t p d p i 下文激活的流程，每个步骤都有详细说明。 图22m s 发起的p d p 上下文激活流程 ( 】) 用户向s o s n 发送激活p d p 上下文请求( a c t i v a t ep d pc o n t e x tr e q u e s t ) 消息 r 包含参数n s a p i 、7 1 、p d pl y p e 、p d pa d d r e s s 、a p n 、q o sr e q u e s t e d 、p d p c o n f i g u r a t i o no p t i o n s ) 。其中： 。p d pa d d r e s s 是g p r s 用户的网络层地址，与标准的网络层地址f 如：i p v 4 地 址、i p v 6 地址、x 1 2 1 地址) 建立了临时或永久性的关联。在这里空的p d p a d d r e s s 表示m s 请求网络为它分配一个动态p d p 地址。 在g p r s 核心网中，a p n 是所使用的g g s n 的参考名，同时用来标识所接 入的外部网络。 这里的q o s 表明用户期望的q o s 。 协议配置选项f ：p d pc o n f i g u r a t i o no p t i o n s ) 用来向g g s n 请求可选的p d p 参数。 ( 2 ) 安全验证过程。 ( 3 ) s g s n 依据m s 提供的p d 尸t y p e ，p d j da d d r e s s ，a c c e s sp o i n tn a m e 等信息 依据一定规则决定是否接受激活请求。s g s n 会依据a p n 选择规则选择一个 a p n 。该规则是一个复杂的判决树( 见g s m 0 3 6 0 的附录a ) 。s g s n 有权拒绝 激活请求，并向用户发送a c t i v a t ep d pc o n t e x tr e j e c t ( t l ，s mc a u s e ) ；稍息。如 果s g s n 决定接受激活请求，则用n s a p i ( m s 提供) 和i m s i ( m m 上下文提 供) 为诸求的上下文创建g t p 隧道标识符( t i d ) 。之后， 如果m s 请求一个动态p d pa d d m s s ，则s g s n 让g g s n 分配一个动态 华中科技大学硕士学位论文 地址。 s g s n 依据负载情况和用户请求的q o s 等对q o s 进行协商。 s g s n 以所选择的a p n 询问d n s 服务器，由d n s 映射得到g g s n 的i p 地址；同时s g s n 向该g g s n 发送建立p d p 上下文请求消息( p d j pt y p e ，j p d p a d d r e s s ，a c c e s sp o i n tn a m e ，q o sn e g o t i a t e d ，t i d , m s l s d n , s e l e c t i o nm o d e ， p d pc o n f i g u r a t i o no p t i o n s ) g g s n 在其p d p 上下文表中创建新的入口，产生计费号。新的入口将允许 g g s n 在s g s n 和外部的p d p 网络间传送数据。 g g s n 可对q o s 作进一步的限制。若从s g s n 得到q o s 要求无法满足，则 g g s n 有权拒绝s g s n 的激活上下文请求。 g g s n 发送创建上下文响应( c r e a t e p d p c o n t e x t r e p o n s e ) 消息给s g s n ( t i d , p d p a d d r e s s ，b b p r o t o c o l ，r e c o r d i n g r e q u i r e ，q o s n e g o t i a t e d p d pc o n f i g u r a t i o n o p t i o n s ，c h a r g i n g l d ，c a u s e ) 。 ( 4 ) s g s n 在其p d p 上下文中加入n s a p i 和相应的g g s n 地址。若m s 请求分 配的是动态p d p 地址，则从g g s n 得到的动态p d p 地址也一并加入p d p 上下 文。s g s n 依据q o s 协商选择无线优先级( r a d i op r i o r i t y ) ，然后返回激活上 下文接受消息( a c t i v a t ep d pc o n t e x ta c c e p t ) 给m s ( p d pt y p e 、肋pa d d r e s s 、 t i 、q o s n e g o t i a t e d 、r a d i o 丹f o 哟，、p d pc o n f i g u r a t i o no p t i o n s ) 。至此，s g s n 开始能够在g g s n 与m s 间发送p d u 并产生计费。 ( 5 ) m s 收到请求接受消息后，进入p d p 激活态。依据得到的q o s 以及无线优 先级参数中确定的l l cs a p i 启动逻辑链路建立流程。若所得到的q o s 参数 与请求的不符，m s 或者接受，或者启动去活流程。同样的，若m s 不支持网 络选定的l l cs a p i ，则启动去活流程。 2 1 网络侧发起的p d p 上下文激活 网络请求发起流程由g g s n 启动。当g g s n 收到p d pp d u 时，g g s n 检查该 地址的p d p 上下文是否建立，若否，则启动上下文激活流程。 i 成功的流程( 如图2 3 所示) 1 0 华中科技大学硕士学位论文 m ss ( s nh i 且g ( 矗n 1p d p p d u 毛s e n dr o u t e i n gi n t) f o r g p r s 一 2s e n dr o u t e i n g 也i) f o r 凹j 堪a c l p d u n o t i f i c a t i o n1, e q u e s t 3p d u n o t i f i c a t i o nie s p o n s e 一 4 7r e q u e s tp d p c o n l：皿a c t i v a t i o n 一 5 p d p2 0 n t e x ta c t i v a t i o np r) c e d u r e 。 图2 3网络请求发起的檄活流程 ( 1 ) 当收到p d pp d u 时，g g s n 决定是否启动激活流程。 ( 2 ) g g s n 向h l r 询问是否可以服务，h l r 分析i m s i 后将给予回应。 ( 3 ) g g s n 发通知请求( 1 m s l , p d pt y p e ，p d pa d d r e s s ) 消息给s g s n 。s g s n 回应以通知响应消息，表明它将请求m s 激活p d p 上下文。 ( 4 ) s g s n 向m s 发送请求激活上下文消息( t , 尸d j pt y p e ，p d pa d d r e s s ) ， 同 时启动定时器t 3 3 8 5 。 ( 5 ) m s 启动p d p 上下文激活流程，后续步骤与m s 发起的激活流程相同。 i i 失败的处理流程 如果g g s n 请求的p d p 上下文未能建立：若失败发生在s g s n 向m s 请求 激活上下文之前，s g s n 发送通知响应( c a u s e ) 给g g s n ；反之，s g s n 发送 p d u 通知响应拒绝请求( i m s lp d 尸t y p e ，p d p a d d r e s s , c c l f d s e ) 给g g s n 。g g s n 应根据返回的失败原因进行相应的操作，防止对h l r 进行不必要的访问。 3 1p d p 上下文修改 上下文修改流程如图2 4 所示 1 l 华中科技大学硕士学位论文 图2 4p d p 上f 文修改流程 h l r 发送插入用户数据消息( i m s i 、g p r ss u b s c r i p t i o nd a t a ) 给s g s n ，在“新 的q o s 与q o s 协商参数不同”或“无线优先级( r a d i op r i o r i t y ) 改变”的情况下 s g s n 可能发起上下文修改流程： 上下文修改流程由h l r 触发，由s o s n 决定发起。s g s n 可直接启动p d p 上下文修改流程或在移动性管理信令中通知m s 。具体过程如下： ( 1 ) s g s n 发送更新p d p 上下文请求( t i d , q o sn e g o t i a t e d ) 消息给g g s n 若 g g s n 收到的q o s 协商参数与待修改的p d p 上下文不符，则g g s n 拒绝更 新请求。o o s 参数由g g s n 配置。 ( 2 ) g g s n 根据兼容性和当前负载对q o s 参数进行限制，存储协商的q o s 参数， 然后返回s g s n 以更新p d p 上下文响应消息仃q o s n e g o t 胁w d ) 。 ( 3 ) s g s n 发送修改p d p 上下文消。k 氡( t zq o sn e g o t i a t e d , r a d i op r i o r i t yl e v e o 给 m s 。 ( 4 ) m s 给s g s n 发修改p d p 上下文接受消息对修改进行确认。若m s 不接受 新的参数协商，则会启动去活流程。 4 ) 移动台发起的p d p 上下文去活 p d p 上下文的去活可以由m s 发起也可以由网络测发起。 m s 发起的去活流程如图2 5 f 8 】所示。 1 2 华中科技大学硕士学位论文 图2 5m s 发起的p d p 上一f 文去活流程 ( 1 ) m s 发送去活p d p 上下文( ”) 消息给s g s n 。 ( 2 ) 安全验证，验证的法则在g s m 0 3 6 0 有详细规定。 ( 3 ) s g s n 发送释放p d p 上下文请求消息( 册) 给g g s n 。g g s n 释放相应的p d p 上下文，同时返回释放上下文响应消息( t i d ) 。若m s 使用的是动态地址，则g g s n 将释放此地址。 ( 4 ) s g s n 返回去活p d p 上下文接收消息( ) 给m s 。 5 1 网络侧发起的p d p 上下文去活 ( 1 ) s g s n 发起的去活流程如图2 6 所示。 s g s n 发送删除p d p 上下文请求消息( t i d ) 给g g s n 。g g s n 删除相应的p d p 上下文，同时返回删除p d p 上下文响应( 7 ) 。若m s 使用的是动态地址， 贝i i g g s n 将释放此地址。s g s n 也可不等待g g s n 的响应就直接向m s 发送去 活上下文请求消息。 s g s n 发去活p d p 上下文请求( t 1 ) 消息给m s ，m s 移去p d p 上下文，返回去 活请求接受消息( 吖) 给s g s n 图2 6s g s n 发起的去活流程 一一 1 3 华中科技大学硕士学位论文 ( 2 ) g g s n 发起的去活流程 g g s n 发起的去活流程如图2 7 所示 图27g g s n 发起的去活流程 g g s n 向s g s n 发送删除p d p 上下文请求消息( t i d ) 。 s g s n 向m s 发送去活p d p 山下文请求消息( t 1 ) ，m s 移去p d p 上下文， 并返回请求接受消息( t 1 ) 。 s g s n 向g g s n 发送删除p d p 上下文响应消息( t i d ) 。g g s n 移去相应的p d p 上下文。若m s 使用的是动态地址，g g s n 将释放此地址。s g s n 无需等待m s 的 响应就可向g g s n 发送删除上下文响应消息。 6 ) 匿名p d p 上下文的激活、去活( 略) 2 3 2 5s m 状态 网络侧( s g s n ) s m 共有五种状态，如图4 1 所示，图中还反映了状态转 移间的转移和转移条件3 】。 1 4 华中科技大学硕士学位论文 倒4 1 网络侧s m 状态图( 概图) 我们对这五种状态的解释如下： p d p i n a c t v e ：该状态表示无p d p 上下文未被激活。此时若m s 发起p d p 激 活请求并成功，s m 转到a c t i v e 状态；若网络发起激活上下文请求，s m 转 移到p d p a c t i v e p e n d i n g 状态，并在此状态下等待m s 发起激活请求。 p d p a c t i v e p e n d i n g ：该状态存在于网络发起p d p 上下文激活而m s 尚未发 起激活请求时。此时若m s 发起激活上下文请求并成功，s m 状态转移至l j p d p a c t i v e 。 p d p i n a c t i v e p e n d i n g ：该状态存在于网络发起p d p