第8章 GPRS网络中主要工作过程

第8章GPRS网络中主要工作过程

为了保证GPRS网络完成数据传输的功能，需要在各网元间交换信令信息。

本章主要介绍和移动性管理、会话管理相关的基本概念和主要工作过程，具体内容如下：

MM上下文、PDP上下文的概念； 位置区和路由区的关系；

GPRS移动台的移动管理状态及状态间转换；

GPRS系统中的小区选择与重选；

GPRS附着/去附着及实现过程；

GPRS路由区更新过程；

PDP状态和PDP地址；

PDP上下文激活/去激活及实现过程；

PDP上下文修改及实现过程。概述8.1GPRS移动台移动管理状态8.2GPRS系统中的小区选择与重选8.3GPRS附着/去附着8.4GPRS路由区更新8.5PDP上下文管理8.68.1概述

GPRS移动台的移动性管理主要包括GPRS附着/去附着、小区/路由区更新、路由区/位置区更新等过程。

通过附着/去附着过程，MS能够建立起与GPRS网络的连接，而当MS在GPRS网络中移动时，则通过小区/路由区更新过程保证自身的位置为网络所了解，所以每种移动性管理过程都不是孤立的。

GPRS会话管理包括PDP上下文激活/去激活、PDP上下文修改等过程，保证GPRS移动台准确地连接到外部数据网络。

1．MM上下文

2．PDP上下文

3．RA区

图8-1

LA和RA的示意图

图8-2

RAI的结构8.2

GPRS移动台移动管理状态

GPRS移动用户的移动管理（MM）状态在GPRS协议中的GMM层定义。

GPRS移动台的GMM特性由空闲状态（IDEL）、待命状态（STANDBY）和就绪状态（READY）体现，不同的状态具有不同的功能和信息。每个MS的MM状态由MS和SGSN管理，在MS和SGSN中状态间的转换稍有不同。

8.2.1

GPRS移动管理状态

1．IDLE状态 在IDLE状态下，表明移动台已经开机，但移动台没有附着在GPRS网络上，MS和SGSN上下文信息中没有移动台位置和路由信息，移动台无法识别GPRS网络，不能够执行与用户相关的移动管理过程。

如果移动台进入GPRS盲区时，也将进入IDLE状态。

2．STANDBY状态 在STANDBY状态下，移动台附着在GPRS网络上，并且和SGSN建立了MM连接，MS和SGSN中保存有与移动台IMSI相关的MM上下文信息。SGSN对MS的移动性管理停留在路由区（RA）层次上。

3．READY状态 在READY状态下，移动台和GPRS网络的分组传输正在进行之中或刚刚结束，此时SGSN具有在小区层次上对移动台进行移动管理的能力。

SGSNMM上下文信息中的位置信息为小区，因此它了解移动用户所在的小区信息。MS可以自主发起小区选择和重选过程，也可以由网络控制发起这个过程。

小区号以及RAC和LAC信息将包含在MS所发送的数据包中的BSSGP包头中。每次改变服务小区时，只需由SGSN发送小区更新消息即可。

4．与GMM状态相关的进程

8.2.2

GPRS移动管理状态间转换

图8-3

GPRS中MM状态间转换

1．从IDLE状态转为READY状态

2．从STANDBY状态转为IDLE状态（1）明确去附着（2）位置取消

3．从STANDBY状态转为READY状态

4．从READY状态转为STANDBY状态

5．从READY状态转为IDLE状态8.3

GPRS系统中的小区选择与重选

8.3.1

GPRS系统中的小区选择

1．小区选择 当移动台开机或从盲区进入覆盖区时，移动台将搜索PLMN允许的所有频点，并选择合适的小区驻留，这个过程称为小区选择。

GPRS和GSM的小区选择分别进行，GPRS小区选择算法和GSM是一样的，但是参数是GPRS系统专用的参数。

2．GPRS小区选择算法

GPRS小区选择算法采用与GSM网络相同的C1算法，即路径损耗准则。

8.3.2

GPRS系统中的小区重选

1．小区重选 与GSM网络不同，GPRS系统中不考虑切换的问题，对于MS的移动管理采用小区重选程序。

小区重选可以由移动台自主进行，也可以由网络控制来进行。MS通过监测服务小区和相邻小区的无线环境自主进行小区重选工作，而不必考虑网络拥塞、GPRS可用性、MS的支持能力和当前服务质量等因素。

通过网络对小区重选过程进行干预，将使MS的移动管理过程更加灵活高效。

小区重选模式由参数NETWORK_CONTROL_ORDER决定，该参数通过BCCH或PBCCH广播，有3种取值，分别对应NC0、NC1和NC2，相应的小区重选模式有以下三种。

（1）NC0（2）NC1（3）NC2

2．GPRS小区重选算法 小区重选算法一种是GSM系统已有的（C1，C2）准则，另一种为GPRS系统引入的小区重选算法（C1，C31，C32），所有这些算法都基于服务区和邻区的信号强度。

（1）C31算法（2）C32算法（3）小区重选原则

3．小区重选过程（1）自动小区重选（2）网络控制的小区重选

8.4

GPRS附着/去附着

8.4.1

GPRS附着过程 移动台进行GPRS附着后才能够获得GPRS业务的使用权。

也就是说，移动台如果通过GPRS网络接入因特网或查看电子邮件，首先必须使移动台附着GPRS网络，准确地说即与SGSN网元相连接。

在附着过程中，MS将提供身份标识（P-TMSI或者IMSI）、所在区域的路由区标识（RAI）以及附着类型。

GPRS附着完成后，MS进入READY状态，并在MS和SGSN中建立起MM上下文，之后MS才可以发起PDP上下文激活过程。附着类型包括GPRS附着和GPRS/IMSI联合附着两种。

1．GPRS附着过程

图8-4

GPRS附着过程

2.IMSI/GPRS联合附着过程

图8-5

MSI/GPRS联合附着过程

8.4.2

GPRS去附着过程 当移动台不再需要GPRS业务时，需要GPRS去附着过程，GPRS去附着过程可以由移动台或者网络发起，网络侧去附着过程又可分为SGSN发起和HLR发起两种类型。

如果执行了GPRS去附着过程，可以删除PDP上下文。

GPRS网络中去附着类型包括IMSI去附着、GPRS去附着和联合GPRS/IMSI去附着（仅由MS发起）等3类。

GPRS附着的MS可以通过发送去附着信息到SGSN请求IMSI去附着或者IMSI/GPRS联合去附着。而未附着GPRS的用户则通过A接口发起IMSI去激活过程。

1．MS发起的去附着过程

图8-6

MS发起的去附着过程

2．网络发起的去附着过程（1）SGSN发起的去附着过程

图8-7

SGSN发起的去附着过程

（2）HLR发起的去附着过程

图8-8

HLR发起的去附着过程

8.5

GPRS路由区更新 当GPRS移动台长期驻留在某个路由区或者检测到新的路由区时，移动台将发起路由区（RA）更新过程。

路由区更新过程包括周期性路由区更新过程、同一SGSN内部的路由区更新过程、不同SGSN之间的路由区更新过程和RA/LA联合更新过程等。

1．同一SGSN内的路由区更新

图8-9同一SGSN内的路由区更新过程

2．不同SGSN间的路由区更新

图8-10不同SGSN间路由区更新过程8.6

PDP上下文管理

8.6.1

GPRS系统中的会话管理

GPRS系统中的会话管理层负责MS和SGSN间的PDP上下文管理，前提是针对移动台的GMM上下文已建立，否则GMM层必须先建立GMM上下文。

所有的会话管理层处理的PDP上下文过程需要无线接口已建立了TBF连接。移动台只有在待命状态或就绪状态下才能使用PDP上下文的功能。

会话管理程序是指GPRS移动台连接到外部数据网络的处理程序。会话管理程序主要包括PDP上下文的激活、去激活和修改，还包括匿名接入时PDP上下文的去激活。

匿名接入是指移动用户可以不经鉴权加密程序与特定的主机交换分组数据，主机可以通过支持的互联互通协议来寻址，匿名接入发生的资费应由被叫支付。

1．PDP状态

图8-11

PDP状态

2．PDP地址

PDP地址通常即指IP地址，主要有两种类型，一种为静态地址，另一种为动态地址。

MS与外部数据网互通时需经过GGSN，GPRS网内MS与MS通信也要经过GGSN，数据业务利用GGSN来分配PDP地址。

8.6.2

PDP上下文激活/去激活

1．PDP上下文激活（1）由MS发起的上下文激活

图8-12

MS发起的上下文激活

（2）由网络发起的上下文激活

图8-13网络激活PDP上下文过程

2．PDP上下文去激活

PDP上下文的去激活是指删除移动台和网络间已经存在的PDP上下文，结束一个分组数据业务，释放移动台和网络间的逻辑链路。

PDP上下文的去激活过程可以由MS、SGSN或GGSN发起，分别如图8-14、图8-15、图8-16所示。（1）由MS发起的上下文去激活

图8-14

MS发起的PDP上下文去激活

（2）由网络发起的上下文去激活 ①SGSN发起的去激活

图8-15

SGSN发起的PDP上下文去激活

②GGSN发起的去激活

图8-16

GGSN发起的PDP上下文去激活

8.6.3

PDP上下文修改 在PDP上下文激活过程中，PDP上下文修改过程可以用来修正协商的QoS等级，改变无线优先权，也可以由GGSN用来修改MS的PDP地址。

PDP上下文修改过程可以由MS、SGSN和GGSN发起，分别如图8-17、图8-18、图8-19所示。

1．SGSN发起的上下文修改

图8-17

SGSN发起的PDP上下文修改

2．MS发起的上下文修改

图8-18

MS发起的PDP上下文修改

3．GGSN发起的上下文修改

图8-19

GGSN发起的PDP上下文修改

小结（1）GPRS的移动性管理主要包括GPRS附着/去附着、小区/路由区更新、路由区/位置区更新等过程。

通过附着/去附着过程，MS能够建立起与GPRS网络的连接，而当MS在GPRS系统中移动时，则通过小区/路由区更新过程保证自身的位置为网络所了解；GPRS会话管理包括PDP上下文激活/去激活、PDP上下文修改等过程。

保证GPRS移动台连接到外部数据网络。GPRS主要工作过程中用到的基本概念有MM上下文、PDP上下文和RA区等。

（2）GPRS移动台的GMM特性由空闲状态（IDEL）、待命状态（SANDBY）和就绪状态（READY）体现，不同的状态具有不同的功能和信息，每个MS的MM状态由MS和SGSN管理，在MS和SGSN中状态间的转换稍有不同。

（3）当移动台开机或从盲区进入覆盖区时，移动台将搜索PLMN允许的所有频点，并选择合适的小区驻留，这个过程称为小区选择。

GPRS和GSM的小区选择分别进行，GPRS小区选择算法和GSM是一样的，但是参数是GPRS系统专用的参数。如果移动台的服务小区不存在PBCCH信道，移动台将监听BCCH信道的信息，与GSM网络的小区选择算法完全相同。

（4）与GSM网络不同，GPRS系统中不考虑切换问题，对于MS的移动管理采用小区重选程序。小区重选可以由移动台自主进行，也可以由网络控制来进行。

MS通过监测服务小区和相邻小区的无线环境自主进行小区重选工作，而不必考虑网络拥塞、GPRS可用性、MS的支持能力和当前服务质量等因素。

小区重选模式参数通过BCCH或PBCCH广播，有3种取值，相应的小区重选模式有三种。GPRS系统引入的小区重选算法（C1，C31，C32）都基于服务区和邻区的信号强度。

（5）移动台进行GPRS附着后才能够获得GPRS业务的使用权。在附着过程中，MS将提供身份标识（P-TMSI或者IMSI）、所在区域的路由区标识（RAI）以及附着类型。

GPRS附着完成后，MS进入READY状态，并在MS和SGSN中建立起MM上下文，之后MS才可以发起PDP上下文激活过程。附着类型包括GPRS附着和GPRS/IMSI联合附着两种。

（6）当移动台不再需要GPRS业务时，需要GPRS去附着过程，GPRS去附着过程可以由移动台或者网络发起，网络侧去附着过程又可分为SGSN发起和HLR发起两种类型。

如果执行了GPRS去附着过程，可以删除PDP上下文。GPRS网络中去附着类型包括IMSI去附着、GPRS去附着和联合GPRS/IMSI去附着（仅由MS发起）等3类。

（7）当GPRS移动台长期驻留在某个路由区或者检测到新的路由区时，移动台将发起路由区（RA）更新过程。

路由区更新过程包括周期性路由区更新过程、同一SGSN内部的路由区更新过程、不同SGSN之间的路由区更新过程和RA/LA联合更新过程等。

（8）GPRS系统中的会话管理层负责MS和SGSN间的PDP上下文管理，前提是针对移动台的GMM上下文已建立，否则GMM层必须先建立GMM上下文。

所有的会话管理层处理的PDP上下文过程需要无线接口已建立了TBF连接。移动台只有在待命或就绪状态下才能使用PDP上下文的功能。会话管理程序主要包括