MS的gprs状态

1、GPRS概述 　　
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称，它是一种基于分组交换传输数据
的高效率方式。GPRS将深刻地改变终端用户使用移动数据计算的体验。GPRS最显著的优点就是能够提
供比现有GSM网9.6kbit/s 更高的数据率，可达170kbit/s。巨大的吞吐量改变了单一的面向文本的无
线应用，使得包括图片、话音和视频的多媒业务成为现实。移动用户再也不必通过拨号专门的ISP
(Internet Service Provider)来收发E-mail和浏览web页，GPRS提供了无缝、直接的Internet网连接。
GPRS支持X.25协议和对Internet具有深远影响的IP协议。对于GSM网现有电路交换数据业务(CSD)和短
消息业务(SMS)来说，GPRS是一种补充而不是替代。GPRS根据用户需要灵活地动态分配无线资源， 从
而实现多用户共享，提高频率利用率。同时计费也将由传统的按时方式改为根据用户数据的传输量来
计费。GPRS不仅被欧洲的第二代移动通信系统GSM支持，同时也被北美的IS－136支持。它的高数据率
能够提供第三代中的部分多媒体业务且在时间进程上提前几年，并且当第三代真正到来的时候，对于
那些没有第三代经营权的运营商来说，GPRS仍不失为一种竞争业务，因此GPRS被认为是第二代移动通
信系统向第三代演进的重要一步，目前几大电信公司如Nokia、Motorola、Simens等都在积极参与
GPRS的提供。

2、GPRS的逻辑结构
　　

GPRS从逻辑上来说，可以在GSM网络结构中增添两个新的网络节点来实现。这两个节点是： 　　
* GPRS业务支持节点(Serving GPRS support node，SGSN)； 　　
* GPRS网关支持节点(Gateway GPRS support node，GGSN)。 　　
GSM标准03.60对新增节点之间及新增节点与GSM网原有节点之间的接口进行了新的定义，如图1所示。 　　

支持节点GSN(GPRS Support Node)具有支持GPRS的全部功能。在一个PLMN中允许有多个GSN。

分组数据网络对 PDP(Packet Data Protocol)的地址进行分析后从GGSN接入GPRS网。GGSN负责存储已
经激活(attached)GPRS业务的用户的路由信息，并能根据该信息将PDUs(Protocol Data Units) 通过
隧道(tunnel)技术发送到MS的当前注册点，也就是SGSN。GGSN可以通过Gc接口(如果存在) 从HLR查询
该移动用户当前的位置信息。GGSN是PDN(Packed Data Network)与支持GPRS的GSM PLMN互联的第一个
节点(即Gi参考点由GGSN支持)。

SGSN是当前正在为MS提供业务的节点(即Gb接口由SGSN支持)。在激活GPRS业务时，SGSN负责与MS建立
移动性和安全保密性的有关信息。在PDP信息被激活时，SGSN负责与GGSN建立路由的PDP信息。 　

SGSN与GGSN的功能既可以由一个物理节点全部实现，也可以在不同的物理节点上分别实现。它们都应
有IP路由功能，并能与IP路由器相连。当SGSN与GGSN位于不同的PLMN时，通过Gp接口互联。Gp接口具
有Gn接口的全部功能以及PLMN之间相互通信所需的安全功能。通过Gs接口，SGSN可以向MSC／VLR传送
MS的位置信息，并能收听来自MSC／VLR的寻呼请求。

3、GPRS中的移动性管理(MM，Mobility Management)功能
GPRS的MM功能包括激活、去活、安全保密、位置管理、用户管理等。对GPRS用户的移动性管理体现为
MS在三种MM状态之间的相互转换。这三种状态是：空闲(idle)、守候(standby)、准备(ready)。某一
时刻的MS总是处于三种状态之一。



空闲状态下，用户尚未激活GPRS的移动性管理。MS与SGSN中还没有存储用户的有效位置信息或路由信
息，此时不执行与用户有关的任何移动性管理，MS不能接收除PTM－M(Point To Mu ltipoint－Mult_
icast)以外的任何消息。当MS向SGSN发起激活请求并被接受后，MS就转入准备状态，此时MS可以收发
PDP(Packet Data Protocol)PDUs，可以接收PTM－M和PTM－G(Point To Multipoint－Group)消息。
准备状态下，不管有没有为用户分配无线资源，即使没有数据发送，都应始终维持MM联系。有一个专
门的定时器有用于监测准备状态下的活动，当定时满时，MS转入守侯状态。MS向SGSNA发出去活 GPRS
的请求并被接受后，MS转入空闲状态。

守侯状态下，MS与SGSN已经为用户的IMSI(International Mobile Station Identity)建立了 MM联系
(context)。此时MS可以接收PTM－M和PTM－G数据，也可以接收寻呼PTP或PTM－G的消息和信令以及由
SGSN发送的寻呼CS(Circuit Switched)业务的消息。但是MS不能收／发PTP数据以及传送PTM－G数据。
当MS对寻呼消息做出响应时，MS转入准备状态，而SGSN在收到MS返回的寻呼响应时转入准备状态。 　

MS中存储的MM信息有IMSI、MM状态(空闲、准备或守侯)、P－TMSI(Packet Temporary Mobile Subsc_
riber Identity)、P－TMSI签名(用于身份验证、当前路由区(RA)、当前小区识别(CI)、 当前使用的
密钥Kc、密钥序列号CKSN、加密算法、PDP信息等。MSC／VLR中存储IMSI、SGSN编号。HLR存储IMSI、
MSISDN、SGSN编号、SGSN地址、GGSN列表、PDP信息等。SGSN存储IMSI、MM状态、P－TMSI、 P－TMSI
签名、IMEI(International Mobile Equipment Identity)、MSISDN、RA、CI、Kc、CKSN、加密算法、
PDP信息等。

移动管理的协议由三部分构成，它们是Um接口采用的LLC和RLC／MAC协议，SGSN和HLR(Gr)之间，SGSN
和EIR(Gf)之间采用的MAP协议，SGSN和MSC／VLR(Gs)之间的BSSAP＋协议。

下面重点介绍一下MM中的激活过程和位置管理过程。

(1)激活过程 　　
    ①MS向新SGSN发送激活请求消息，消息中包括P－TMSI＋旧的RAI(没有可用的P－TMSI时用IMSI)、
CKSN、激活类型(只激活GPRS、IMSI已被激活的情况下激活GPRS、GPRS／IMSI联合激活三者之一)、DRX
参数、旧P－TMSI签名。 　　

    ②新SGSN向旧SGSN发送身份认证请求消息(P－TMSI、旧RAI、旧P－TMSI签名)，以获取MS的IMSI。
旧SGSN回送认证响应消息(IMSI，鉴权三参数组)，如果旧SGSN不能认证MS，将回送相应的出错原因。 　　

    ③如果新、旧SGSN都无法认证MS，那么新SGSN将向MS发送认证请求消息(认证类型=IMSI)， MS回
送响应消息(IMSI)。 　　

    ④MS、新SGSN、HLR之间进行保密鉴权。 　　

    ⑤MS、新SGSN、EIR之间进行IMEI检查。 　　

    ⑥如果是初次激活或者再次激活时SGSN编号已改变(比较上次而言)，SGSN要通知HLR。由新 SGSN
向HLR发送位置更新消息(SGSN编号、SGSN地址、IMSI)；HLR向旧SGSN发送位置消除消息 (IMSI，消除
类型)；旧SGSN应答(IMSI)；HLR向新SGSN发送插入用户数据消息(IMSI，GPRS用户数据)；新SGSN检查
MS在新RA的合法性，如果MS是局部受限用户而不允许在新RA激活，则新SGSN向HLR返回应答(IMSI，
SGSN区域受限)，拒绝激活请求。如果是其他原因不允许激活，则返回HLR的是应答(IMSI，原因)。如
果MS经检查合法，则返回应答(IMSI)；HLR向新SGSN回送位置更新应答。 　　

    ⑦如果第①点中的激活类型为后两者(IMSI已被激活的情况下激活GPRS、GPRS／IMSI联合激活)，
当SGSN与MSC／VLR之间的Gs接口存在时，要更新VLR。VLR的编号从RA获取。新SGSN向新MSC／VLR发送
位置更新请求消息(新LAI、IMSI、SGSN编号，位置更新类型)；新VLR向HLR请求位置更新(IMSI，新
VLR)；HLR通知旧VLR消除位置信息(IMSI)；旧VLR对HLR应答(IMSI)； HLR向新MSC／VLR发送插入用户
数据消息(IMSI，GSM用户数据)；新VLR应答HLR(IMSI)。这时新MSC／VLR向新 SGSN发送位置更新接受
的响应(VLRTMSI)。 　　

    ⑧新SGSN向MS发送激活接受消息(P－TMSI，VLRTMSI，P－TMSI签名)。 　　

    ⑨MS向新SGSN回送激活完成消息(P－TMSI，VLRTMSI)。 　　

    ⑩新SGSN向新MSC／VLR发送TMSI再分配完成消息(VLRTMSI)。

(2)位置管理过程 　　
MS将接收到的CI、RAI与其存储的CI、RAI进行比较，如发现不同，则要发起位置更新请求。当MS处于
准备状态时，CI改变时要发起小区更新请求。当MS处于守侯状态时，它只能发起RA更新请求，而在同
一RA内CI改变时，不能发起更新请求。RA更新分为SGSN内部RA更新与SGSN之间的RA更新两种。这里介
绍较为复杂的SGSN之间的RA更新。 　　

    ①MS向新SGSN请求RA更新(旧RAI，旧P－TMSI签名，更新类型)。 　　

    ②新SGSN向旧SGSN发送获取MS的MM和PDP信息的请求(旧RAI，TLLI，旧P－TMSI签名，新 SGSN 地
址)，旧SGSN响应。 　　

    ③MS、新SGSN、HLR之间进行安全保密验证。 　　

    ④新SGSN通知旧SGSN已经准备好接收被激活的PDP信息。 　　

    ⑤旧SGSN将滞留的分组单元转发给新SGSN。 　　

    ⑥新SGSN向GGSN发送PDP更新请求(新SGSN地址、TID(Tunnel Identifier)、协商的QoS)，GGSN响
应(TID)。 　　

    ⑦新SGSN向HLR请求位置更新(SGSN编号、SGSN地址、IMSI)。 　　

    ⑧HLR通知旧SGSN取消位置(IMSI、取消类型)，旧SGSN响应(IMSI)。 　　

    ⑨HLR向新SGSN发送插入用户数据消息(IMSI、GPRS用户数据)，新SGSN响应(IMSI)。 　　

    ⑩HLR对新SGSN的位置更新请求进行应答(IMSI)。

    新SGSN向MS发送RA更新接受消息(P－TMSI、P－TMSI签名、收到的N－PDU编号)。 　　
    MS向新SGSN发送RA更新完成消息(P－TMSI、收到的N－PDU编号)。


4、结　论 　　
    GPRS是一种能够提供高速率数据的先进业务，它的运营实施将向提供多媒体业务的第三代移动通
信迈进一大步。移动通信中MS的位置总是在频繁变化，继而影响到对用户的管理、无线资源的分配、
通信连接的建立等，因此移动性管理(MM)是至关重要的问题，研究GPRS中的移动性管理意义深远。