移动性管理

3.2.3 移动性管理
3.2.3.1 路由区的划分
前面已提到，在GPRS中是按路由区（RA）来进行位置管理的。

路由区是位置区的子集，即一个位置区可以作为一个路由区，也可进一步划分为几个路由区。

每个路由区都只有一个SGSN对其提供服务。

3.2.3.2 移动性管理状态
GPRS的移动性管理的功能主要是依靠MS、SGSN、HLR结合相应用户的MM上下文来配合实现的。

移动性管理有下述三种状态：
●空闲状态：用户未附着到GPRS上，MS和SGSN中的MM上下文没有有效内容且不执行移
动性管理，MS只能接收PTM-M数据，不能收发PTP和PTM-G数据，也不能被寻呼。

●待命状态：用户附着在GPRS上，MS和SGSN中的MM上下文已建立，可在RA的层次上进
行移动性管理。

✓MS：可接收PTM-M、PTM-G数据以及寻呼消息，但不能发送和接收PTP数据，也不能发送PTM-G数据。

✓SGSN：可接收MT PTP或PTM-G数据，然后向MS发出寻呼，寻呼应答后转入准备就绪状态。

●准备就绪状态：可在小区的层次上进行移动性管理。

✓MS：可发送和接收PTP数据；可接收PTM-M和PTM-G数据。

✓SGSN：不能对该MS进行GPRS寻呼，但可经GPRS对该MS进行其他业务（如CS）的寻呼。

MS、SGSN在不同事件的触发下，在这三种状态之间进行转换。

如上所述，每种状态对应了一种确定的功能级以及一系列相关信息，这些状态及相关信息就组成了MM上下文，在MS和SGSN中进行维护和控制。

一个用户（或IMSI）对应唯一的一个MM上下文。

3.2.3.3 移动性管理的协议配置
如图3－4所示，在空中接口Um处，采用GMM/SM（GPRS移动性管理和进程管理）协议来实现移动性管理规程。

GMM/SM协议分布在MS和SGSN中，利用其下层的LLC 和RLC/MAC 协议来支持消息传送。

在网络侧，SGSN和HLR之间（Gr接口）以及SGSN和EIR之间（Gf接口）将采用MAP 协议来支持移动性管理规程；在SGSN和MSC/VLR之间的可选接口Gs上，采用BSSAP+协议来支持移动性管理。

3.2.3.4 移动性管理的主要功能及流程
（1）接入控制与安全性
GPRS的移动性管理规程通常与登记、用户鉴权、标识校验、加密等接入控制与安全性管理等一起执行。

●登记
当MS需要接入GPRS时，首先需要进行登记，从而将用户的IMSI与用户的PDP地址、相应的SGSN IP地址和SS7编号等相互关联起来。

GPRS的登记过程由MS、SGSN和HLR配合完成，以下是一个登记过程示例：
1)MS：向SGSN发出附着请求（IMSI等）；
2)SGSN：通知HLR进行位置更新（IMSI、SGSN IP地址和SS7编号等）；
3)HLR：如“位置管理”一节所述进行位置更新，并向SGSN返回确认；
4)SGSN：向MS返回确认，完成登记过程。

●用户鉴权
GPRS的鉴权过程与原GSM的相似，但该过程是由MS、SGSN和HLR来执行的：
1)SGSN：向HLR发出发送鉴权信息（IMSI）；
2)HLR：返回鉴权信息确认（包含鉴权Triplets：RAND、SRES和Kc）；
3)SGSN：向MS发出鉴权请求（RAND、CKSN、加密算法）；
4)MS：返回鉴权响应（SRES），完成鉴权过程。

ck
图3－6 鉴权流程
●P-TMSI的分配
P-TMSI由SGSN分配：
1)SGSN：向MS发出P-TMSI重新分配命令消息（新P-TMSI，P-TMSI签名，RAI）；
2)MS：向SGSN返回P-TMSI重新分配完成消息。

注：P-TMSI签名是一个与P-TMSI相关的可选参数，用于附着和位置更新等规程。

●标识校验
IMEI校验规程与原GSM相似，只是由SGSN代替MSC：
1)SGSN：向MS发出标识请求（标识类型）；
2)MS：向SGSN返回标识响应（移动标识）；
3)SGSN：如果需要校验IMEI，则向EIR发出校验IMEI（IMEI）消息；
4)EIR：向SGSN返回校验IMEI确认（IMEI）。

图3－8 标识校验流程
加密
GPRS的加密是在SGSN和MS之间的LLC层实施的，GPRS将采用新的加密算法。

（2）附着
MS在接入分组数据业务之前，必须先附着到GPRS上，当一个移动用户从一个路由区进入另一个新路由区时，其附着规程需完成移动性管理：
1)MS：向新SGSN发出附着请求（IMSI或P-TMSI与原RAI、级别标志、CKSN、附着类
型、DRX参数、原P-TMSI签名）；
2)新SGSN：向原SGSN发出标识请求（找ms位置）（P-TMSI、原RAI、原P-TMSI签名）；
3)原SGSN：
-如果MS在原SGSN中已知，则返回标识响应（IMSI、鉴权Triplets）；
-如果MS在原SGSN中未知，则返回错误原因；
4)新SGSN：如果未能从原SGSN获得MS的标识，则向MS发送标识请求（标识类型＝
IMSI）；
5)MS：返回标识响应（IMSI）；
6)执行鉴权，如上节所述；
7)校验IMEI（识别手机），如上节所述；
8)执行SGSN的位置更新，如果采用了Gs接口，还应执行MSC/VLR的位置更新，如“位
置管理”一节所述；
9)新SGSN：通知MS其附着请求被接受（P-TMSI, P-TMSI签名，无线优先权SMS等），
必要时给MS分配新的P-TMSI。

10)MS：返回附着完成消息（P-TMSI、VLR TMSI），完成附着规程。

11)新SGSN：向新MSC/VLR返回TMSI重新分配完成消息（VLR TMSI）。

图3－9 附着流程
（3）分离
当MS不使用GPRS时，可从GPRS分离。

分离GPRS有两种方式：
●明确分离：由网络或MS明确请求分离。

✓MS发起分离：
1)MS：向SGSN发出分离请求（分离类型、切断）；
2)SGSN：收到该请求后向GGSN发出删除PDP上下文请求（TID）；
3)GGSN：返回删除PDP上下文响应（TID）；
4)SGSN：向 MSC/VLR发出GPRS分离指示（IMSI）；并向MS发回分离接受确
认。

图3－10 MS发起的GPRS分离流程
网络发起分离：可以由SGSN或HLR发起。

-SGSN发起：
1)SGSN：
-向MS发出分离请求（分离类型）；
-向GGSN发出删除PDP上下文请求（TID）；
2)GGSN：返回删除PDP上下文响应（TID）；
3)SGSN：向MSC/VLR发出GPRS分离指示（IMSI）；
4)MS：返回确认。

SGSN发起的分离请求也可以要求MS在分离之后重新发起附着规程并激活PDP上下文。

图3－11 SGSN发起的GPRS分离流程
-HLR发起：
1)HLR：如果HLR希望从SGSN中删除一个用户的MM和PDP上下文，就可
向该SGSN发送一个位置取消（IMSI、取消类型）消息。

2)SGSN：
-收到该消息之后向MS发出分离请求（分离类型）；
-向GGSN发出删除PDP上下文请求（TID）；
3)GGSN：返回删除PDP上下文响应（TID）；
4)SGSN：向MSC/VLR发出GRPS分离指示（IMSI）；
5)MS返回分离确认；
6)SGSN向HLR返回位置取消确认（IMSI）。

图3－12 HLR发起的GPRS分离流程
●隐含分离：网络不通知MS就使之从GPRS分离，这一般在超出定时或因无线差错导致
链路断开的情况下出现。

（4）清除
SGSN将分离的MS的MM上下文和PDP上下文去激活之后，可以通过清除消息（IMSI）通知HLR；HLR将该MS的GPRS标志清除后，向SGSN返回确认消息。

图3－13 清除流程
（5）位置管理
MS可从广播的系统信息中得知当前所处的小区标识和路由区标识，通过将它们与存储在MS中的MM上下文中的小区标识和路由区标识相比较，MS可判断是否已进入一个新的小区或路由区，若是，则需要进行位置更新。

有以下几种情况：
●小区更新：如果MS检测到小区标识改变而路由区标识未改变，则进行小区更新。

1)MS：向SGSN发送任意一个包含其标识的消息，BSS为上述消息加上包含RAC和LAC
的小区全球标识(CGI)；
2)SGSN：保存上述小区更新信息，完成小区更新。

●路由区更新：如果MS检测到路由区标识改变或已到路由区更新周期，则进行路由区更新。

路由区更新有两种情况：
✓SGSN内的路由区更新：
1)MS：向SGSN发出路由区更新请求（包含原RAI、原P-TMSI签名、更新类型
等），BSS在其中加上包含RAC和LAC的小区全球标识(CGI)；
2)在MS和SGSN之间启动加密；
3)SGSN：更新该MS的MM上下文，必要时给它分配一个新的P-TMSI，然后向MS
返回路由区更新接受消息（P-TMSI、P-TMSI签名）；
4)MS：如果分配了新的P-TMSI，则应返回路由区更新完成消息（P-TMSI）。

图3－14 SGSN内的路由区更新流程
跨SGSN的路由区更新：
1)MS：向新SGSN发送路由区更新请求（包含原RAI、原P-TMSI签名、更新类
型等），BSS在其中加上包含RAC和LAC的小区全球标识(CGI)；
2)新SGSN：对MS确权后，向原SGSN发出SGSN上下文请求（原RAI、TLLI、原
P-TMSI签名、新SGSN地址），以获得该MS的MM上下文和PDP上下文；
3)原SGSN：返回SGSN上下文响应（MM上下文、PDP上下文、LLC确认）；
4)执行加密功能；
5)新SGSN：向原SGSN返回SGSN上下文确认；
6)原SGSN：在一定的定时期内将相关的N-PDU转发给新SGSN；
7)新SGSN：向GGSN发出更新PDP上下文请求（新SGSN地址、TID、商定的QoS）；
8)GGSN：返回更新PDP上下文响应（TID）；
9)新SGSN：向HLR发出位置更新消息（SGSN编号、SGSN地址、IMSI）；
10)HLR：
-向原SGSN发出位置取消消息（IMSI、取消类型），原SGSN删除相应的MM和PDP上下文后返回位置取消确认（IMSI）；
-通知新SGSN插入用户数据（IMSI、GPRS签约数据），新SGSN创建相应的MM上下文后返回插入用户数据确认（IMSI）
-向新SGSN返回位置更新确认（IMSI）；
11)新SGSN：重建该MS的MM上下文和PDP上下文，为该MS分配新的P-TMSI，向
MS返回路由区更新接受消息（P-TMSI、LLC确认、P-TMSI签字）；
12)MS：返回路由更新完成消息（P-TMSI、LLC确认）。

图3－15 跨SGSN的路由区更新流程
除上述情况的位置更新外，MS还将周期性地进行位置更新。

周期性位置更新流程与上述SGSN内的路由区更新相似。

周期性位置更新有以下几种情形：
-如果网络工作模式为I，则将执行联合的RA/LA更新；
-如果网络工作模式为II或III，则RA更新和LA更新将分别执行。

（6）用户管理
如果HLR中的用户签约数据改变（如QoS文件、允许的VPLMN地址等改变）或删除，则可通过下述用户管理规程通知相关的SGSN：
插入用户数据：
1)HLR：向SGSN发出插入用户数据（IMSI,GPRS签约数据）消息；
2)SGSN：
-如果相关的PDP上下文是新的或未激活，则存储HLR发来的数据，并返回插入用户数据确认（IMSI）；
-如果相关的PDP上下文激活，则将新的QoS与商定的QoS进行比较，不符时发起“PDP上下文修改规程”；如果现行的VPLMN与新的允许的VPLMN地址不
符，则发起“PDP上下文去激活规程”。

删除用户数据：
1)HLR：向SGSN发出删除用户数据（IMSI,PDP上下文标识表）；
2)SGSN：
-如果相关的PDP上下文未激活，则删除该PDP上下文，并向HLR返回删除用户数据确认（IMSI）；
-如果相关的PDP上下文激活，则发起“去激活PDP上下文规程”。

（7）类别标志处理
GPRS对MS的类别标志的处理与原GSM不同，当MS附着到GPRS上时，其类别标志在MM消息中发送给网络并存储在网络中。

MS的级别标志分两部分：无线接入级别标志和SGSN级别标志。

无线接入级别标志表示MS的无线能力，如多时隙能力、功率级以及BSS进行无线资源管理所需的其他信息等，无线接入级别标志在发送给SGSN之后，由SGSN提供给BSS。

SGSN级别标志表示与无线无关的其他能力，如加密能力等。