PPP PDP 及GPRS

 1.相关概念：

PDP：Packet Data Protocol 分组数据协议

PLMN：Public Land Mobile Network，公共陆地移动网络

APN：Access Point Name ， 接入点名称

PPP：Point-to-Point Protocol

TFT ：Traffic Flow Template 业务流模板

NSAPI ：Network layer Service Access Point Identifier 用于网络层路由

MS：Milestone是里程碑的意思，代指GSM系统的移动用户设备，它由两部分组成，移动终端和客户识别卡（SIM卡）。移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。

PDP 上下文：主要包括以下一些信息：APN、Qos、PDP 类型、PDP 地址等。

2.APN

APN：Access Point Name，接入点名称，当手机接入不同的外部数据网络时APN 是不同的，在目前中国移动GPRS 网络中，将APN 分为两类，一类是通用性的APN（如CMNET 和CMWAP，用手机上手机网站，那你会用CMWAP，而当你把手机当猫用来连接互联网的时候，用的就是CMNET），大概意思就是为了满足不同需求，会分配给你不同的IP地址来接入不同的业务，这样的APN 在全国所有的GGSN中都有定义，当移动台使用通用APN 激活PDP 上下文时，DNS 总是将它解释为漫游地的GGSN，就近接入外部网络；另一类是区域性的APN（如为青岛海关利用GPRS 移动办公所设置的APN 等），这样的APN 只在移动台归属地的GGSN 中有定义，当移动台使用区域性APN 激活PDP 上下文时，DNS 总是将它解释为归属地的GGSN。

 

2.PDP上下文

MS要接入外部PDN,还应具有与该PDN相应的地址,称为PDP地址,PDP地址是用于外部分组数据网识别MS的PDP上下文时使用的地址。如用手机上GPRS时,就会给你分配PDP报文,它是保存与一条数据传输路由相关的所有参数,它包含的参数随着在无线网中的位置不同而不同。

PDP上下文(pdp context)是一个结构,而PDP地址只是结构中的成员而已,其他还包括QoS,APN等,PDP地址就像开通有线电话时,开通工单上分配的电话号码,而PDP上下文就是这张电话开通工单,上面不仅有分配给你的电话号码,还有这部电话相应的其他属性,其他功能的信息； 

 

3.PDP上下文的标识

NSAPI (Network layer Service Access Point Identifier) 用于网络层路由，在MS中用于标识一个PDP 业务访问点,在SGSN/GGSN中与PDP 地址一起用于标识一个PDP 上下文；二次激活的PDP 上下文与已激活的PDP 上下文只有QoS profile 不同，PDP地址相同；每个PDP 上下文具有唯一的TI (Transaction Identifier) 和NSAPI.

在许多PDP 上下文中只允许一个PDP 上下文没有TFT，在传输下行N-PDUs 时GGSN将按照TFT 匹配选择合适的PDP 上下文,MS 发送数据时按QoS 选择不同的PDP 上下文.

GPRS手机与网络附着后，向网络请求一个IP地址,该地址可以为静态和动态PDP 地址 。能以以下3种方式分配PDP 地址：

静态PDP地址：HPLMN将一个PDP地址永久性地分配给MS；

动态HPLMN PDP地址：当激活一个PDP上下文时，HPLMN才将一个PDP地址临时分配给MS；

动态VPLMN PDP地址：当激活一个PDP上下文时，VPLMN才将一个PDP地址临时分配给MS。

当使用HPLMN 或VPLMN 的动态地址时,GGSN 负责分配或释放该动态地址.只有当PDP地址为静态时,才能由网络发起请求PDP 上下文激活. VPLMN是指访问PLMN。 PDP地址是GPRS用户的网络层地址，与标准的网络层地址(如：IPv4地址、IPv6地址、X. 121地址)建立了临时或永久性的关联。 APN的选择规则与映射在GPRS核心网中，APN是所使用的GGSN的参考名，同时用来标识所接入的外部网络。在PDP上下文激活过程中，当MS向SGSN发出激活PDP上下文请求时，SGSN则依据APN选择规则选择一个APN。该规则是一个复杂的判决树。SGSN根据MS的3个请求参数(PDP类型、PDP地址、APN )与HLR中相应的3个预订参数比较判断。 SGSN以所选择的APN询问DNS服务器，由DNS映射得到GGSN的IP地址；同时SGSN向该GGSN 发送建立PDP上下文请求消息，以在SGSN与GGSN之间建立隧道。

 

4.PPP，TCP/IP，GPRS

 ppp相当于链路层协议，对tcp/ip协议的封装；应用 gprs上网首先要设置pdp，接着建立ppp连接，ppp连接建立后，就可以进行tcp/ip传输了， 要进行tcp/ip数据传输，很多时候都采用socket。 PDP：是GPRS连接的软硬件环境，指定GPRS连接的接入点APN，连接类型IP或PPP，还有其他一些可选项； PPP：终端和MODEM之间点对点的协议，【包括终端于MODEM之间的链路层协商（LCP），服务器对终端的认证（PAP或CHAP，这一步非强制），以及终端与服务器的网络层协商（基本都是IPCP）】， SOCKET：进程之间的通信方式，手机上的应用程序（客户进程）要和服务器的某个服务进程通信，就用socket通过邦定的TCP或UDP端口基于IP进行数据传输 ，再补充一下： PPP协商过程中的IPCP配置中，终端通过MODEM请求激活PDP上下文获得IP地址完成网络连接，PDP中设置的APN就是终端所在的这个网络的网关，终端访问internet时就得通过这个网关；而终端的客户进程与服务器的服务进程进行socket通信时，就基于这个IP地址。以GPRS模块做个例子，为什么使用PPP连接，就可以同连接多个服务器呢？而SOCKET连接每次只能连接一个服务器呢？ 据我所知道的：从网络侧来看，PPP连接最重要的一步是获取IP地址，这个IP由GGSN分配，GGSN是GPRS网到internet的网关，GSM和WCDMA协议规定一个MODEM可以和多个GGSN建立PDP上下文，不知道你所说的服务器是否指GGSN。而socket连接的服务器和GGSN完全是两码事，socket连接的是internet网络中的服务器，socket是用于进程间通信的，它将进程与TCP/UDP端口进行绑顶，一个client端的socket只能连接一个server socket。也就决定了它只能连接一台服务器。如果你要写应用程序，你只需要关心socket的函数族就可以了。不需要去考虑GPRS如何如何。它对你是透明的。当然，写应用的时候必须注意两件事：1、GPRS是否可用。如果当前GPRS根本就无法连接，你开socket是毫无意义的；2、拥塞控制。GPRS速度其实并不高，用惯了宽带网的小朋友很喜欢在上面一秒一千个循环每个循环1000字节的发送内容，网络堵死了都不知道怎么死的。从理论上来说，如果你的平台上的TCP/IP足够完整，你根本不需要考虑GPRS的内容，只需要根据TCP/IP协议栈上的接口就完全可以控制应用程序的调度和流控了。通常的平台上，TCP/IP协议栈都是“赛扬”版的，所以应用程序经常还需要去读取GPRS状态。 如果你写的是GPRS协议栈，关心到PDP就可以为止了。上面一段描述的时候有意“忽略”了一个“很重要的问题”——手机漫游的时候IP地址会不会变化？如果手机的GPRS没有长时间掉线，就不会变化。PDP就是处理这件事的。PDP的作用相当于维持一根看不见的网线，不管你走到哪儿都保证你IP地址不变。或者你可以认为PDP的上下文标志就是手机这张“网卡”的“MAC地址”。至于PDP怎么实现，应该是你去看GPRS资料的事情了。 PPP是发生在PDP和TCP/IP之间的。这里引入PPP基于两个历史渊源：

1、GPRS提供PDP之后，在其上到底如何移植TCP/IP？TCP/IP当然可以覆盖在PDP之上，但这几乎就是重写TCP/IP了。而更早的时候已经有以PPP为底层的TCP/IP了。PPP的移植又比TCP/IP的移植要简单得多。于是就有人先把PPP移植到PDP上，然后再在上面盖一层TCP/IP。PPP其实就是一个DL(数据链路层)的变异体；

2、(实际上这个才是真正的最主要的渊源)，最开始的处理器能力都不够，跑GPRS之后，根本不可能再跑TCP/IP协议栈和应用，GPRS充当modem，TCP/IP和应用程序在PC一端。GPRS的数据怎么弄进PC呢？这就是PPP的用武之地了。PC和GPRS modem用串口进行物理链接，串口之上覆盖PPP协议，PPP的一端是GPRS modem的PDP,另一端就是TCP/IP的数据链路层接口。

 

5.PDP上下文激活流程： 

        a、MS向SGSN发送PDP上下文激活请求 
             请求中包含：接入点名称(APN)、IP地址(地址为空表示为动态) 
             APN：GGSN通过APN标识的网络接口和外部数据网络连接 
             接到请求后，SGSN和HLR通信，检查用户信息：可达APN列表、IP地址为静态还是动态 
             
        b、SGSN对MS进行安全检查--------IMSI(身份鉴别)和IMEI(设备检查) 
                 attach过程也有类似步骤 

        c、检查通过，SGSN向GGSN发送建立PDP上下文请求 
             SGSN需要先得到GGSN的地址，然后发送请求； 
             SGSN通过域名服务器DNS得到GGSN的IP地址 
             DNS根据APN来判断相应的IP地址 
             请求包含：IP地址、APN、建议使用的TID(隧道标识)等 
             
       d、GGSN对SGSN的请求进行响应 
           该响应包含：IP地址(IP地址为动态的情况下)、最后确认使用的TID、计费标识 
       
       e、SGSN向MS发送PDP上下文激活完成------消息中携带移动台的IP地址