限制用户超地域使用GPRS业务的研究及测试

爱卫生

本文转自《电信工程技术与标准化》期刊2010年06期。

【作者】 蔡家鹏； 陈曦； 陈伟栋；

【机构】 中国移动通信集团广东有限公司；

【摘要】 用户超出地域时,现网中存在两种限制使用GPRS业务的方式,一种是只对分组域的业务进行限制;另一种是对电路域进行限制,进而限制分组域。本文分别针对这两种情况研究分析,并进行测试验证,很好地解决了用户跨地域越权使用GPRS的问题。 更

【关键词】 超地域限制； GPRS业务； SGSN切换； APN；

通用无线分组业务（GPRS，General Packet Radio Service)是一种基于GSM的移动分组数据业务，在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，同时增加网关GPRS支持节点GGSN(Gateway GPRS Supporting Node)和

服务GPRS支持节点SGSN(Serving GPRS Supporting Node)，为手机用户提供移动分组的IP或者X.25连接。现网中有两种限制用户超地域使用GPRS业务的方式，一种是只对分组域的业务进行限制；另一种是对电路域的业务进行限制，进而限制分组域的业务。下面分别对这两种情况进行讨论。

1 用户跨地域只限制使用分组域业务

1.1 用户超地域只限制使用分组域业务问题及分析

运营商开展GPRS业务，为手机用户提供移动分组的IP连接，对于用户接入不同的网络(Internet、企业网等）是通过不同的APN进行区分的。然而，这些GPRS接入的范围是不同的，比如Internet是全国范围内漫游均可以接入，而企业网仅仅局限于终端用户在本省漫游时才能接入。

当前对APN接入范围的控制是通过在DNS上对不同地域的SGSN配置与其对应的GGSNIP地址来实现的。对于全国范围内漫游的APN，在DNS上将全国的SGSN地址段都配置对应的GGSNIP地址；对于本省范围漫游的APN，在DNS上只对本省的SGSNIP地址配置对应的GGSNIP地址。这意味着，当查询一个漫游受限于本省的APN时，当且仅当本省SGSN查询该APN,DNS才返回GGSN的IP地址，图1中的后续信令流程才能执行来保证该用户的上网需求；对于其它区域的SGSN的查询请求，DNS不回复任何响应，图1的后续信令流程无法执行，用户的上网需求也就无法得到满足。

当用户不进行Inter SGSN RAU时，目前对APN接入范围的控制是比较有效的。然而，当用户进行Inter SGSN RAU时，可能会出现用户超地域限制使用的情况。当使用一个仅限于本省内漫游的APN时，用户首先在本省内激活PDP上下文（可以正常激活），然后用户漫游到外省，这将导致用户发起Inter SGSN RAU请求。由于Inter SGSN RAU的流程里面，新的SGSN并不向DNS查询GGSN的IP地址，而是从老的SGSN获得相关的PDP上下文信息（包括GGSN的IP地址），这样导致用户超出地域限制使用GPRS业务，引起用户的投诉或产生流量费用结算问题。由于GPRS业务永远在线的特点,用户超地域使用的情况在运营商的网络内非常普遍，从而造成运营商内部省际以及运营商之间大量的流量费用结算问题。

1.2解决方案

在终端进行Inter SGSN RAU时，为避免出现超地域限制使用GPRS业务的情况，我们提出一种SGSN切换过程的APN认证控制方法。通过在Inter SGSN RAU流程中增加与DNS的交互过程，有效限制用户超地域使用GPRS的问题，同时又不影响其他情况下用户正常使用GPRS业务。具体的方案流程图及步骤如图2所示。

步骤301，用户终端10向覆盖新RA的新SGSN20发起路由区更新请求，请求中携带了老RA信息；

步骤302，SGSN20从老RA得到覆盖老RA的老SGSN30的地址，并向SGSN30发起用户终端10的SGSN上下文查询；

步骤303，SGSN30返回相应的SGSN上下文应答（包括APN以及对应的GGSNIP地址）；

步骤304(可选），SGSN20对终端10进行安全认证；

步骤305，SGSN20与DNS60查询对应APN的信息；

步骤306，SGSN20向SGSN30发起SGSN上下文确认；

步骤307(可选），SGSN30向SGSN20传递缓存在本地的还未发往终端10的数据分组；

步骤308，SGSN20向对应的GGSN40发起更新PDP上下文请求；

步骤309，GGSN40返回更新PDP上下文相应；

步骤310，SGSN20向HLR50更新终端10的位置信息；

步骤311，SGSN20向终端10返回接受路由区更新请求；

步骤312，终端10向SGSN20发出路由区更新完成消息。

其中，步骤305的详细流程如图3所示。

步骤401，SGSN内部调用APN的DNS解析过程,检查本地DNScache是否存在该APN的解析结果，如果存在，前往步骤405，否则前往步骤402;

步骤402，SGSN向DNS请求解析APN对应的GGSNIP地址；

步骤403，如果DNS返回一个（组）GGSNIP地址,前往步骤404，否则前往步骤406;

步骤404，SGSN将该APN对应的IP地址（池）加入本地DNSCache；

步骤405，后续信令流程（注意后续流程不变，仍指向图4的GGSN40)；

步骤406，RAU请求拒绝。

SGSN20从SGSN30的SGSN上下文应答中获得APN以及对应的GGSN IP地址信息，SGSN20通过调用APN解析过程来触发SGSN检查DNS cache中是否存在该APN对应的GGSN IP地址或SGSN向DNS发起解析该APN的GGSN IP地址的请求。只要SGSN获得该APN对应的GGSN IP地址，那么就能确定该APN的使用范围包括SGSN20覆盖的区域，因此Inter SGSN RAU按照正常流程进行，RAU切换后业务所使用的GGSN保持不变；当DNS不返回任何地址时,则说明本SGSN覆盖范围下不能使用该APN业务，因此SGSN20直接向终端10发出RAU请求拒绝消息。

此方案无需对DNS的数据和SGSNAPN的DNS解析流程做任何相应的变化，只需在InterSGSNRAU协议规范中增加调用DNS查询的流程，在设备实现上非常方便快速。

1.3 实施效果

在Inter SGSN RAU流程中增加与DNS的交互过程，很好地实现了用户跨地域只限制GPRS业务的功能,解决了如广东用户漫游到湖南等地仍能使用GPRS业务带来的流量结算问题。

2 用户跨地域限制使用电路域业务进而限制分组域业务

2.1通过限制用户超地域使用电路域业务进而限制分组域业务的方案

另一种限制超地域使用GPRS业务的方式，是通过限制电路域业务，进而限制分组域业务。比如无漫游功能的广州大众卡，只能在广州范围内使用，出了广州就不能享受电路域服务，进而分组域业务也受限。

协议中描述，虽然PS的RAU过程独立于CS的LU，但两者是有关联的。当手机进行位置更新时，先做CS的LU，若CS的LU受限，它就会把LAI记录在手机的受限表中；然后做PS的LU，为了节省网络资源，手机会先查本地受限表，若发现当前的LAI在受限表中，它就认为这个LAI是受限的，就不会再做PS的RAU了。

位置更新时，先查询CS服务区的LU，来实现手机在CS业务受限的区域,PS业务也受限。这样很好地解决了用户跨地域时CS业务和GPRS业务同时受限的问题。

下面通过测试来验证手机在各种情况下的结果。

2.2测试方案

测试内容是无漫游功能的大众卡进入其它受限地区时，PS服务是否成功地受限。这里遍历了各种可能的情况，通过设计各种用例，从中山漫游到佛山，测试CS服务和PS服务是否受限。

总体测试用例的方案如表1所示。

2.3具体案例分析

下面我们以用例2(用户以连续通话方式从中山漫游到佛山时PS功能测试）为例分析测试结果。测试过程如下。

(1) 11:53:58用户在中山（LAC9546)进行PDP激活上网；

(2) 11:54:10用户在中山（LAC9546)完成数据包传送，GMM状态变为idle;

(3) 11:55:15用户在中山（LAC9546)开始进行语音通话，GMM状态变为Dedicated；

(4) 11:57:17用户在通话过程中切换到了佛山(LAC9689),进入佛山后通话还能继续；

(5) 12:02:35用户在佛山（LAC9689)通话结束,小区重选后无其它信令消息。

第4，5步的图示如图4、5所示。

通过以上分析得出,中山大众卡使用PS服务后再通话，PS服务被挂起，进入佛山后通话还能继续，通话停止后,无其它信令消息。PS服务受限，结果与我们期望的一致，实现了通过对电路域的限制，进而限制分组域业务。

3 总结

用户超地域限制使用GPRS业务，包括用户跨地域只限制分组域业务和用户跨地域限制电路域业务进而限制分组域业务两种方式。本文提出不同的方案来分别实现这两种情况。为实现第1种方式，在InterSGSNRAU流程中增加与DNS的交互过程，来限制用户超地域使用GPRS业务的问题，同时不影响其它情况下用户GPRS业务的正常使用；为实现第2种方式，用户位置更新时，先查询CS服务区的LU，实现手机在CS服务受限的区域，PS服务也受限。通过以上方式，很好地实现了限制用户跨地域使用GPRS业务的功能。

参考文献

[1] 3G Telecom Management Architecture, 3GPP TS 32.102

[2] Interworking between the Public Land Mobile Network (PLMN) Supporting Packet Based Services and Packet Data Networks (PDN) 3GPP TS 29.061.

GPRSTV

不错的研究报告！

dannyhu

很好，正好解决了部分我正在思考的问题！