Android telephony | supl PDN建立和定位信息获取

在Android系统中，SUPL（Secure User Plane Location）是一种用于辅助GPS定位的技术，它通过建立特定的APN（Access Point Name）连接来传输定位数据。
以下介绍Android Telephony发起SUPL APN的PDN（Packet Data Network）建立的详细过程。

一、定位PDN建立流程

1. 【前置条件】SUPL APN的配置

SUPL APN通常由运营商在SIM卡中配置，或者在设备的APN设置中手动配置。
APN配置包括以下关键信息：

• APN名称：例如 supl。
• APN类型：通常为 supl。
• APN协议：IPv4、IPv6或两者都支持。

2. 【文字流程】发起SUPL APN的PDN建立

2.1 应用层请求

当应用需要使用SUPL服务时（例如，使用GPS定位），Android的定位服务（如LocationManager）会请求建立SUPL连接。

2.2 Telephony层的处理

Telephony层是Android系统中负责管理电话功能的核心模块，包括SIM卡管理、网络连接、通话状态等。

Telephony层负责处理APN的连接请求。主要流程描述如下：

1. 检查当前网络状态：

   • 如果设备已经连接到互联网，Telephony会检查是否已经存在一个合适的APN连接（例如，default APN）。
   • 如果不存在合适的APN连接，Telephony会发起一个新的APN连接请求。

2. 创建APN连接请求：

   • Telephony会创建一个DataConnection对象，用于管理APN连接。
   • 该对象会包含APN的配置信息，如APN名称、类型、协议等。

3. 发送连接请求到RIL（Radio Interface Layer）：

   • Telephony通过RIL与基带处理器通信，发送建立PDN连接的请求。
   • RIL会将请求转换为基带处理器可以理解的指令，并发送给基带处理器。

2.3 RIL层的处理

RIL层负责与基带处理器通信，执行实际的PDN连接建立过程。

1. 发送PDN连接请求：

   • RIL向基带处理器发送RIL_REQUEST_SETUP_DATA_CALL请求，包含APN配置信息。
   • 基带处理器根据APN配置信息，与网络进行协商，建立PDN连接。

2. 处理基带处理器的响应：

   • 基带处理器在成功建立PDN连接后，会返回一个DataCallResponse对象，包含连接的相关信息（如IP地址、DNS服务器等）。
   • RIL将这些信息传递给Telephony层。

2.4 Telephony层的响应处理

Telephony层接收到RIL的响应后，会进行以下处理：

1. 更新连接状态：

   • Telephony会更新DataConnection对象的状态，标记为已连接。
   • 同时，Telephony会通知上层应用，SUPL APN连接已建立。

2. 配置网络路由：

   • Telephony会配置设备的网络路由，确保SUPL数据通过正确的APN连接传输。

3. 【流程图】时序图

以下是一个简化的时序图，展示了SUPL APN的PDN建立过程：

应用层 -> Telephony层: 请求建立SUPL连接
Telephony层 -> RIL层: 发送PDN连接请求 (RIL_REQUEST_SETUP_DATA_CALL)
RIL层 -> 基带处理器: 发送PDN连接请求
基带处理器 -> 网络: 协商建立PDN连接
网络 -> 基带处理器: 返回PDN连接响应
基带处理器 -> RIL层: 返回DataCallResponse
RIL层 -> Telephony层: 返回PDN连接响应
Telephony层 -> 应用层: 通知SUPL连接已建立

4. 【功能实现】关键代码示例

以下是一些关键代码示例，展示了如何在Android Telephony中发起SUPL APN的PDN建立：

4.1 发起PDN连接请求（Telephony层响应处理）

4.1.1 关键类

• TelephonyManager：提供访问设备电话功能的接口。
• SubscriptionManager：管理设备的SIM卡订阅信息。
• DataConnection：管理数据连接（如APN连接）的状态和配置。
• Phone：表示一个电话实例，管理通话、数据连接等功能。
• DcTracker：数据连接跟踪器，负责管理数据连接的建立、断开等操作。

4.1.2 代码逻辑

以下是Telephony层处理SUPL APN建立的主要步骤：

1. 获取TelephonyManager实例：

   TelephonyManager telephonyManager = (TelephonyManager) getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);
   

2. 检查设备是否支持双卡：

   if (telephonyManager.getPhoneCount() > 1) {
       // 设备支持双卡
   }
   

3. 获取SubscriptionManager实例：

   SubscriptionManager subscriptionManager = (SubscriptionManager) getSystemService(Context.TELEPHONY_SUBSCRIPTION_SERVICE);
   

4. 获取所有活跃的订阅信息：

   List<SubscriptionInfo> subscriptionInfos = subscriptionManager.getActiveSubscriptionInfoList();

5. 创建APN配置：

// 创建APN配置
ApnSetting apnSetting = new ApnSetting(
    id,                     // ID
    "supl",                 // APN名称
    null,                   // Proxy
    -1,                     // Port
    null,                   // MMSC
    null,                   // MMS Proxy
    -1,                     // MMS Port
    "supl",                 // APN类型
    ApnSetting.PROTOCOL_IP, // 协议
    ApnSetting.PROTOCOL_IP, // 漫游协议
    true,                   // 启用状态
    0,                      // 网络类型
    true,                   // 可承载
    false,                  // 漫游时启用
    0,                      // 用户可见
    null,                   // 用户
    null,                   // 密码
    0                       // 认证类型
);

6. 发起数据连接请求：

// 发起PDN连接请求
DataConnection dataConnection = new DataConnection(context, phone, apnSetting);
dataConnection.connect();

Note：在旧版本的Android上，是在DcTracker中，调用setupDataCall方法发起数据连接请求。（Android T/U已经不使用）

DcTracker dcTracker = phone.getDcTracker();
dcTracker.setupDataCall(apnSetting);

7. 处理数据连接状态：

• DcTracker会监听数据连接的状态变化，并通过回调通知上层应用。

  dcTracker.registerForDataStateChanged(handler, EVENT_DATA_STATE_CHANGED);
  

• 新版本在 DataNetwork 中注册监听（以下是Android V的代码案例）

  • frameworks/opt/telephony/src/java/com/android/internal/telephony/data/DataNetwork.java

            for (int transport : mAccessNetworksManager.getAvailableTransports()) {
                mDataServiceManagers.get(transport)
                        .registerForDataCallListChanged(getHandler(), EVENT_DATA_STATE_CHANGED);
            }

4.2 处理PDN连接响应（RIL层处理）

RIL层是Android系统中负责与基带处理器通信的模块。它将Telephony层的请求转换为基带处理器可以理解的指令，并处理基带处理器的响应。

4.2.1 关键类

• RIL：实现与基带处理器的通信。
• RILRequest：表示一个RIL请求。
• RILConstants：定义RIL请求和响应的常量。
• DataCallResponse：表示数据连接的响应。

4.2.2 代码逻辑

以下是RIL层处理SUPL APN建立的主要步骤：

1. 创建RIL请求：
   • 在RIL中，创建一个RIL_REQUEST_SETUP_DATA_CALL请求。

   RILRequest rr = RILRequest.obtain(RIL_REQUEST_SETUP_DATA_CALL, result);
   

2. 发送RIL请求：
   • 将请求发送到基带处理器。

   rr.mParcel.writeInt(radioTechnology);
   rr.mParcel.writeString(apn);
   rr.mParcel.writeString(protocol);
   send(rr);
   

3. 处理基带处理器的响应：

• 基带处理器返回一个DataCallResponse对象，包含连接的相关信息。

DataCallResponse response = new DataCallResponse();
response.status = parcel.readInt();
response.suggestedRetryTime = parcel.readInt();
response.cid = parcel.readInt();
response.active = parcel.readInt();
response.type = parcel.readString();
response.ifname = parcel.readString();
response.addresses = parcel.readStringArray();
response.dnses = parcel.readStringArray();
response.gateways = parcel.readStringArray();

4. 返回响应给Telephony层：

• 将DataCallResponse对象返回给Telephony层。

if (rr.mResult != null) {
    AsyncResult.forMessage(rr.mResult, response, null);
    rr.mResult.sendToTarget();
}

5. Telephony 收到回调

// 上层处理PDN连接响应
void onDataCallResponse(DataCallResponse response) {
    if (response.status == DataCallResponse.STATUS_SUCCESS) {
        // 更新连接状态
        updateConnectionState(ConnectionState.CONNECTED);
        // 配置网络路由
        configureNetworkRouting(response);
        // 通知上层应用
        notifySuplConnectionEstablished();
    } else {
        // 处理连接失败
        handleConnectionFailure(response);
    }
}

5. 注意事项

• 权限：在AndroidManifest.xml中需要声明相关权限，如ACCESS_FINE_LOCATION、INTERNET等。
• API级别：部分API可能需要较高的Android版本支持，需注意兼容性。
• 运营商配置：不同运营商的SUPL APN配置可能不同，需确保配置正确。

通过以上步骤，Android Telephony可以成功发起SUPL APN的PDN建立，从而支持SUPL定位服务。

6. 总结

• Telephony层负责管理数据连接的逻辑，包括APN配置、连接请求和状态管理。

// 获取TelephonyManager实例
TelephonyManager telephonyManager = (TelephonyManager) getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);

// 检查设备是否支持双卡
if (telephonyManager.getPhoneCount() > 1) {
    // 获取SubscriptionManager实例
    SubscriptionManager subscriptionManager = (SubscriptionManager) getSystemService(Context.TELEPHONY_SUBSCRIPTION_SERVICE);

    // 获取所有活跃的订阅信息
    List<SubscriptionInfo> subscriptionInfos = subscriptionManager.getActiveSubscriptionInfoList();

    // 创建APN配置
    ApnSetting apnSetting = new ApnSetting(
        id,                     // ID
        "supl",                 // APN名称
        null,                   // Proxy
        -1,                     // Port
        null,                   // MMSC
        null,                   // MMS Proxy
        -1,                     // MMS Port
        "supl",                 // APN类型
        ApnSetting.PROTOCOL_IP, // 协议
        ApnSetting.PROTOCOL_IP, // 漫游协议
        true,                   // 启用状态
        0,                      // 网络类型
        true,                   // 可承载
        false,                  // 漫游时启用
        0,                      // 用户可见
        null,                   // 用户
        null,                   // 密码
        0                       // 认证类型
    );

    // 发起数据连接请求
    DcTracker dcTracker = phone.getDcTracker();
    dcTracker.setupDataCall(apnSetting);
}

• RIL层负责与基带处理器通信，将Telephony层的请求转换为基带指令，并处理基带处理器的响应。

// 创建RIL请求
RILRequest rr = RILRequest.obtain(RIL_REQUEST_SETUP_DATA_CALL, result);

// 发送RIL请求
rr.mParcel.writeInt(radioTechnology);
rr.mParcel.writeString(apn);
rr.mParcel.writeString(protocol);
send(rr);

// 处理基带处理器的响应
DataCallResponse response = new DataCallResponse();
response.status = parcel.readInt();
response.suggestedRetryTime = parcel.readInt();
response.cid = parcel.readInt();
response.active = parcel.readInt();
response.type = parcel.readString();
response.ifname = parcel.readString();
response.addresses = parcel.readStringArray();
response.dnses = parcel.readStringArray();
response.gateways = parcel.readStringArray();

// 返回响应给Telephony层
if (rr.mResult != null) {
    AsyncResult.forMessage(rr.mResult, response, null);
    rr.mResult.sendToTarget();
}

• 通过Telephony层和RIL层的协作，Android系统可以成功建立SUPL APN连接，并支持SUPL定位服务。

二、定位信息获取

在Android系统中，SUPL（Secure User Plane Location）协议的主要目的是辅助GPS定位，以提高定位的速度和精度。当SUPL APN的PDN建立成功后，设备可以通过SUPL协议从网络获取辅助数据（A-GPS数据），并结合GPS模块获取精确的定位信息。以下是详细的解释：

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1. SUPL PDN建立后的定位信息来源

SUPL PDN建立后，设备可以通过以下方式获取定位信息：

1.1 A-GPS辅助数据

• 作用：A-GPS（Assisted GPS）数据用于加速GPS定位过程，尤其是在冷启动（Cold Start）情况下。
• 内容：
  • 卫星星历（Ephemeris Data）：提供GPS卫星的精确位置信息。
  • 粗略时间（Coarse Time）：帮助设备快速锁定卫星信号。
  • 粗略位置（Coarse Position）：基于网络小区（Cell ID）或Wi-Fi的粗略位置。
• 获取方式：通过SUPL协议从运营商的位置服务器（如SUPL服务器）下载。

1.2 GPS定位信息

• 作用：GPS模块通过接收卫星信号计算设备的精确位置。
• 内容：
  • 经纬度（Latitude and Longitude）：设备的精确地理位置。
  • 海拔高度（Altitude）：设备的海拔高度（如果支持）。
  • 速度（Speed）：设备的移动速度（如果支持）。
  • 方向（Bearing）：设备的移动方向（如果支持）。
• 获取方式：GPS模块直接接收卫星信号并计算。

1.3 网络小区信息

• 作用：在网络辅助定位（如A-GPS或基于网络的定位）中，网络小区信息用于提供设备的粗略位置。
• 内容：
  • 小区ID（Cell ID）：设备当前连接的基站小区。
  • 位置区码（LAC）：基站的位置区域。
  • 信号强度（Signal Strength）：设备的信号强度。
• 获取方式：通过Telephony API获取。

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2. 定位信息的获取流程

以下是SUPL PDN建立后，设备获取定位信息的典型流程：

1. SUPL PDN建立：

   • 设备通过SUPL APN连接到运营商的位置服务器（SUPL服务器）。

2. 请求A-GPS辅助数据：

   • 设备向SUPL服务器发送请求，获取A-GPS辅助数据（如卫星星历、粗略时间等）。

3. GPS模块初始化：

   • 设备使用A-GPS辅助数据初始化GPS模块，加速卫星信号的锁定。

4. GPS定位计算：

   • GPS模块接收卫星信号，计算设备的精确位置（经纬度、海拔等）。

5. 返回定位信息：

   • 设备将GPS定位信息返回给应用层，供应用使用。

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3. 定位信息的类型

根据定位方式的不同，设备可能返回以下类型的定位信息：

3.1 GPS定位信息

• 数据类型：经纬度、海拔、速度、方向等。
• 精度：高（通常在几米以内）。
• 获取方式：通过LocationManager的GPS_PROVIDER获取。

3.2 网络定位信息

• 数据类型：基于网络小区（Cell ID）或Wi-Fi的粗略位置。
• 精度：低（通常在几百米到几公里）。
• 获取方式：通过LocationManager的NETWORK_PROVIDER获取。

3.3 混合定位信息

• 数据类型：结合GPS和网络定位的混合数据。
• 精度：中等（通常在几十米到几百米）。
• 获取方式：通过LocationManager的FUSED_PROVIDER获取（需要Google Play服务支持）。

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4. 代码示例

以下是通过LocationManager获取定位信息的代码示例：

4.1 获取GPS定位信息

LocationManager locationManager = (LocationManager) getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);

// 监听GPS定位
LocationListener gpsListener = new LocationListener() {
    @Override
    public void onLocationChanged(Location location) {
        double latitude = location.getLatitude();  // 纬度
        double longitude = location.getLongitude(); // 经度
        double altitude = location.getAltitude();   // 海拔
        float speed = location.getSpeed();          // 速度
        float bearing = location.getBearing();      // 方向
        Log.d("GPS Location", "Lat: " + latitude + ", Lon: " + longitude);
    }

    @Override
    public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras) {}

    @Override
    public void onProviderEnabled(String provider) {}

    @Override
    public void onProviderDisabled(String provider) {}
};

// 请求GPS定位更新
locationManager.requestLocationUpdates(LocationManager.GPS_PROVIDER, 1000, 0, gpsListener);

4.2 获取网络定位信息

LocationListener networkListener = new LocationListener() {
    @Override
    public void onLocationChanged(Location location) {
        double latitude = location.getLatitude();  // 纬度
        double longitude = location.getLongitude(); // 经度
        Log.d("Network Location", "Lat: " + latitude + ", Lon: " + longitude);
    }

    @Override
    public void onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras) {}

    @Override
    public void onProviderEnabled(String provider) {}

    @Override
    public void onProviderDisabled(String provider) {}
};

// 请求网络定位更新
locationManager.requestLocationUpdates(LocationManager.NETWORK_PROVIDER, 1000, 0, networkListener);

---

5. 时序图

以下是SUPL PDN建立后，设备获取定位信息的时序图：

设备 -> SUPL服务器: 建立SUPL PDN连接
设备 -> SUPL服务器: 请求A-GPS辅助数据
SUPL服务器 -> 设备: 返回A-GPS辅助数据
设备 -> GPS模块: 初始化GPS模块
GPS模块 -> 卫星: 接收卫星信号
GPS模块 -> 设备: 计算并返回GPS定位信息
设备 -> 应用层: 返回定位信息（经纬度等）

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6. 总结

• SUPL PDN建立后，设备主要通过GPS模块获取精确的定位信息（如经纬度、海拔等）。
• A-GPS辅助数据用于加速GPS定位过程，但不会直接提供定位信息。
• 网络小区信息通常用于粗略定位，精度较低。
• 最终的定位信息通常是经纬度，这是GPS定位的核心输出。

通过SUPL协议和GPS模块的结合，Android设备可以快速、准确地获取设备的精确位置信息。