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：

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。
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。
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。

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。
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：

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。
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：

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) {
    // 设备支持双卡
}

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：

// 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：

// 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);

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：

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);
```

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);

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();

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();
}

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：

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。

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：

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）。
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）。
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。
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）。
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。

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）。

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）