通信｜我是谁？网络ID之用户2、3G的外号——P-TMSI，一个通信老物件儿

今天这一篇介绍2/3G中的临时ID，对于这两年入行通信做4/5G的朋友可能会有点儿陌生，但是对于入行7、8年以上的可能是一波回忆杀，甚至有些东西当时测试的时候可能没有注意到，所以就常学常新吧。

另外2/3G还没有完全退网，所以这篇也不是现在完全用不到的东西。

聊临时ID前，先来看看一个要的ID——TMSI。

TMSI：临时ID中的基本盘

TMSI的全称是Temporary Mobile Subscription Identifier，它是一个由4个八位字节组成，也就是一共32bits，是可以使用完整的十六进制进行编码的。

它是由核心网节点比如VLR/MSC、SGSN、MME或者AMF分配的。

为了避免节点重启之后导致重复分配相同的TMSI，P-TMSI还被规定需要设计为有标识时间或者重启的bit位，总之麻雀虽小五脏俱全，制定规则的时候考虑的还是挺多的。

另外核心网节点不能分配一个32位都是1的TMSI，这是因为TMSI必须要存储在SIM卡中，而SIM用32位都为1来表示没有有效的TMSI可以使用。

为什么说TMSI是临时ID中的基本盘呢？因为它将来会在各种临时ID中出现，比如4G GUTI中的M-TMSI，5G中的5G-TMSI，以及2/3G中的P-TMSI，还有S-TMSI、5G-S-TMSI等等，总之就是“踢”。

P-TMSI：2/3G网络中的用户临时ID

说起P-TMSI要倒回到十年前的记忆了，刚入行通信的时候是Gb和SS7从窄带、宽带、Frame Relay、ATM等技术在向over IP过度的尾声，当时被SS7支配的都要放弃了，虽然Over IP之后SS7已经简单不少，但是依然是通信中复杂的存在，谈“七”色变。

虽然是老物件儿，但是偶尔还得拿出来看一看、用一用，所以坐等2/3G退网

P-TMSI中的P是Packet的缩写，所以表示了它是2/3G PS域核心网的用户临时ID，作为TMSI的一类，P-TMSI由SGSN分配，因此：

• P-TMSI在一个SGSN内是唯一的，即每个SGSN中的不同用户P-TMSI是唯一的。
• P-TMSI是只有用户和它所在的SGSN知道并互相认可，通过GMM层进行分发。
• 另外当用户下线后，在SGSN上彻底没有了这个用户的信息后，它的P-TMSI被释放，可以分配给别的用户。

P-TMSI的结构跟TMSI的结构完全一样，如下图所示：

P-TMSI一共有4个八进制位共32bits，而其中两个最高位字节(31和30位)被永久置为11，以表示此TMSI是由SGSN分配的P-TMSI（其他组合00、01、10表示此TMSI由VLR/MSC分配即电路域的TMSI）。

P-TMSI需要注意的是在SGSN Pool的场景下，3GPP规定了SGSN分配的TMSI中必须包含NRI(Network Resource Identifier)用来标识pool内特定的SGSN member。NRI的长度从0-10bits变化，当然0bit的长度表示没有NRI即SGSN pool这个功能是没有使用的。NRI在TMSI中有其固定位置：从23bit到14bit，也就是说组了SGSN Pool之后，SGSN在分配P-TMSI的时候中间的23到14bit位就不能随意分了，要把自己的NRI放进去。

但由于4G中标识MME pool member的MMECode长度只有8bits，为了能更好地完成2、3G到4G的互操作，在实际应用中NRI的长度应该被最大设定为8bits(为什么？请听下回分解

)。

说到P-TMSI，还有一个搭配的P-TMSI Signature概念。

P-TMSI Signature包含3个八进制位，即一共24bit，它可以被SGSN分配，没有什么特殊的分配规则，唯一的就是不要将24bit都置为1，因为终端使用24个1表示没有有效的P-TMSI Signature：

TLLI：老物件儿新感受

既然聊到了2/3G的ID，就离不开TLLI这个概念，TLLI的全称是Temporary Logical Link Identity，它是由MS或SGSN根据P-TMSI或直接根据某些规则构建的。

TLLI依然是由4个八进制位构成，一共32bit位，按重要性顺序从0到31编号，0 bit为LSB（Least Significant Bit，即最低有效位），31 bit是MSB（Most Significant Bit，即最高有效位）。

TLLI目前规划了四种类型：

• Local TLLI（本地TLLI）是由手机终端构建：最高两位即31和30bit是1，29-0 bit是直接用P-TMSI的29-0 bit的值，所以可以看到Local TLLI和P-TMSI是一样的。
• Foreign TLLI（外部TLLI）是由手机终端构建：最高位即31bit是1，然后30bit是0，然后29-0 bit依然是直接用P-TMSI的29-0 bit的值。
• Random TLLI（随机TLLI）依然是由手机终端构建，规则是：最高位即31bit是0，然后30到27 Bit被置为1，26到0随机产生，
• 还有一个是Auxiliary TLLI（辅助TLLI）是由SGSN构建的，构建规则是：最高的31 bit是0，30到28位是1，27位是0，然后26到0位是独立分配的。

以上四类是目前的规划，将来还可能会引入其他类型的TLLI。TLLI的构建规则总结如下表：

其中：“T”、“R”、“A”和“X”表示可以为TLLI类型取任何值的位。更准确地说，“T”表示从P-TMSI导出的位，“R”表示随机选择的位，“A”表示由SGSN选择的位，“G”表示从分配的G-RNTI导出的位，“X”表示保留范围中的位。

另外TLLI码空间的一部分被GERAN（2G）重新使用，以允许在RLC/MAC消息中包含GERAN的无线网络临时标识。

四类规划的TLLI是如何使用的呢？3GPP 24.008的4.7.1.4.1定义了使用规则，总结如下：

• 如果手机具有有效的P-TMSI，那么手机在发起Attach request和Routing area update request的时候，会使用由这个P-TMSI得出的Foreign TLLI（即把P-TMSI的Bit31和Bit30改为10），而在Attach和RAU成功完成之后则使用Local TLLI（和P-TMSI在数值上一样）。
• 如果手机没有有效的P-TMSI（例如第一次开机、上次Attach请求被拒绝等），手机在Attach request的时候只能使用IMSI来标识身份，而在LLC层将会使用Random TLLI。在Attach成功完成后，SGSN给手机分配了一个P-TMSI，手机就会从这个P-TMSI中得出Local TLLI使用。

在下图2G Attach Request消息中可以看到BSSGP这个LLC层的TLLI最高两位是1和0，29-0位的值跟P-TMSI中29-0位的值一样，所以这个TLLI是一个Foreign TLLI。

在Attach Accept中SGSN分配了新的P-TMSI，如下：

在之后手机发的Payload的消息BSSGP中TLLI最高两位是1，当然这个TLLI跟上图中Attach Accept中的P-TMSI是完全一样的，所以是一个Local TLLI：

这就是一个Foreign TLLI到Local TLLI变化成功的测试结果。

以上就是通信网络中2/3G的临时ID，虽然其已经在退网的边缘，但是承担的历史使命没有完成，所以还得关注，内容参考以下3GPP整理：

• 3GPP 23.003——Numbering, addressing and identification
• 3GPP 23.236——Intra-domain connection of Radio Access Network (RAN) nodes to multiple Core Network (CN) nodes
• 3GPP 33.401——System Architecture Evolution (SAE); Security architecture
• 3GPP 24.008——Mobile radio interface Layer 3 specification; Core network protocols