【通信篇4】APN模块总结

作者: 农民工Alan | 来源:发表于2020-08-31 19:48 被阅读0次

1.APN简介

APN（Access Point Name）是通过手机上网必须配置的一个参数，用来决定手机通过哪种接入方式来访问网络。只要我们的手机插上sim卡之后就可以在手机的设置中查看当前sim卡内置的默认apn参数，一般的安卓智能机都可以在sim卡设置中找到“接入点名称（APN）”并可以查看和新增apn。

下面我们看看apn到底是怎么使用的，在启动Android手机或者启动Android虚拟设备后，所有的APN配置信息都会保存在telephony.db的SQLite数据库表名为carriers的表中。我们可以将此数据库文件pull到本地，然后可以查看carriers表的结构和其中的APN配置信息数据，命令如下：

adb pull /data/user_de/0/com.android.providers.telephony
如上可以将mmssms.db和telephony.db等数据都pull出来。
在Android系统中APN配置文件的路径：
1）vendor\qcom\proprietary\qrdplus\Extension\apps\etc\apns-config.xml
2）framework\base\core\res\xml\apn.xm
开机后，启动phone进程时，会加载运行在phone进程中的TelephonyProvider，TelephonyProvider负责解析apns-conf.xml文件，将其中定义的APN参数写入到数据库中。

1.1 APN配置关键字段

字段名称	描述
name	APN配置名称，如CMNET
numeric	运营商编号，如46000
mcc	移动国家码，如460
mnc	移动网络码，如00
apn	APN接入点，比如中国移动有两个接入点：cmwap和cmnet
user	用户名
server	服务器地址
password	密码
proxy	代理服务器地址，如10.0.0.172
port	端口号，如80
mmsproxy	彩信代理服务器地址，如10.0.0.172
mmsport	彩信代理服务器端口号，如80
mmsc	彩信接入服务器地址，如http://mmsc.monternet.com
type	APN接入类型,如default,net,supl,xcap,不同类型用","分隔
current
protocol	连接该APN所用的协议，如IPV4IPV6
roaming_protocol	漫游时连接该APN所用的协议，如IPV4IPV6
carrier_enabled	用于标识APN是否可用
bearer	无线接入，如LTE和eHRPD
bearer_bitmask	无线接入技术位掩码，用于标明当前APN可以包含的RAT
network_type_bitmask
mvno_type	移动虚拟网络运营商（Mobile virtual network operator）的类型，可用的数据有spn,IMSI,GID(Group Identifier Level 1)
mvno_match_data	MVNO_TYPE数据，这个值是和MVNO_TYPE对应的。例如:SPN:A MOBILE,BEN NL,IMSI:302720x94,2060188 GID:4E,33
sub_id	用于表明这个APN属于哪个subscription，此值从siminfo表获取
profile_id	Profile id，profile是modem侧存储信息的方式，这个值将APN和modem侧的profile联系起来
modem_cognitive	用于表明这个APN是否会在modem侧设置
max_conns	APN支持的最大连接数量
wait_time	使用该APN进行数据连接时，如果失败，retry要等待的时间
max_conns_time	限制APN最大连接的时间
mtu	使用该APN建立的连接，可以传输的最大单元
edited	表明该APN是否被用户或运营商添加、编译或删除的状态
user_visible	APN是否对用户可见
user_editable	用户是否可以编辑APN
owned_by	APN的拥有者，0或者1
apn_set_id	APN集合id，如果用户或者框架选择了一个apn作为首选APN，那么所有与选中apn相同集合id的APN拥有更高的优先级
persistent
read_only	是否只读
ppp_number
sourcetype
csdnum
ipversion

1.2 Android支持的APN类型

类型	描述
default	默认数据连接、即浏览器、Email等手机上网数据连接
mms	发送和接收彩信使用的数据连接
supl	支持AGPS的数据连接
dun(dial-up-network)	拨号连接
hipri	扩展
ims

1.3 APN配置信息

apn配置在apns-conf.xml中，carriers表中的数据和此文件中的数据内容一致，在加载TelephonyProvider的时候，会调用其initDatabase方法，将apns-conf.xml配置文件内容加载到carriers表中。

2、APN设置

2.1 重置APN

1、在ApnSettings界面点击重置后，通过Uri: “content://telephony/carriers/restore"进行delete操作，删除完成后会重新fillList。
2、进行delete操作时，TelephonyProvider通过URL_RESTOREAPN进行删除操作，会删除carriers表，同时删除首选APN，获取preferred-full-apn的SP，如果SP包含version1，表示apn已经存储起来了，删除该subId对应的version1字段以及APN唯一字段与subId组合在一起的字段，删除完成，重新初始化加载carrier表，
3、在ApnSettings界面查询到APN后，会通过Uri："content://telephony/carriers/
preferapn" 去设置首选APN。

初始化完成后，DcTracker监听到数据库变化执行onApnChanged，然后会设置偏好APN，此时会将oldApnSettings设置成首选APN，同时ApnSettings查询到APN list检测到如果没有偏好APN，会将第一个APN设置成偏好APN。APN如果配置了bearer_bitmask,且bearer_bitmask不为0，如果插入的卡网络类型识别的是unknown，查询出来的APN则会被过滤掉不显示。

2.2切换APN

1、在ApnSettings界面点击onPreferenceChange，执行setSelectedApnKey，设置首选APN
通过URI：content://telephony/carriers/preferapn 和APN_ID为选中的id进行update。
2、TelephonyProvider：获取subId，检查values中是否包含apn_id，如果包含apn_id，获取apn_id带过来的id值，将对应的apn_id保存为该subId的首选APN
3、DcTracker:监听到数据库变化，ApnChangeObserver的onChange函数将被调用，触发onApnChange函数，onApnChange的时候，底层会清除掉所有的连接。

2.3 新建APN

1、ApnEditor：布局初始化，获取相关控件，获取subId等intent传过来的参数，插入一条仅有id的信息，并根据插入信息返回uri，根据uri查询相应id的数据。
2、根据查询到的数据fillUi进行显示，如果是新建的，mvnoType显示有差异，mvnoMatchData显示有差异
3、移动定制版本，APN协议和APN漫游协议默认为IpV4V6、设置SIM卡相关的监听、APN变化的TextWatcher
4、在onResume中会注册phone状态、插拔卡等的监听
5、（1）点击保存：内置的APN则弹框提示是否保存，非内置的APN，直接验证并保存，如果APN相关有用信息为空，则toast提示，不保存返回，根据各项字段，通过uri更新数据库中数据。

2.4 编辑APN

1、ApnEditor：布局初始化，获取相关控件，获取subId等intent传过来的参数，获取传递过来的uri，uri以id结尾，如果uri为空或不满足要求则返回，关闭界面。
2、根据uri查询相应id的数据，根据查询到的数据fillUi进行显示，设置SIM卡相关的监听、APN变化的TextWatcher
3、在onResume中会注册phone状态、插拔卡等的监听，如果配置了ReadOnly字段，则不可保存、不可编辑preferene项
4、（1）点击保存：name、APN、mcc、mnc 四项不能为空，如果为空则返回不让保存，内置的APN则弹框提示是否保存，非内置的APN，直接验证并保存，如果APN相关有用信息为空，则toast提示，不保存返回，根据各项字段，通过uri更新数据库中数据。
（2）修改mcc，点击保存，此时发生冲突时，更新旧的那条数据，然后删除掉要更新的这条数据，此时要更新这条APN就从数据库中删除了，此时不会触发onApnChange，不会导致DcTracker重新触发连接的逻辑。重启手机后，此时通过numeric查询APN是无法查到的，因为数据库中的那条APN的mnc和numeric已经相对应的被修改了。

3 TelephonyProvider

3.1 APN升级

APN升级在TelephonyProvider中实现，先获取首选APN保存，然后根据条件删除数据库。重新根据xml插入APN，根据名称、APN、numeric、bearer四个属性恢复首选APN，若其中有属性变更，则不恢复。

4、 APN流程

4.1 卡加载后，监听APN数据库变化

public DcTracker(Phone phone) {
    .......
    //每个Phone对象有自己DcTracker
    //每个DcTracker加载各自卡可用的APN
    mPhone = phone;
    .......
    //1、监听卡载入
    mUiccController = UiccController.getInstance();
    mUiccController.registerForIccChanged(this, DctConstants.EVENT_ICC_CHANGED, null);
    .......
    //2、监听卡信息变化
    mSubscriptionManager = SubscriptionManager.from(mPhone.getContext());
    mSubscriptionManager.addOnSubscriptionsChangedListener(mOnSubscriptionsChangedListener);
    .......
    //监听APN数据库变化
    mApnObserver = new ApnChangeObserver();
    phone.getContext().getContentResolver().registerContentObserver(
            Telephony.Carriers.CONTENT_URI, true, mApnObserver);
    .............
    //初始化不同APN类型对应的网络能力，后文介绍
    initApnContexts();
    .............
    // Add Emergency APN to APN setting list by default to support EPDN in sim absent cases
    initEmergencyApnSetting();
    addEmergencyApnSetting();
    ...............
}

4）插卡或卡发生变化后，就要创建当前卡可用的APN，同时设置初始时使用的APN

private void onRecordsLoadedOrSubIdChanged() {
    ..............
    //1、创建当前卡可用的APN
    createAllApnList();

    //2、设置初始使用的APN
    setInitialAttachApn();

    if (mPhone.mCi.getRadioState().isOn()) {
        if (DBG) log("onRecordsLoadedOrSubIdChanged: notifying data availability");
        notifyOffApnsOfAvailability(Phone.REASON_SIM_LOADED);
    }

    //卡变化也会触发拨号流程；不过若此时数据开关未开，那么拨号是不会成功的
    setupDataOnConnectableApns(Phone.REASON_SIM_LOADED);
}

创建卡对应的APN的过程：

private void createAllApnList() {
    //表示mvno是否匹配
    //mvno也是APN的一种属性，代表该APN适用于虚拟运营商，目前用的比较少
    mMvnoMatched = false;

    //用于保存结果
    mAllApnSettings = new ArrayList<ApnSetting>();

    //得到当前卡的信息
    IccRecords r = mIccRecords.get();
    //得到卡对应的MCC/MNC
    String operator = (r != null) ? r.getOperatorNumeric() : "";
    if (operator != null) {
        //构造SQL语句
        String selection = "numeric = '" + operator + "'";
        String orderBy = "_id";
        ...............
        //查询MCC/MNC对应的APN
        Cursor cursor = mPhone.getContext().getContentResolver().query(
                Telephony.Carriers.CONTENT_URI, null, selection, null, orderBy);

        if (cursor != null) {
            if (cursor.getCount() > 0) {
                //1、利用数据创建APN
                mAllApnSettings = createApnList(cursor);
            }
            cursor.close();
        }
    }

    //2、添加emergencyApnSettings
    addEmergencyApnSetting();

    //3、去除重复的APN
    dedupeApnSettings();

    if (mAllApnSettings.isEmpty()) {
        mPreferredApn = null;
    } else {
        //4、得到用户偏爱的APN (用户在UI界面主动选择的)
        mPreferredApn = getPreferredApn();
        if (mPreferredApn != null && !mPreferredApn.numeric.equals(operator) {
            mPreferredApn = null;
            //用户偏爱的与当前卡不匹配，删除数据库中对应信息
            setPreferredApn(-1);
        }
    }

    //5、在需要的情况下，构造APN文件发送给modem
    setDataProfilesAsNeeded();
}

5.APN举例

1)以中国移动举例：其中carrier、apn、mcc、mnc几个字段是一个完整的apn一定要有的，不同的卡mnc会存在不同的情况如，00、02，设置错误的情况下会无法上网。

这里需要强调一下type和authtype，type字段可以有多个属性值，依次用逗号隔开，authtype在自己添加apn时可能给定的值是字符串，我们需要转换为相应的值。具体关系如下：

属性值	合入值
None	0
不写（默认值）	-1
PAP	1
CHAP	2
PAP OR CHAP	3

2)上网分为wap和net两种方式，使用net手机就会直接连入互联网，而使用wap则会中间多了一个代理网关，移动联通均是10.0.0.172，端口80。

3）彩信APN

彩信apn中mmsproxy和mmsport两个字段在发彩信的apn中是必须的

6.Android支持的apn类型

Android中支持的apn类型（”default, mms, supl, dun, hipri, fota, ims…….”），其功能如下所示：

类型	描述
default	默认数据连接，即浏览器、Email等普通连接（internet、wap、web）
mms	接收和发送彩信使用的数据连接
supl	支持APGS的数据连接（gprs上网）
dun	拨号连接（wifi等上网类型，tethering）
hipri	扩展

此表中的数据优先级是由低到高的，即default数据连接的优先级最低，而hipri数据连接的优先级最高。比如在手机上网聊天时，将建立default数据连接；当手机收到一条彩信，因为彩信的数据连接是mms，这时会断开default数据连接而创建mms数据连接，从而能快速接收到此彩信，因为mms比default的数据连接优先级高。因此，在发送和接收彩信的同时不能上网。
APN分类
1、default

默认网络连接，当激活时所有数据传输都使用该连接，不能与其他网络连接同时使用

适用场合：绝大部分正常上网时可以使用

2、mms

彩信专用连接，此连接与default类似，用于与载体的多媒体信息服务器对话的应用程序，此连接能与default连接同时使用

适用场合：使用彩信服务时，必须有mms类型的接入点，不必选中，应用程序会自动使用此接入点

3、supl

是SecureUser Plane Location“安全用户面定位”的简写，此连接与default类似，用于帮助定位设备与载体的安全用户面定位服务器对话的应用程序，此连接能与default连接同时使用

4、dun

Dial UpNetworking拨号网络的简称，此连接与default连接类似，用于执行一个拨号网络网桥，使载体能知道拨号网络流量的应用程序，此连接能与default连接同时使用

适用场合：当我们使用自己的手机给别人做热点时使用，不管是USB 热点，wifi热点或则bluetooth热点。将他与default区别开来的主要目的一般是方面计费，国外很多运营商手机自己上网和做热点计费不同的。目前在国内三大运营商都没有区分，所以也就没有dun这个apn

5、hipri

高优先级网络，与default类似，但路由设置不同。使用较少。

6、ims

当ims发起激活请求时会使用这个apn连建立ims的专用承载.

7、FOTA

手机FOTA升级的时候使用

8.IA

IA的apn专用于LTE attach使用，在手机检测到sim卡后，便会加载这个attach apn. 不过很多运营商并没有严格规定attach apn，所以常常复用default类型的apn。在attachapn 加载的时候它有一个优先级顺序，如下：

IaApn > PreferredApn > DefaultApn>FirstApn

IaApn : 类型为ia的apn，优先级最高。

 PreferredApn ：选中的apn。比如在手机setting里面设置的那个apn

 DefaultApn :从apnlist里面查询到的第一个类型为“default”的apn

 FirstApn ：apnlist中的第一个apn。

APN加载和过滤
在每次开机的时候系统回自动检查telephony.db是否存在，如果不存在则会创建数据库telephony.db，并利用apns-conf.xml中的内容生成表carriers,以后所有对apn的操作都会是直接针对表carriers，包括查询，创建，修改，删除等。

当插入一张卡后系统会根据卡的相关信息来匹配相应的apn，在apn list中主要涉及匹配的项有：mcc，mnc，mvno_type, mvno_match_data。mvno_type值决定mvno_match_data的值，android原生代码里mvno_type会有4个值，他们分别是“spn”,“imsi”,“gid”, “iccid”。所以，在apn 读取的时候，会先根据sim卡的mcc，mnc读取出相应的apn list，接着会判断apn list 中的每一个apn的mvno_type 的值，如果不为空，则会根据mvno_type 和mvno_match_data再一次对apn list进行过滤，一般情况下，mvno_type,mvno_match_data为空。

7、常见的APN问题

7.1 重置APN，显示为默认的APN接入点后又变为手动更改的接入点

D ApnSettings: --restoreDefaultApn--  ——开始重置
D TelephonyProvider: restoreDefaultAPN: where: owned_by!=0

D TelephonyProvider: deletePreferredApn: for subId 1
D TelephonyProvider: deletePreferredApn: apn is stored. Deleting it now for subId 1
D TelephonyProvider: dbh.initDatabase:+ db=SQLiteDatabase: /data/user_de/0/com.android.providers.telephony/databases/telephony.db ——重新创建
D TelephonyProvider: dbh.initDatabase:- db=SQLiteDatabase: /data/user_de/0/com.android.providers.telephony/databases/telephony.db ——插入数据库完成
D TelephonyProvider: setPreferredApn: _id 2965 subId 1 ————设置偏好APN
 DCT     : [ApnContext:default] getApnSetting: apnSetting=[ApnSettingV5] CUWAP, 2966, 46001, 3gwap, 10.0.0.172, http://mmsc.myuni.com.cn, 10.0.0.172, 80, 80, -1, default | mms, IPV4V6, IPV4V6, true, 0, 0, 0, false, 0, 0, 0, 0, , , false, 0, 0
 DCT     : [ApnContext:default] getApnSetting: apnSetting=[ApnSettingV5] CUWAP, 2966, 46001, 3gwap, 10.0.0.172, http://mmsc.myuni.com.cn, 10.0.0.172, 80, 80, -1, default | mms, IPV4V6, IPV4V6, true, 0, 0, 0, false, 0, 0, 0, 0, , , false, 0, 0
 QtiDCT  : [0]buildWaitingApns: reset preferred APN to [ApnSettingV5] CUWAP, 2966, 46001, 3gwap, 10.0.0.172, http://mmsc.myuni.com.cn, 10.0.0.172, 80, 80, -1, default | mms, IPV4V6, IPV4V6, true, 0, 0, 0, false, 0, 0, 0, 0, , , false, 0, 0 ——设置偏好APN失败，重置到2966了
从log可知，上层设置2965 APN时未设置成功，底层重新设置了2966

//上层设置偏好APN 2965
Line 58117: 06-21 14:43:07.940  2883  3252 D TelephonyProvider: setPreferredApn: _id 2965 subId 1 
//framework设置偏好APN 2966
Line 4405: 06-21 14:43:07.939  2883  2883 D QtiDCT  : [0]buildWaitingApns: reset preferred APN to [ApnSettingV5] CUWAP, 2966, 46001, 3gwap, 10.0.0.172, http://mmsc.myuni.com.cn, 10.0.0.172, 80, 80, -1, default | mms, IPV4V6, IPV4V6, true, 0, 0, 0, false, 0, 0, 0, 0, , , false, 0, 0 ——设置偏好APN失败，重置到2966了
//framerok调用删除
Line 4406: 06-21 14:43:07.939  2883  2883 D QtiDCT  : [0]setPreferredApn: delete 
//OS写入完成，数据库执行完打印的log
Line 58119: 06-21 14:43:07.943  5337  5337 D _ApnSettings: set key to  2965
//framework开始写入偏好APN
Line 4407: 06-21 14:43:07.967  2883  2883 D QtiDCT  : [0]setPreferredApn: insert
//响应framework的操作，写入偏好APN 2966
Line 58161: 06-21 14:43:07.967  2883  2883 D TelephonyProvider: delete:match=12
Line 58162: 06-21 14:43:07.967  2883  2883 D TelephonyProvider: subIdString = 1 subId = 1
Line 58163: 06-21 14:43:07.967  2883  2883 D TelephonyProvider: deletePreferredApn: for subId 1
Line 58164: 06-21 14:43:07.967  2883  2883 D TelephonyProvider: deletePreferredApn: apn is stored. Deleting it now for subId 1
Line 58170: 06-21 14:43:07.972  2883  2883 D TelephonyProvider: subIdString = 1 subId = 1 ——此处log只有对应URL_PREFERAPN_NO_UPDATE_USING_SUBID 或者URL_PREFERAPN_USING_SUBID URI才会打印出来
Line 58171: 06-21 14:43:07.973  2883  2883 D TelephonyProvider: setPreferredApn: _id 2966 subId 1
//从上面流程可以看出，最后执行的是响应 framework的写入2966的操作

分析：在buildWaitingAPN()中增加的reset preferred APN的逻辑和上层冲突，导致preferred APN值不对，这段已经不需要。上层在restore APN时会设置default preferred APN
方案：删除reset prefered APN逻辑

7.2 升级后，SIM2的APN需要重新选择

分析：
（1）从log来看，卡2没有选择默认的APN，故会弹框通知设置APN
（2）对比升级前后的apn可知，升级后由于名称改变了，相当于APN变更了，故需要重新设置APN

7.3 手动配置APN

手动配置APN需要配置的元素，例如：
（1）name：ims
（2）APN：ims
（3）type：ims
（4）APN protocol & APN roaming protocol：IPV4V6