2022年GPRS基础知识 .pdf

GPRS 基础知识1概述 GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称。GPRS是 GSM Phase2.1规范实现的内容之一，能提供比现有GSM 网 9.6kbit/s更高的数据率。 GPRS 采用与 GSM 相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA 帧结构。 因此， 在 GSM 系统的基础上构建GPRS 系统时，GSM 系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。构成 GPRS 系统的方法是：(1) 在 GSM 系统中引入 3 个主要组件 GPRS服务支持结点 (SGSN, Serving GPRS Supporting Node) GPRS网关支持结点 (GGSN, Gateway GPRS Support Node) 分组控制单元 (PCU) (2) 对 GSM 的相关部件进行软件升级GPRS 系统原理如图 1.1 所示图。图 1.1 GPRS系统原理图 ETSI指定了 GSM900 、1800和 1900三个工作频段用于GSM ，其中 GSM900 频段还有 G1(E-GSM) 频段和 P频段。相应地， GPRS 也 工作于这三个频段，包括GSM900 的 G1频段和 P频段，当然，GPRS 可以限制每个小区只工作于P频段。如表 1.1 所示了 GSM 和 GPRS 的工作频段。表 1.1 GSM 和 GPRS的工作频段900MHz频段G1频段上行频率( 原 EGSM)880 - 890MHzP 频段上行频率890 - 915MHzG1频段下行频率( 原 EGSM)925 - 935MHzP 频段下行频率935 - 960MHz双工间隔45MHz载频间隔200kHz1800MHz频段上行频率1710 -1785MHz下行频率1805 -1880MHz双工间隔95MHz载频间隔200kHz1900MHz频段上行频率1850 -1910MHz下行频率1930 -1990MHz名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 46 页 - - - - - - - - - 双工间隔80MHz载频间隔200kHz现有的 GSM 移动台(MS)，不能直接在 GPRS 中使用，需要按 GPRS 标准进行改造(包括硬件和软件 ) 才可以用于 GPRS 系统。 GPRS 定义了 3 类 MS ： A 类可同时工作于 GPRS 和 GSM ； B 类可在 GPRS 和 GSM 之间自动切换工作； C 类可在 GPRS 和 GSM 之间人工切换工作。GPRS 被认为是 2G向 3G演进的重要一步，不仅被 GSM 支持， 同时也被北美的 IS-136支持。1.2 GPRS的主要特点1. GPRS采用分组交换技术，高效传输高速或低速数据和信令，优化了对网络资源和无线资源的利用。2.定义了新的 GPRS 无线信道，且分配方式十分灵活：每个TDMA 帧可分配1 到 8 个无线接口时隙。时隙能为活动用户所共享，且向上链路和向下链路的分配是独立的。3.支持中、高速率数据传输，可提供9.05 -171.2kbit/s的数据传输速率(每用户 ) 。 GPRS 采用了与 GSM 不同的信道编码方案， 定义了 CS-1、 CS-2、CS-3和 CS-4四种编码方案。4. GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。5. GPRS支持基于标准数据通信协议的应用，可以和IP 网、X.25 网互联互通。支持特定的点到点和点到多点服务，以实现一些特殊应用如远程信息处理。 GPRS 也允许短消息业务 (SMS)经 GPRS 无线信道传输。6.GPRS 的设计使得它既能支持间歇的爆发式数据传输，又能支持偶尔的大量数据的传输。 它支持四种不同的QoS级别。GPRS 能在 0.5 -1秒之内恢复数据的重新传输。 GPRS 的计费一般以数据传输量为依据。7.在 GSM PLMN 中，GPRS 引入两个新的网络节点：一个是GPRS 服务支持节点(SGSN) ，它和 MSC 在同一等级水平，并跟踪单个MS的存储单元，实现安全功 能和接入控制。 节点 SGSN 通过帧中继连接到基站系统。 另一个是GPRS 网关支持节点 GGSN ，GGSN 支持与外部分组交换网的互通，并经由基于 IP 的 GPRS 骨干网和 SGSN 连通。8. GPRS的安全功能同现有的GSM 安全功能一样。身份认证和加密功能由SGSN 来执行。其中的密码设置程序的算法、密钥和标准与目前 GSM中的一样，不过 GPRS 使用的密码算法是专为分组数据传输所优化过的。GPRS移动设备 (ME)可通过 SIM访问 GPRS 业务，不管这个 SIM是否 具备 GPRS功能。9.蜂窝选择可由一个MS自动进行，或者基站系统指示MS选择某一特定的蜂窝。 MS在重选择另一个蜂窝或蜂窝组(即一个路由区 ) 时会通知网络。10. 为了访问 GPRS 业务，MS会首先执行 GPRS 接入过程，以将它的存在告知网络。在 MS和 SGSN 之间建立一个逻辑链路，使得MS可进行如下操作：接收基于 GPRS 的的 SMS 服务、经由 SGSN 的寻呼、 GPRS 数据到来通知。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 46 页 - - - - - - - - - 11. 为了收发 GPRS 数据， MS会激活它所想用的分组数据地址。这个操作使MS可被相应的 GGGSN所识别，从而能开始与外部数据网络的互通。12. 用户数据在 MS和外部数据网络之间透明地传输， 它使用的方法是封装和隧道技术：数据包用特定的 GPRS 协议信息打包并在 MS 和 GGSN 之间传输。这种透明的传输方法缩减了GPRS PLMN 对外部数据协议解释的需求，而且易于在将来引入新的互通协议。用户数据能够压缩，并有重传协议保护，因此数据传输高效且可靠。13. GPRS可以实现基于数据流量、业务类型及服务质量等级(QoS)的计费功能，计费方式更加合理，用户使用更加方便。14. GPRS的核心网络层采用IP 技术，底层款可使用多种传输技术，很方便地实现与高速发展的IP 网无缝连接。1.3 GPRS的业务 GPRS 是一组新的 GSM 承载业务， 是以分组模式在 PLMN 和与外部网络互通的内部网上传输。在有GPRS 承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS 网络管理可以提供 ( 或支持 )一系列的交互式电信业务。1. 承载业务支持在用户与网络接入点之间的数据传输的性能。提供点对点业务、 点对多点业务两种承载业务。a. 点对点业务 (PTP) 点对点业务在两个用户之间提供一个或多个分组的传输。由业务请求者启动， 被接收者接收。包括两种点到点业务：b. 点对多点业务 (PTM) 点对多点业务是将单一信息传送到多个用户。GPRS PTM 业务能够提供一个用户将数据发送给具有单一业务需求的多个用户的能力。包括有三种PTM业务：点对多点广播 (PTM-M) 业务- 是将信息发送给当前位于某一地区的所有用户的业务。点对多点群呼 (PTM-G)业务- 是将信息发送给当前位于某一区域的特定用户子群的业务。 IP 多点传播 (IP-M) 业务- 是定义为 IP 协议序列一部分的业务。2. 用户终端业务GPRS 支持电信业务，提供完全的通信业务能力，包括终端设备能力。用户终端业务可以分为基于PTP的用户终端业务和基于PTM 的用户终端业务。如表1-1所示。表 1-1 GPRS 用户终端业务分类基于 PTP的用户终端业务会话报文传送检索遥信名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 46 页 - - - - - - - - - 基于 PTM的用户终端业务分配调度会议预定发送地区选路3. 附加业务GSM 第 2 阶段附加业务支持所有的GPRS 基本业务 PTP-CONS、PTP-CLNS 、IP-M 和PTM-G 的 CFU( 无条件呼叫转送 ) 。GSM 第 2 阶段附加业务不适用于PTM-M 。如表1-2 所示。表 1-2 GPRS 附加业务的应用简称名称CLIP主叫线路识别表示CLIR主叫线路识别限制CoLP连接线路识别表示CoLR 连接线路识别限制CFU无条件呼叫转移CFB移动用户遇忙呼叫转移CFNRy 无应答呼叫转移CFNRc 无法到达的移动用户呼叫转移CW 呼叫等待HOLD呼叫保持MPTY多用户业务CUG封闭式的用户群AoCI资费信息通知BAOC禁止所有呼叫BOIC禁止国际呼出BAIC禁止所有呼入1.4 GPRS业务的具体应用GPRS 业务主要有以下应用。(1) 信息业务传送给移动电话用户的信息内容广泛，如股票价格、体育新闻、天气预报、航班信息、新闻标题、娱乐、交通信息等等。(2) 交谈人 们更加喜欢直接进行交谈，而不是通过枯燥的数据进行交流。目前因特网聊天组是因特网上非常流行的应用。 有共同兴趣和爱好的人们已经开始使用非话音移动业务进行交谈和讨论。由于GPRS 与因特网的协同作用， GPRS 将允许移动用户完全参与到现有的因特网聊天组中，而不需要建立属于移动用户自己的讨论组。因 此，GPRS 在这方面具有很大的优势。(3) 网页浏览名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 46 页 - - - - - - - - - 移动用户使用电路交换数据进行网页浏览无法获得持久的应用。由于电路交换传输速率比较低，因此数据从因特网服务器到浏览器需要很长的一段时间。因此GPRS 更适合于因特网浏览。(4) 文件共享及协同性工作移动数据使文件共享和远程协同性工作变得更加便利。这就可以使在不同地方工作的人们可以同时使用相同的文件工作。(5) 分派工作非话音移动业务能够用来给外出的员工分派新的任务并与他们保持联系。同时业务工程师或销售人员还可以利用它使总部及时了解用户需求的完成情况。(6) 企业 E-mail在一些企业中， 往往由于工作的缘故需要大量员工离开自己的办公桌，因此通过扩展员工办公室里的 PC上的企业 E-mail 系统使员工与办公室保持联系就非常重要。GPRS 能力的扩展，可使移动终端接转PC机上的 E-mail ，扩大企业 E-mail应用范围。(7) 因特网 E-mail 因特网 E-mail 可以转变成为一种信息不能存储的网关业务，或能够存储信息的信箱业务。在网关管业务的情况下，无线mail 平台将信息从 SMTP 转化成 SMS ，然后发送到 SMS 中心。(8) 交通工具定位该应用综合了无线定位系统， 该系统告诉人们所处的位置， 并且利用短消息业务转告其他人其所处的位置。 任何一个具有 GPS 接收器的人都可以接收他们的卫星定位信息以确定他们的位置。且对被盗车辆进行跟踪等功能。(9) 静态图像例如照片、图片、明信片、贺卡和演讲稿等静态图像能在移动网络上发送和接收。使用 GPRS 可以将图像从与一个GPRS 无线设备相连接的数字相机直接传送到因特网站点或其他接收设备，并且可以实时打印。(10) 远程局域网接入当员工离开办公桌外出工作时， 他们需要与自己办公室的局域网保持连接。远程局域网包括所有应用的接入。(11) 文件传送文件传送业务包括从移动网络下载量比较大的数据的所有形式。1.5 GPRS的优势及存在问题1. GPRS的技术优势资源利用率高GPRS 引入了分组交换的传输模式，使得原来采用电路交换模式的GSM 传输数据方式发生了根本性的变化，这在无线资源稀缺的情况下显得尤为重要。按电路交换模式来说， 在整个连接期内， 用户无论是否传送数据都将独自占有无线信道。而对于分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源， 这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。GPRS 用户的计费以通信的数据量为主要依据，体现了 得到 多少、支付多少 的原则。实际上， GPRS 用户的连接时间可能长达数小时，却只需支付相对低廉的连接费用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 46 页 - - - - - - - - - 传输速率高GPRS 可提供高达 115kbit/s的传输速率 （最高值为 171.2kbit/s，不包括FEC ）。这意味着通过便携式电脑，GPRS 用户能和 ISDN用户一样快速地上网浏览，同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。接入时间短分组交换接入时间缩短为少于1 秒，能提供快速即时的连接， 可大幅度提高一些事务（如信用卡核对、远程监控等）的效率，并可使已有的 Internet应用（如 E-mail 、网页浏览等）操作更加便捷、流畅。支持 IP 协议和 X.25 协议GPRS 支持因特网上应用最广泛的IP 协议和 X.25 协议。而且由于GSM 网络覆盖面广，使得 GPRS 能提供 Internet和其它分组网络的全球性无线接入。2. 存在的问题GPRS 会发生包丢失现象由于分组交换连接比电路交换连接要差一些，因此，使用GPRS 会发生一些包丢失现象。而且，由于话音和GPRS 业务无法同时使用相同的网络资源，因此，用于专门提供GPRS 使用的时隙数量越多，能够提供给话音通信的网络资源就越少。 对用户来说其容量有限 GPRS 确实对网络现有的小区容量产生影响， 对于不同的用途而言只有有限的无线资源可供使用。例如，话音和 GPRS 呼叫都使用相同的网络资源， 这势必会 相互产生一些干扰。其对业务影响的程度主要取决于时隙的数量。当然，GPRS 可以对信道采取动态管理，并且能够通过在 GPRS 信道上发送短信息来减少高峰时的信令信道数。实际速率比理论值低GPRS 数据传输速率要达到理论上的最大值172.2kbps， 就必须只有一个用户占用所有的 8 个时隙，并且没有任何防错保护。运营商将所有的8 个时隙都给一个用户使用显然是不太可能的。另外，最初的GPRS 终端预计可能仅支持 1 个、2 个或 3 个时 隙，一个 GPRS 用户的带宽因此将会受到严重的限制，所以，理论上的GPRS 最大速率将会受到网络和终端现实条件的制约。终端不支持无线终止功能目前还没有任何一家主要手机制造厂家宣称其GPRS 终端支持无线终止接收来电的功能，这将是对GPRS 市场是否可以成功地从其他非语音服务市场抢夺用户的核心问题。启用 GPRS 服务时，用户将根据服务内容的流量支付费用，GPRS 终端会装载 WAP 浏览器。但是，未经授权的内容也会发送给终端用户，更糟糕的是用户要为这些垃圾内容付费。调制方式不是最优GPRS 采用基于 GMSK（Gaussian Minimum-Shift Keying）的调制技术，相比之下， EDGE 基于一种新的调制方法8PSK（eight-phase-shift keying ） ，它允许无线接口支持更高的速率。8PSK也用于 UMTS 。网络营运商如果想过渡到第三代，必须在某一阶段改用新的调制方式。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 46 页 - - - - - - - - - 存在转接时延GPRS 分组通过不同的方向发送数据，最终达到相同的目的地，那么数据在通过无线链路传输的过程中就可能发生一个或几个分组丢失或出错的情况。1.6 GPRS标准和业务的发展1. ETSI 的标准制订工作欧洲最早是在 1993 年就提出了在 GSM 网上开通 GPRS 业务， 1997 年 GPRS 的标准化工作取得重大进展， 10 月份 ETSI发布了 GSM02.60 GPRS Phase1 业务描述。1999年底完成 GPRS Phase2 的工作。 GPRS 的标准分 3 个阶段，这 3 个阶段分别制订了 18 个新的标准并对几十个现有标准进行修订，以实现GPRS 。表 1-3 列出了这 3 个 阶段。表 1-3 GPRS 的标准的3 个阶段阶段 1阶段 2阶段 302.60 业务描述03.60 系统描述和网络结构04.60 RLC/MAC 协议03.64 无线接口描述04.61 PTM-M 业务03.61 点对多点 - 广播业务04.62 PTM-G 业务03.62 点对多点 - 群呼04.64 LLC04.65SNDCP07.60 用户互通08.14 Gb 层 108.16 Gb 层网络业务08.18 BSSGP、Gb接口09.16 Gb 层 209.18 Gb 层 309.60 Gn&Gp 接口09.61 外部网路互通按照 ETSI 的设想， GPRS 应首先实现： PTP业务 PTP TCP/IP 的用户互通从 MS至 GGSN 的 X.28 协议， GGSN 至外部 PDN 的 X.25 协议 Gn、Gb 、Gr、Gp 、Gs、Gi 接口对 PTP和漫游的安全保障计费运营者决定的呼叫闭锁和呼叫终止，运营者呼叫过滤为 PTM 无线接口作准备工作匿名接入通过 GPRS 支持 SMS-MO 和-MT 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 46 页 - - - - - - - - - 2. 我国 GPRS 标准化工作的进展概况我国从 1996年开始跟踪研究 GPRS 的相关标准。着重组织开展了一系列GPRS相关标准研究工作。于2000 年 4 月，已经完成了900/1800MHz TDMA 数字蜂窝移动通信网 GPRS 隧道协议 (GTP)规范 ，由信息产业部电信传输所提出了GPRS业务研究 的前期的预研成果。从1998 年开始，我国运营者开始酝酿在国内兴建 GPRS 的试验网络工作， 标准化的工作就显得极为迫切了。 在 2000年内和 2001年上半年，已颁布以下 900/1800MHz TDMA 蜂窝移动通信网通用分组无线业务相关的系列标准。接口规范基站子系统与 SGSN 接口规范无线接口规范设备规范交换子系统设备规范基站子系统设备规范移动台的技术要求测试规范隧道协议 (GTP)规范基站子系统与 SGSN 间接口测试规范交换子系统设备测试规范基站子系统设备测试规范移动台的测试规范由于 GPRS 的相关标准的研究工作在ETSI SMG以及 3GPP 等组织中仍然处于不断的更改和制订过程中， 在我国标准研究和设备开发工作中都存在着不断调整和解决不同版本之间兼容性的问题。3. GPRS的发展动向GPRS 是 GSM 向 3G迈进的一个重要步骤，根据ETSI对 GPRS 发展的建议， GPRS从试验到投入商用后，分为两个发展阶段，第一阶段可以向用户提供电子邮件、因特网浏览等数据业务；第二阶段是EDGE 的 GPRS ，简称 E-GPRS 。从 移动通信市场的走势来看，国外移动通信运营商已开始涉及多媒体服务的领域，使用户可以用手机在股票市场上进行交易，办理银行转账业务等。 目前全世界已有近百个运营商开通了GPRS 商用系统、试商用系统或实验系统。 较为著名的有英国的 BTCellNET、德国的 T-Mobile 等地的运营商。2000年 12 月 21 日，中国移动通信集团公司在京宣布：正式启动称为移动梦网 的 GPRS 网络建设。 2001年 6 月，中国移动 GPRS 一期工程已完成， 2001 年 10月正式投入商用。2.1 GPRS网络总体结构GPRS 网络是在现有 GSM 网络中增加 GGSN 和 SGSN 来实现的， 使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据。其系统结构如图2-1 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 46 页 - - - - - - - - - 图 2-1 GPRS系统结构图中，笔记本电脑通过串行或无线方式连接到GPRS 蜂窝电话上； GPRS 蜂窝电话与 GSM 基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同，GPRS 分组是从基站发送到 GPRS 服务支持节点 (SGSN) ，而不是通过移动交换中心(MSC)连接到语音网络上。SGSN 与 GPRS 网关支持节点 (GGSN) 进行通 信；GGSN 对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或X.25 网络。来自因特网标识有移动台地址的IP 包，由 GGSN 接收，再转发到 SGSN ，继而传送到移动台上。 SGSN 是 GSM 网络结构中的一个节点， 它与 MSC 处于网络体系的同一层。 SGSN通过帧中继与 BTS相连，是 GSM 网络结构与移动台之间的接口。SGSN 的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN 之间完成移动分组数据的发送和接收。 GGSN 通过基于 IP 协议的 GPRS 骨干网连接到 SGSN ， 是连接 GSM 网络和外部分组交换网 ( 如因特网和局域网 ) 的网关。 GGSN 主要是起网关作用，也有将GGSN称为 GPRS 路由器。GGSN 可以把 GSM 网中 的 GPRS 分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP 或 X.25 网络。SGSN 和 GGSN 利用 GPRS 隧道协议 (GTP)对 IP 或 X.25 分组进行封装， 实现二者之间的数据传输。图 22 给出了 GPRS 网络结构的接入与参考点的简图。图 2-2 GPRS总体结构及接入接口和参考点 GGSN 到外部分组网络是通过Gi 参考点连通的，而其他GPRS 网络是通过 Gp接口连通的。另外，从MS端到 GPRS 网络有两个接入点， Um接口用于无线通信接入而 R参考点用于信息的产生或接收。移动终端 MT(例如手机 )通过 Um接口接名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 46 页 - - - - - - - - - 入 GPRS PLMN，R则是 MT和 TE(如笔记本电脑 ) 之间的参考点。这里的MS由 TE和 MT两部分组成，它们通过R参考点组成一个整体，另外，MS 也可单独由一个移动终端 (MT)组成。对于一个支持 GPRS 的公共陆地移动网络 (PLMN) ，当它运行 GPRS 业务时可能涉及到任何其他网络，这时就产生了网络互通的需求。GPRS 网络通过 Gi 参考点和 Gp接口实现同其他网络的互通。对于具有 GPRS 业务功能的移动终端， 它本身具有 GSM 和 GPRS 业务运营商提供的地址，这样，分组公共数据网的终端利用数据网识别码即可向GPRS 终端 直接发送数据。 另外 GPRS 支持与基于 IP 的网络互通， 当在 TCP连接中使用数据报时，GPRS 提供 TCP/IP 报头的压缩功能。由于 GPRS 是 GSM 系统中提供分组业务的一种方式，所以它能广泛应用于IP域。 其移动终端通过 GSM 网络提供的寻址方案和运营商的具体网间互通协议实现全球网间通信。2.2 GPRS逻辑体系结构从逻辑上来说， GPRS 通过在 GSM 网络结构中增添 SGSN 和 GGSN 两个新的网络节点来实现。 由于增加了这两个网络节点，需要命名新的接口。 图 2-3 说明了GPRS 逻辑体系结构。表2-1 给出了 GPRS 体系结构中的接口及参考点。图 2-3 GPRS逻辑体系结构一览表 29-5-5 GPRS 体系结构中的接口及参考点接口或参考点说明R非 ISDN 终端与移动终端之间的参考点GbSGSN 与 BSS之间的接口GcGGSN 与 HLR之间的接口GdSMS-GMSC 之间的接口， SMS-IWMSC 与 SGSN之间的接口GiGPRS 与外部分组数据之间的参考点Gn同一 GSM 网络中两个GSN之间的接口Gp不同 GSM 网络中两个GSN之间的接口名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 46 页 - - - - - - - - - GrSGSN 与 HLR之间的接口GsSGSN 与 MSC/VLR之间的接口GfSGSN 与 EIR 之间的接口UmMS与 GPRS 固定网部分之间的无线接口除了这些接口和参考点之外，GPRS 还新增加了分组控制单元 (PCU, Packet Control Unit)和 Gb接口单元 (GBIU, Gb Interface Unit)。其中 PCU 使 BSS提供数据功能、 控制无线接口、 使多个用户使用相同的无线资源。GBIU提供从 BSS到 SGSN 的标准接口。可以和PCU合并在同一个物理实体中。由于 GPRS 在 GSM 网络中引入了两个GPRS 支持节点和新的接口及单元，会对 GSM 网络设备产生以下的影响。 HLR现有软件需更新，以支持Gc 、Gr接口； MSC现有软件需更新，以支持Gs接口；在 BSC中引入 PCU ，并且软件需要升级； BTS配合 BCF进行相应的软件升级。2.3 GPRS网络主要实体GPRS 网络主要实体包括GPRS 支持节点、 GPRS 骨干网、本地位置寄存器HLR 、短消息业务网关移动交换中心(SMS-GMSC)和短消息业务互通移动交换中心(SMS-IWMSC) 、移动台、移动交换中心 (MSC)/拜访位置寄存器 (VLR)、分组数据网络(PDN)等。1. GPRS支持节点 (GSN) GPRS 的支持节点 GSN 是 GPRS 网络中最重要的网络节点，包含了支持GPRS所需的功能。 GSN 具有移动路由管理功能，可以连接各种类型的数据网络，并可以连到 GPRS 寄存器。 GSN 可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。 GSN 是一种类似于路由器的独立设备，也与GSM 中的 MSC 集 成在一起。在一个 GSM 网络中允许存在多个GSN 。GSN 有两种类型： SGSN 和 GGSN。 SGSN 是为移动终端 (MS)提供业务的节点 (即 Gb接口由 SGSN 支持) 。在激活GPRS 业务时， SGSN 建立起一个移动性管理环境，包含关于这个移动终端(MS)的移动性和安全性方面的信息。SGSN 的主要作用就是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和SGSN 之间完成移动分组数据的发送和接收。 GGSN 通过配置一个 PDP 地址被分组数据网接入。 它存储属于这个节点的GPRS业务用户的路由信息， 并根据该信息将 PDU利用隧道技术发送到MS的当前 的业务接入点，即 SGSN 。 GGSN 可以经 Gc接口从 HLR查询该移动用户当前的地址信息。GGSN 主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如 ISDN和 LAN等。另外， GGSN 也又被称作 GPRS 路由器。 GGSN 可以把 GSM 网中的 GPRS 分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的 TCP/IP 或 X.25网络。 SGSN 与 GGSN 的功能既可以由一个物理节点全部实现，也可以在不同的物理节点上分别实现。它们都应有IP 路由功能，并能与 IP 路由器相连。当 SGSN 与名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 46 页 - - - - - - - - - GGSN 位于不同的 PLMN 时，通过 Gp接口互联。 SGSN 可以通过任意 Gs接口向MSC/VLR 发送定位信息，并可以经Gs接口接收来自 MSC /VLR 的寻呼请求。2. GPRS骨干网 GPRS 中有内部 PLMN 骨干网和外部 PLMN 骨干网两种。内部门 PLMN 骨干网是指位于同一个PLMN 上的并与多个 GSN 互联的 IP 网。外部 PLMN 骨干网是指位于不同的PLMN 上的并与 GSN 和内部 PLMN 骨干网互联的IP 网，如图 2-4 所示。图 2-4 内部 PLMN 骨干网和外部 PLMN 骨干网每一个内部 PLMN 骨干网都是一个 IP 专网，且仅用于传送 GPRS 数据和 GPRS信令。 IP 专网是采用一定访问控制机制以达到所需安全级别的IP 网。两个内部 PIMN骨干网是使用边界网关 (BG，Border Gateways) 和一个外部 PLMN 骨干网并经 Gp接口相连的，外部PLMN 骨干网的选择取决于包含有BG安全功能的漫游协定， BG不在 GPRS 的规范 之列。外部 PLMN 可以是一个分组数据网。在同一个 PLMN 骨干网内，骨干网是图2-5 中虚线方框内的部分。在GPRS骨干网内部，各GSN 实体之间通过 Gn接口相连，它们之间的信令和数据传输都是在同一传输平台中进行的，所利用的传输平台可以在ATM 、以太网、 DDN 、ISDN 、帧中继等现有传输网中选择。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 46 页 - - - - - - - - - 图 2-5 GPRS网络骨干网的组成3. 本地位置寄存器 (HLR)在 HLR中有 GPRS 用户数据和路由信息。从SGSN 经 Gn接口或 GGSN 经 Gc接口均都可访问 HLR ，对于漫游的 MS来说， HLR可能位于另一个不同的PLMN 中，而不是当前的 PLMN 中。4. 消息业务网关移动交换中心 （SMS-GMSC） 和短消息业务互通移动交换中心 （SMSIWMSC ）SMS-GMSC和 SMS-IWMSC经 Gd接口连接到 SGSN 上， 这样就能让 GPRS MS通过 GPRS无线信道收发短消息 (SM)。5. GPRS移动台GPRS MS 能以三个运行模式中的一个进行操作，其操作模式的选定由MS 所申请的服务所决定：即仅有GPRS 服务，同时具有 GPRS 和其他 GSM 服务，或依据 MS的实际性能同时运行GPRS 和其他 GSM 服务。A类(Class-A) 操作模式： MS申请有 GPRS 和其他 GSM 服务，而且 MS能同时运行GPRS 和其他 GSM 服务。B类(Class-B) 操作模式： 一个 MS可同时监测 GPRS 和其他 GSM 业务的控制信道，但同一时刻只能运行一种业务。C类(Class-C) 操作模式： MS只能应用于 GPRS 服务。6. 移动交换中心 (MSC) 和拜访位置寄存器 (VLR)在需要 GPRS 网 络与其他 GSM 业务进行配合时选用Gs接口，如利用 GPRS 网络实现电路交换业务的寻呼， GPRS 网络与 GSM 网络联合进行位置更新，以及GPRS 网络的 SGSN节点接收 MSC/VLR 发来的寻呼请求等。同时MSC/VLR 存储 MS( 此 MS同时接入 GPRS 业务和 GSM 电路业务 )的 IMSI 以及 MS相连接 的 SGSN 号码。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 46 页 - - - - - - - - - 7. 分组数据网络 (PDN)PDN 提供分组数据业务的外部网络。移动终端通过GPRS 接入不同的 PDN 时，采用不同的分组数据协议地址。3.1 传输平台传输平台由一个分层协议结构组成，如图 3-1 所示。其用于用户信息传输以及与此相关的信息传输中的过程控制(例如：流量控制、检错、纠错和错误恢复等) 。传输平台通过底层无线接口和网络子系统(NSS)平台连接，这种独立性是通过保留 Gb接口来实现的。图 3-1 传输平台其中：1. GPRS隧道协议 (GTP)GPRS 骨干网中 GSN 间的用户数据和信令利用GTP 进行隧道传输。所有的点对点PDP协议数据单元 (PDU)将由 GTP 协议进行封装。 GTP是 GPRS 骨干网中 GSN 节点之间的互联协议，它是为Gn接口和 Gp 接口定义的协议。在GSM09.60 中对 GTP作了规范。2. TCP在 GPRS 骨干网中需要一个可靠的数据链路( 如 X.25) 进行 GTP PDU 的传输时， 所用的传输协议是 TCP协仪。如果不要求一个可靠的数据链路( 如 IP) ，就使用 UDP协议来承载 GTP PDU 。TCP提供流量控制功能和防止GTP PDU 丢失或破坏的功能。UDP 提供防护 GTP PDU 受到破坏的功能。3. IP这是 GPRS 骨干网络协议，用以用户数据和控制信令的选路。GPRS 骨干网最初是建立在 IPv4 协议基础上的，随着 IPv6 的广泛使用，GPRS 会最终采用 IPv6 协议。4. 子网相关融合协议 (SNDCP)这 个传输功能将网络级特性映射到底层网络特性中去。它的主要作用是完成传送数据的分组、 打包，确定 TCP/IP 地址和加密方式。 在 SNDC 层，移动台和 SGSN之间传送的数据被分割为一个或多个SNDC 数据包单元。 SNDC 数据包单元生成后名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 46 页 - - - - - - - - - 被放置到 LLC帧内。 SNDCP 在 GSM04.65 中有说明。5. 逻辑链路控制 (LLC)LLC 是一种基于高速数据链路规程HDLC 的无线链路协议，能够提供高可靠的加密逻辑链路。 LLC层负责从高层 SNDC 层的 SNDC 数据单元上形成LLC地址、 帧字段，从而生成完整的LLC帧。另外， LLC可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。LLC独立于底层无线接口协议， 这是为了在引入其他可选择的 GPRS无线解决方案时，对网络子系统NSS的改动程度最小。 GSM04.64 对 LLC进行了规范。6. 中继转发 (Relay)在 BSS中，这项功能中继转发Um 和 Gb接口间的 LLC PDU ，在 SGSNN 中，这项功能是转发 Gb和 Gn接口间的 PDP PDU 。7. GPRS基站系统协议 (BSSGP)这个层用来传输在BSS和 SGSN 之间与选路服务质量有关的信息。BSSGP 没有纠错功能。 GSM08.18 对 BSSGP 进行了规范。8. 网络服务 (NS) 这个层传输 BSSGP PDU。NS以 BSS和 SGSN 之间的帧中继连接为基础，而且有多跳功能，并能横贯有帧中继交换节点的网络。GSM08.16 对 NS进行了规范。9. 无线链路控制 (RLC)/ 介质访问控制 (MAC)这 个层具备两个功能：一是无线链路控制功能，它能提供一条独立于无线解决方案的可靠链路。 二是介质访问控制功能， 它的主要作用是定义和分配空中接口的 GPRS 逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。MAC 除了控制着信令传输所用无线信道外，还将LLC帧映射到 GSM 物理信道中去。 GSM04.60对RLC/MAC 进行了规范