最新十三章GPRS技术幻灯片.ppt
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1、十三章十三章GPRS技术技术2一、电路模式数据服务GSM中的数据服务:SMS (160 个字符的短消息)传真服务:9.6 kb/s使用电路模式传输数据,使用透明模式的速率:14.4 kb/s使用非透明模式的速率:9.6 kb/s在一次会话过程中,BSS中的物理资源被独占。而且,速率非常低,成本高。9GPRS和GSM的不同之处GPRS利用了大部分GSM系统中的接入功能,但是在无线资源的分配方式上有所不同。使用分组模式接入到网络;在BSS子系统中增加了一些设备;可以直接接入到其他的数据网络(X.25, IP)。10GPRS的应用直接通过移动台接入数据网(i-mode, WAP)使用GPRS移动台作
2、为外置modem图GPRS的应用RS232、USB接口、蓝牙等HTTP, POP, TCP/IPPPPPPPGPRS接往 GPRS网络RS232RS23212GPRS提供的服务.PDP contextPDP: Packet Data Protocol要使用GPRS服务的移动台,必须先和网络(SGSN, GGSN)建立一个会话,这个过程将使用GPRS的一些必要参数。在移动台和GPRS支持节点间支持一特定PDP地址的参数集,被称为PDP context。13PDP context包括:PDP type: 使用的数据网类型PDP Address: 分配给移动台的地址(动态或者静态)QoS-profi
3、le (参数)接向外部数据网的接出点地址(GGSN的地址)14PDP context的状态INACTIVE:INACTIVE状态表现为移动用户的有些PDP Address的数据服务没有激活。PDP context没有与相关PDP Address有关的、用来处理PDP PDUs的路由或映射信息。此时不会发生数据传输。在INACTIVE状态,即使用户已经处于GPRS MM状态,用户的地理位置的变化不会引起PDP context的更新。 ACTIVE:在ACTIVE状态,移动台中的、SGSN中的、GGSN中的,对应于正在使用中的PDP Address的PDP context被激活。PDP conte
4、xt中这一特定PDP Address传送PDP PDUs的路由和映射信息。只有当移动用户处于STANDBY和READY状态时,PDP context才可以处于ACTIVE状态。15INACTIVEACTIVEActivate PDP-contextDeactivate PDP-context或MM state变为Idle16.QoS的指标优先级:反映了会话的优先等级,仅仅使用在不正常的情况下(如网络发生了阻塞),分为high priority (1), normal priority (2), low priority (3)。吞吐量平均值峰值可靠性时延图指令AT的内容 &d2 ;+cgdco
5、nt=1, IP, apn, 0.0.0.0,0,0; +cgqreq=1,2,1,3,7,31AT CommandAPN 名字申请的IP地址QoS参数时延 (1),优先级 (2),可靠性 (3) , 吞吐量蜂值 (7), 吞吐量平均值 (31) Identity of PDP contextPDP 类型数据压缩没有激活首部文件压缩没有激活 18.提高速率的技术开发可以在每个TDMA帧中用数个时隙接收/发送数据的终端减少对用户数据的保护使用能获得更高频谱利用率的调制技术19GPRS网络结构.GPRS手机GPRS移动台分三种:Class A:移动台既可以使用GPRS服务,又可以使用GSM服务,并
6、且移动台同一时刻支持两种服务。Class B:移动台可以使用GPRS服务,也可以使用GSM服务,但是每次只能使用其中一种服务。Class C:移动台只能使用GSM服务或者GPRS服务。 20SGSNMSCCS-Paging/CS-TransactionPS-Paging/PS-TransactionClass A: 同时进行图GPRS的Class A移动台21SGSNMSCCS-Paging/CS-TransactionPS-Paging/PS-TransactionClass B: 同时监听图GPRS的Class B移动台22SGSNMSCCS-Paging/CS-TransactionPS
7、-Paging/PS-TransactionClass B:但不能同时进行图GPRS的Class B移动台23SGSNMSCCS-Paging/CS-TransactionPS-Paging/PS-TransactionClass C: 既不能同时监听,也不能同时进行图GPRS的Class C移动台24.新增的网络接入设备PCU (Packet Controller Unit):分组控制单元,通常位在BSC中(或BTS、SGSN中)。负责GPRS的空中接口资源共享(RLC/MAC层)、分段并重组RLC/MAC块、通过ARQ机制保证空中接口数据发送的可靠性(在PDCH信道上)、无线信道管理功能(
8、功率控制、阻塞控制、广播控制信息等)。作用等同于GSM中的TRAU。CCU (Channel Codec Unit):信道编码器单元,在BTS中,负责交织编码和纠正错码;无线信道测量功能(接收信号的电平、接收信号质量电平以及和时间提前值测量的有关信息)。25图PCU Abis BTS BSC site GSN site BSC site GSN site BSC site GSN site CCU PCU CCU BTS CCU CCU BTS CCU CCU Um Gb A B C PCU PCU Key: Circuit-switching function (16 or 64 kbit/
9、s) Packet-switching function Gb 图PCU位置摘自3GPP TS 03.60 Figure 5027.新增的核心网络实体SGSN (Serving GPRS Support Node),GPRS服务支持节点,是管理出现在某一给定区域的移动台的路由器。负责在GGSN和不同的BSS间转发数据分组;移动性管理;GPRS会话管理;加密;计费;数据压缩(V.42bis) ;TCP/IP首部压缩(RFC1144)。28图SGSN的任务和功能(a)路由管理SGSNVLRVLRHLRHLRHLR(b) GPRS移动性管理SGSNPLMN计费网关GGSN分组数据网$(c)计费(本网
10、资源)29图SGSN的会话管理SGSNGGSN分组数据网PDP Context PDP ContextPDP Context30GGSN (Gateway GPRS Support Node),GPRS网关支持节点,是连接GPRS网络和外部数据网络的的路由器,负责将来自外部数据网络的分组送往和目的节点相连的SGSN;计费(针对外网资源)。31GGSNPLMN分组数据网分组数据网分组数据网SGSNSGSNSGSNGGSN分组数据网分组数据网GGSNSGSNPLMN计费网关$图GGSN的任务和功能(a)数据网和PLMN的接口(b)分组数据转发(c)计费32GGSN种类GPRS可以为用户提供不同层次
11、和种类的服务。GGSN可以和内部/外部的鉴权服务器、分配IP地址的服务器相连。GGSN Type A(透明接入GGSN)运营商有自己的DHCP/RADIUS服务器和DNS服务器,并且可以为处于PDP context activation状态下的移动用户提供IP地址。GGSN Type B(非透明接入GGSN)GGSN为外部的ISP的鉴权和IP地址分配提供中继。GGSN Type C(共同的GGSN)处于同一Intranet中的多个用户通过GGSN接入到PLMN中。33DHCPRADIUSDNSInternet/IntranetDHCPRADIUSDNSDHCPRADIUSDNS属于PLMNPL
12、MNInternetGGSNGGSNGGSNBACIntranet of Volume Customer属于同一ISPISP-Function图不同类型的GGSN34. 网络接口在GPRS的网络部分定义了大量的信令接口。图GPRS网络结构及接口Inter PLMNGdGfGsGrSS7 NetworkMSCISDN/PSTNNetworkExternalIP networkEIRHLR/AuCSMSCBSCBTSUm(SGSN)GbIPBackboneGnGnFirewallGi(GGSN)(BG)(LIG)(DNS)(CG)Billing SystemSGSN- Serving GPRS S
13、upport NodeGGSN-Gateway GPRS Support NodeBG- Border GatewayCG-Charge GatewayDNS-Domain Name SystemLIG-Legal Interception GatewayR图GPRS网络结构及接口SGSN- Serving GPRS Support NodeGGSN-Gateway GPRS Support NodeBG- Border GatewayCG-Charge GatewayDNS-Domain Name SystemLIG-Legal Interception GatewayGdGfGsGrMSC
14、Packet Data Network(IP/PPP/X.25)EIRHLR/AuCSMSC-G-MSCSMS-IW-MSCBSCBTSUmSGSNGbGnGnGcForeign PLMNBGBGGGSNCGGaSGSNGaVLRGpGpGiR37信令接口GrGr接口是在SGSN和HLR之间。Gr接口涉及位置区更新下载鉴权三要素连接移动终端操作是通过MAP协议完成的。 SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gr SGSN HLR TCAP MAP TCAP MAP L1 L1 图SGSN和HLR的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 6MAP协议支持和HLR间
15、的信令交换。TCAP, SCCP, MTP3, MTP2等协议和在GSM网络中作用一样。39信令接口GsGs接口是在MSC和SGSN之间的。Gs接口被用来联合的GSM/GPRS paging寻呼联合的路由区及位置区更新(Combined RA/LA update)已接入GPRS的手机执行GSM接入已接入GSM的手机执行GPRS接入退出GPRS (GPRS Detach)和退出GSM (IMSI Detach)移动性管理信息(MM information)MS信息查询(MS information required)特定移动台信息告示(Non-GPRS Alert)操作是通过BSSAP+协议完成
16、的。 SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gs SGSN MSC/VLR BSSAP+ BSSAP+ L1 L1 图SGSN和MSC/VLR的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 741信令平面接口GfGf接口是在SGSN和EIR之间。通过Gf接口可以验证移动终端的身份代码。操作是通过MAP协议完成的。 SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gf SGSN EIR TCAP MAP TCAP MAP L1 L1 图SGSN和EIR的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 843信令平面接口Gc接口Gc是在GGSN和HLR之间的
17、。被用来从GGSN激活一个PDP context。实际上,是使GGSN从HLR处获得移动终端的位置信息。操作是通过MAP协议完成的。 SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gc GGSN HLR TCAP MAP TCAP MAP L1 L1 图GGSN和HLR的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 1145信令平面接口Gd接口Gd是在SGSN和SMS-GMSC/SMS-IWMSC之间的。保证GPRS移动台处于GPRS状态能及时收到短信操作是通过MAP协议完成的。 SCCP MTP2 MTP3 MTP2 MTP3 SCCP Gd SGSN SMS-MSC TC
18、AP MAP TCAP MAP L1 L1 图SGSN和SMS-MSC/SMS-IWMSC的接口 摘自3GPP TS 03.60 Figure 947信令平面接口GnGn接口是在GSN (GPRS Support Node)之间的。保证分组在GSN间的发送以及管理移动性:如果一个移动终端更换了SGSN,GTP (GPRS Tunnelling Protocol)能够将数据引导到新的SGSN。在GPRS骨干网中,GTP协议将用户数据和信令消息置入到SGSN和GGSN间的隧道,以及SGSN间的隧道中传输。 UDP L2 L1 IP L2 L1 IP UDP Gn GSN GSN GTP GTP 图
19、GSN间的接口摘自3GPP TS 03.60 Figure 1049TID (Tunnel IDentifier)被GSN间的GTP协议用来确定一个PDP context。TID是由IMSI和NSAPI (Network layer Service Access Point Identifier)组成。GGSN处的PDP context 主要是确认移动台的公共IP地址。SGSN处定义的公共IP地址是和SGSN分配给移动台的专用IP地址配合一起使用的。src=10.0.0.1dest=137.194.192.1src=201.12.12.3dest=137.194.192.1GGSN专用的源地址
20、 公用的源地址 src=137.194.192.1dest=10.0.0.1src=137.194.192.1dest=201.12.12.3图GGSN的NAT功能NAT (Network Address Translation):网络地址翻译,内部IP地址与外部网络IP地址的转换。外部网络的透明接入和非透明接入: 如果用户的IP地址是运营商分配的公共地址(动态或静态),则GGSN不参与用户的验证和鉴权过程,用户可以通过GGSN透明地接入到GPRS内部网络或互联网络,这种方式称为透明方式。 非透明方式主要是用户通过GPRS网络接入到企业网络或ISP的情形。用户MS的IP地址是由企业网络或ISP
21、分配的专用地址(动态或静态),用户访问该企业网络或ISP时,GGSN需要企业网络或ISP中的专用服务器对该用户进行鉴权或验证。 51GTP协议的信令功能允许:为一个PDP context建立一条隧道;在PDP context释放后,去除这条隧道;在移动台意外改变了SGSN时转移隧道。52信令平面和传输平面共有的层LLC (Logical Link Control):保证移动台和SGSN之间的数据交换。LLC层负责GPRS的专门的加密。RLC (Radio Link Control):为移动台和BSS间提供了一条链路。MAC层管理接入无线信道,并将LLC帧映射到GSM的物理信道上。只在移动台有数
22、据要传输时,分配资源给移动台。53移动性管理.PLMN内和PLMN间的漫游前提:不同PLMN网络间漫游,需要双方的约定SGSN和HLR一起参与GPRS移动性管理SGSN使用SS7/MAP和HLR联系54HLRSGSNSGSNSS7网络网络SS7H-PLMNV-PLMN图GPRS漫游55移动性管理.移动台的状态Idle (GPRS) 状态移动用户没有开机或者没有执行GPRS Attach没有PDP-context被激活,移动台没有数据传输发生。56READY 状态移动台成功地发送了LLC帧或者执行了GPRS-AttachSGSN在收到了移动台的LLC帧或GPRS-Attach随即进入Ready状
23、态计时器T3314启动计时器计时结束后,移动台和SGSN进入Standby状态57STANDBY 状态如果移动台不是在分组转发转台时,下行链路上有数据发送给移动台,移动台必须可以收到来自PCH或PPCH信道上的广播。58StandbyReadyIdleGPRS-AttachReady-Timer ExpireGPRS-DetachLLC-Frame ReceptionLLC-Frame ReceptionImplicitDetachSGSNStandbyReadyIdleGPRS-AttachReady-Timer ExpireGPRS-DetachLLC-Frame TransferLLC-
24、Frame TransferImplicitDetachMobile Station图SGSN和移动台中的GMM 状态59.共同移动性管理CMM (Common Mobility Management)CMM只为SGSN和MSC间的接口Gs所支持,根据Gs的设置与否,网络操作模式NOM (Network Operation Mode)可分为:NOM I:移动台只能够监听一条paging信道(PCH或PPCH)。在数据传输过程中,移动台通过分配的分组数据信道接收paging信息,并不需要另一条单独的paging信道。NOM II:移动台在数据传输过程能够继续监听PCH信道NOM III:移动台能
25、够同时监听PCH和PPCH信道60图GPRS网络概况支持CMM的Gs接口BTS将指出网络处于NOM I61.GPRS中新的识别符和参数Routing Area和Null Routing AreaGPRS中,每个Routing Area是一个Location Area的一部分。Null Routing Area:在这种LA中,所有蜂窝小区都不支持GPRS服务。62Null Routing AreaRouting Area 1Routing Area 2图GPRS中的LALocation Area=Routing Area 1+Routing Area 2+Null Routing Area63R
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