GPRS知识总结.doc
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1、GPRS知识总结1. 什么是GPRS,2. 它的主要特点是什么?飞网答:GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称,它使得用户能够在端到端分组传送模式下发送和接收数据。其无线资源采用动态分配方式,一个用户可分配多个时隙,一个时隙也可由多个MS共享,用户虽然与网络一直连接,但仅当有数据传送时才占用无线信道资源。具体来讲GPRS具有如下特点: 2 以灵活的方式与GSM语音业务共享无线与网络资源,采用灵活的策略实现数据与语音业务共存;3 采用分组交换的传输模式,用户只有在发送和接收数据期间才占用资源,这就意味着多个用户可高效率的共享同一无线信道,从而
2、提高了资源利用率;4 定义了新的GPRS无线信道,且分配方式十分灵活,同一用户可以占用18个时隙,同一时隙能由多个用户同时占用,且上行链路和下行链路的分配是独立的。5 GPRS支持中、高速数据传输,可提供9.05171.2kbit/S的数据传输速率,GPRS采用了与GSM不同的信道编码方案,定义了CS1、CS2、CS3、CS4四种编码方案;6 在核心网络中引入GPRS支持结点(SGSN和GGSN),SGSN和GGSN采用分组交换平台方式,定义了基于TCP/IP的GTP方式来承载高层数据。SGSN通过帧中继连接到基站系统,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SGS
3、N连通。7 采用封装和隧道技术,用户数据在MS和外部数据网络之间透明的传输,数据包采用特定的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,而且易于将来引入新的互通协议。用户数据能够压缩,并且有重传协议保护,因此数据传输高效且可靠。3. GPRS主要实体及逻辑体系机构;3.1 具有GPRS功能的移动台根据GPRS支持能力的不同3.2 分为哪几类?飞网答:可分为3类:1)A类移动台能同时连接到GSM和GPRS系统,能在两个系统中同时激活,能同时提供GPRS业务和GSM电路业务,她在分组数据传送期间能够在不中断数据传输的情况下接收
4、语音呼叫并通话;2)B类移动台能同时连接到GSM和GPRS系统,可提供GPRS业务和GSM电路交换业务,但两者不能同时工作,在同一时间只能使用其中一项业务,B类MS在GPRS业务期间有电话呼入时MSC会送给SGSN一个挂起通知,SGSN收到通知后挂起GPRS连接,当电话结束后MSC会送给SGSN一个恢复通知,SGSN收到通知后再恢复GPRS连接。目前市场上大部分GPRS手机属于B类;3)C类移动台只能轮流使用GSM业务和GPRS业务,它只能通过人工操作来进行业务转换;3.3 GPRS系统与GSM系统相比增加了哪些主要功能实体,3.4 分别有什么作用?答:在BSS系统中,对BTS进行软硬件升级,
5、在BSC部分增加了PCU单元(PCU单元也可成为单独的网元,如ALCATEL的MFS),在核心网侧增加了SGSN,GGSN;1)PCU 单元主要完成分组数据从LLC层到RLC层的转换及无线分组信道的管理,具体如逻辑链路与物理链路的映射、数据包的拆封、数据包的确认,无线数据信道的分配等;2)SGSN即GPRS服务支持结点,与MSC处于同一等级水平,它通过Gb口提供与无线分组控制器PCU的连接,进行移动数据的管理,如用户身份识别、加密、压缩等功能;通过Gr口与HLR相连,进行用户数据库的访问及接入控制;它还通过Gn接口与GGSN相连,提供IP数据包到无线单元的传输通路和协议变换等功能;SGSN还可
6、以提供与MSC的Gs口连接及与SMSC之间的GD口连接,用以支持数据业务和电路业务的协同工作和短信收发等功能;3)GGSN是GPRS网络与外部PDN相连的网关,主要负责IP分配,信息过滤,计费,路由选择和转发,用户数据的管理等功能,3.5 GPRS的逻辑体系结构是怎样的?飞网答:如下图所示。4. GPRS的主要接口及相关协议4.1 GPRS网络中有哪些主要接口?飞网答:主要有:Um口:MS与BSS之间的无线接口,它的RF部分与GSM相同,但逻辑信道增加了PDCH,并采用了4种新的编码方式:CS1、CS2、CS3、CS4,并能支持多时隙传送方式,最多可支持8个时隙;Gb口:BSS与SGSN之间的
7、接口,该接口支持用户数据传输和信令传输。它基于帧中继网络,提供流量控制,支持移动性管理和会话管理;Gn口:同一PLMN中的两个GSN之间的接口,它支持用户数据和信令传输,支持移动性管理,在基于IP的骨干网中,Gn口使用GPRS隧道传输协议(GTP)。Gr口:SGSN与HLR之间的接口;Gr口为SGSN提供了接入HLR并获得用户管理数据和位置信息的接口。它们之间通过MAP信令交换信息;Gi口:GGSN与外部分组数据网络之间的接口。Gd口:SGSN与SMG-GMSC之间的接口,通过该接口可以使SGSN发送短消息。4.2 GPRS协议结构是怎样的?飞网答:GPRS的协议结构分为两大类:1)GPRS数
8、据传输协议能够提供用户业务数据的传递,它主要由GTP、IP、LLC、RLC等协议分别构成GPRS网络各段的传输模式,如下图所示:(1)UM口协议2 射频部分:采用与GSM相同的传输模式;3 MAC/RLC协议:该层提供无线链路控制功能和媒体接入控制功能。RLC层可支持MS与BSS之间的有确认和无确认两种模式的数据传输,可提供一条独立于无线解决方案的可靠链路;MAC层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。另外MAC层还负责将LLC帧映射到GSM物理信道上去。4 逻辑链路控制(LLC)协议:LLC是一个基于高速数据链路规程(HDLC)的无线链路协议,能够
9、在MS与SGSN之间提供一条高度可靠的加密的逻辑链路用于数据传输。LLC负责从高层SNDCP层的SNDCP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层可实现点对多点的寻址和数据帧的重发控制。LLC层还可支持多种QoS延时等级。5 子网相关的汇聚协议(SNDCP):作为网络层和链路层的过渡,它可将网络级特性映射到底层网络特性中去,主要作用是完成对用户数据进行分段、打包,确定TCP/IP地址和加密方式。在该层移动台和SGSN之间传递的数据被分割成一个或多个SNDCP数据分组单元后送入LLC层进行传输。(2)Gb口协议17 L1:物理传输层,例如PCM/E1;18 帧中继
10、层:该层基于BSS与SGSN之间的帧中继连接之上,用于传送上层的BSSGP PDU。19 基站子系统GPRS协议(BSSGP):是该接口的第三层协议,它主要用于提供与无线相关的信息(如QoS、路由信息等),为SGSN和PCU之间的数据传输提供流量控制,并提供PCU和SGSN的节点管理功能。(3)Gn口协议25 L1/L2:底层传输网络相关的协议,底层传输网络可以是ATM、以太网、DDN、ISDN、帧中继网等;26 IP:GPRS骨干网络协议,用于骨干网内用户数据和控制信令的路由选择。27 UDP/TCP:UDP提供差错保护,用于承载不要求可靠传输的GTP PDU;TCP提供流量控制以及丢失和差
11、错保护,用于承载要求可靠传输的GTP PDU。28 GTP:用于GPRS骨干网中GSN之间的数据和信令的隧道传输。所有点对点的PDP协议数据单元(PDU)将由GTP进行封装。它将用户的PDP PDU用GTP字头封装用于标识特别用户。2)信令协议包括控制和支持传输协议的协议,它的主要功能有:(1)控制GPRS网的访问连接,如接入和断开GPRS网络;(2)控制已建立的网络连接的功能特性,如激活一个PDP地址;(3)控制已建立的网络连接的路由路径,以支持用户的移动性;(4)控制网络资源的分配来满足用户要求的改变;(5)可提供补充业务;1 MS-SGSN-GGSN协议结构如下:下层协议与数据传输协议的
12、对应层一样,上层MS与SGSN之间采用GMM/SM协议来实现移动性管理以及网络接入的相关控制;2 SGSN与HLR、EIR、SMS-GMSC之间的协议结构如下:SGSN 除与MS和GGSN之间由信令交换外,还需与原GSM中的一些实体(HLR、EIR、SMS-GMSC)进行信令配合来实现相关功能。他们之间使用支持GPRS的MAP协议,利用SS7进行传送,实现鉴权、登记、移动性管理以及短消息传送等功能。4.3 Gb口流量控制的作用是什么,4.4 是怎样实现的?飞网答:在下行数据传送过程中,Gn与Gi接口采用IP协议连接,数据速率高且稳定,但在无线接口上,由于无线信号衰耗较大,无线带宽较窄,所以数据
13、速率低且不稳定,形成了无线接口上的传送瓶颈。这种情况下,如果SGSN不断将数据传送到PCU中,而PCU不能及时将数据传送到MS或小区中去,就会使PCU缓存溢出,造成数据丢失并且无法恢复。因此,根据无线传送情况及时调整SGSN到PCU的数据流量是GPRS系统中实施流量控制的基础。PCU通过向SGSN及时传送流控信息,使SGSN能够模拟产生PCU中数据传送和缓存释放情况,从而对不能够及时传送到MS或小区的数据暂缓接收或丢弃,这样仍然可以采用高层协议保证数据流的完整性,从而避免PCU中的数据丢失。在流量控制的实施方法上,系统采用BSSGP层的流量控制机制管理Gb口上SGSN到BSS方向的PDU数据的
14、传送工作,它分两步实施,即针对单个MS的流量控制和针对单个小区(BVC)的流量控制。每个LLC PDU首先进行MS流量控制,然后进行BVC流量控制。只有当LLC PDU通过了MS流控过滤算法,它才可以执行BVC流控过滤算法,最终只有通过MS流控和BVC流控两种算法的PDU才被传送到BSS中去。(对于某些暂时不实施MS流量控制的GPRS系统来讲,系统仅仅执行BVC流量控制就可以了)在流量控制算法上,最基本的流量控制方法是漏斗算法,根据漏斗大小和漏斗泄露速度,可以了解漏斗的溢出和空间释放情况,从/而可以有效地控制漏斗的注入速率和注入量。BSS传送给SGSN 的流控参数包括以下信息:Bmax:Gb口
15、上BVC的最大漏斗大小;R:相应漏斗的泄漏速率;Bmax_default_MS;R_default_MS;BVC中PDU传送的选延迟测量;MS流量控制参数;TLLI值;其中Bmax和R两个参数最为重要,它们分别定义了漏斗大小和漏斗泄漏速率,基本算法为:B*=B+ L(p)(Tc-Tp)R,如果B* Bmax,LLC-PDU将被传送下去,否则暂停传送,其中B为当前漏斗量,L(p)为当前要发送的PDU的大小,Tc当前PDU的到达时间,Tp为前一PDU的到达时间,R为漏斗流速,B*为估算的漏斗量。4.5 GTP协议是如何工作的?飞网答:GTP协议是由GTP信令和数据传输程序组成的:3 在信令平台中,
16、GTP规定了隧道控制和管理协议,通过该协议允许SGSN提供MS接入GPRS网络的功能。4 在传输平台中,GTP利用建立隧道的原理提供承载用户数据分组业务。在GTP头中所包含的隧道号TID用于指示PDU属于哪一个隧道,这种方法使得分组在GSN之间通过GTP进行复用和解复用。隧道号TID在PDP上下文创建时予以设定,它由NSAPI和IMSI共同组成,从而保证每个IMSI的多个PDP(以NSAPI标定)数据能够区分开来。5. GPRS无线口信道与帧结构5.1 GPRS的帧结构是怎样的?飞网答:GPRS系统采用52复帧结构,52复帧包含12个用于传送数据的无线块(B0-B11,每个BLOCK包括4个突
17、发脉冲)、2个用于进行邻区BSIC测量的空闲帧和2个用于传送时间提前量的PTCCH帧。5.2 GPRS无线口有哪些逻辑信道;飞网答:GPRS逻辑信道可分为业务信道和信令信道两大类:业务信道为:PDTCH/U,PDTCH/D(上下行分组业务信道,用于传送用户数据);信令信道包括:PBCCH(分组广播信道)、PRACH(分组随机接入信道)、PPCH(分组寻呼信道)、PAGCH(分组随机接入信道)、PNCH(分组通知信道)、PACCH(分组随路控制信道)、PTCCH/U、PTCCH/D(分组上下行定时控制信道)5.3 逻辑信道如何在物理信道上进行复用飞网答:逻辑信道在PDCH信道(时隙)上以52个复
18、桢为周期进行复用,每个逻辑信道占用52个复帧中的若干个BLOCK(B0-B11),每个PDCH信道(时隙)可以复用为如下逻辑信道:PBCCH+PCCCH+PDTCH+PACCH+PTCCH;PCCCHPDTCH+PACCH+PTCCH;PDTCH+PACCH+PTCCH;PCCCH=PPCH+PRACH+PAGCH+PNCH例1:如果1个PDCH信道的复用方式为PBCCH+PCCCH,且参数BS_PBCCH_BLKS=3、BS_PAG_BLK_RES=4,BS_PRACH_BLKS=5,那么逻辑信道至PDCH的映射方式如下图所示:例2:如果1个PDCH信道的复用方式为PDTCH+PACCH+P
19、TCCH,那么逻辑信道至PDCH的映射方式如下图所示:5.5 无线块的结构是怎样的?飞网答:无线块是由MAC字头和RLC数据块或RLC控制块组成的。GPRS分配定义了不同类型的RLC/MAC块结构用于传递数据和控制信息。具体如下图所示:5.6 GPRS信道编码方案是怎样的?飞网答:分组数据业务信道定义了4种编码方案,即CS1至CS4,其中CS1编码的纠错能力很强,能够忍受一定的误码率,因此它对无线环境的要求较低,但它的缺陷是吞吐量是最小的;CS4的吞吐量是最高,但纠错能力最低,需要的C/I最高;高的编码速率通过减少纠错和检错比特来获取。CS1编码为184个信息比特+40个用于纠错和检错的分组校
20、验比特+4个尾比特得到228个比特,将这228个比特采用1/2速率的卷积编码,最终就得到了456个比特(4个BURST);CS2编码为3比特的USF预编码为6比特+268个信息比特+16个用于纠错和检错的分组校验比特+4个尾比特得到294个比特,采用采用1/2速率的卷积编码,得到588个比特,采用截短技术截短132个比特,最终得到456个比特(4个BURST)。CS3编码为3比特的USF预编码为6比特+312个信息比特+16个用于纠错和检错的分组校验比特+4个尾比特得到338个比特,采用采用1/2速率的卷积编码,得到676个比特,采用截短技术截短220个比特,最终得到456个比特(4个BURS
21、T)。CS4编码为3比特的USF预编码为12比特+428个信息比特+16个用于纠错和检错的分组校验比特,不再进行卷积编码,最终得到456个比特(4个BURST)。5.7 什么是GPRS的多时隙的配置?飞网答: 手机分 type 12 , type 1手机不支持双工能力,不能同时收发。 Type2 支持双工能力。单个时隙可提供的最大速率为21kbit/s,为了得到更高的速率,通过多时隙配置,同一移动台可占用多个业务信道进行GPRS业务。GPRS系统利用MAC层功能来为某个移动台提供多时隙的工作方式,但相应的移动台终端必须具有支持多时隙方式工作的能力,规范定义了29种多时隙级别,目前市场上得到广泛
22、支持的是多时隙级别4和8。多时隙配置参数包括:RX:MS最多可同时接收信息的时隙数;TX:MS最多可同时发送信息的时隙数;SUM:表示在每个TDMA帧中,可以为一个移动台提供的时隙数目之和。例如:如有1个移动台的多时隙配置参数为RX=3,TX=3,SUM=4。那么该移动台用3个时隙接收数据时,最多只能用1个时隙发送数据;用2个时隙接收数据时,最多只能用2个时隙发送数据;5.8 GPRS中的编号计划是怎样的?飞网答:GPRS系统采用了GSM系统的部分编码计划,但也增加了一些新的编号计划,其新增部分分述如下:TID:即Tunnel identification,相当于IMSI+NSAPI。Gn口上
23、数据的传送通过Tunnel(GTP隧道协议)进行,不同的IMSI或相同IMSI的不同业务(NSAPI)具有唯一的标识,从而保证了数据传送的独立性和准确性。NSAPI:网络业务接入点标识,表示一对PDP类型和PDP地址的组合,相当于用户的不同进程标识。不同协议如X.25和IP的NSAPI不同。其取值范围为015。P-TMSI:为了保证用户身份的保密性,VLR和SGSN可以对访问用户分配临时移动用户身份识别TMSI,并将TMSI与用户的IMSI信息相关联。一个移动用户可以被分配两个TMSI,一个用于电路域MSC提供的业务,即TMSI,另一个用于分组域SGSN提供的业务,简称为P-TMSI。TMSI
24、和P-TMSI之间的区别为:4 P-TMSI可以采用非加密模式分配,而TMSI则必须采用加密模式分配;5 P-TMSI的高两位为11,而TMSI的高两位为00、01或10;6 P-TMSI仅在它分配的路由区中唯一,一旦出了这个路由区,则需采用P-TMSI与RAI一起唯一标定MS。SGSN另外分配一个P-TMSI签名(3比特)来表示MS的GMM上下文,在下一次附着或者路由区更新过程中P-TMSI签名将与P-TMSI一起传送到网络。注:P-TMSI通常在路由区变化时进行重新分配,但如果发生SGSN变化,则必须重新分配。BVCI:用以标定BSSGP上的一条虚电路,在NSEI中编号唯一;NCVC:对应
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