《BG移动通信系统》PPT课件.ppt
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1、清华大学出版社清华大学出版社2010.4第第3 3章章 B2GB2G移动通信系统移动通信系统清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统3.1 GPRS系统系统3.1.1 GPRS总体总体l 1、GPRS概念概念 GPRS是通用分组无线业务的简称,是GSM在Phase 2+阶段提供的分组数据业务。它采用基于分组传输模式的无线IP技术以一种有效的方式来传送高速和低速数据及信令。GSM/GPRS网是GSM网络的升级,也是GSM向3G演进的重要阶段。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统2、GPRS的特点的特点资源共享,频率利用率高。数据传输速率高。实行动态链路适配,用户一
2、直处于在线连接状态,接入速度快。向用户提供4种QoS类别的服务,并且用户QoS的配置是可以协商的。支持X.25协议和IP协议。采用数据流量计费。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统3、GPRS的业务的业务GPRS能够向用户提供丰富的业务类型,从更大程度上满足用户的各种需求。其具体业务类型包括承载业务、用户终端业务、补充业务,此外还支持短消息、匿名接入等其他业务。其中,承载业务包括点对点和点对多点两类业务;用户终端业务有信息点播业务、E-mail业务、会话业务、远程操作业务、单向广播业务和双向小数据量事务处理业务等;其短消息业务可通过GPRS信道传送来进行,从而使效率大大提高。
3、清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统4、GPRS的网络结构的网络结构GPRS的分组数据网络重叠在GSM网络上。若将现有GSM网络改造为能提供GPRS业务的网络需要增加3个主要单元:SGSN(GPRS服务支持节点)、GGSN(GPRS网关支持节点)和PCU(分组控制单元)。SGSN的工作是对移动终端进行定位和跟踪,并发送和接收移动终端的分组;GGSN将SGSN发送和接收的GSM分组按照其他分组协议(如IP)发送到其他网络;PCF负责许多GPRS相关功能,比如接入控制、分组安排、分组组合及解组合。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统BSC分组控制单元分组控制单元
4、(PCU)MSC/VLRSMSCHLR计费网关功能计费网关功能(CGF)计费系统计费系统分组数据网络分组数据网络A-bisGbSGSNSGSNGaGaGiGGSNGcGnGrGdGs信令和信令和GPRS用户数据用户数据信令信令BTSMSGn图图3-1 GPRS的网络结构的网络结构清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统3.1.2 GPRS协议模型协议模型图图3-2 GPRS的分层协议模型的分层协议模型清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统3.1.3 GPRS空中接口空中接口1、GPRS的空中接口模型的空中接口模型*表示在网络侧,LLC在 BSS和SGSN之间分开S
5、NDCPLLCRLCMAC物理链接物理射频SNDCPLLC*RLCMAC物理链接物理射频图图3-3 GPRS空中接口协议模型空中接口协议模型清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统n 物理链路层负责提供空中接口的各种逻辑信道。GSM空中接口的载频带宽为200kHz,一个载频分为8个物理信道。如果8个物理信道都分配为传送GPRS数据,则原始数据速率可达200 kbit/s。考虑前向纠错码开销,则最终数据速率可达171.2 kbit/s左右。n GPRS采用了新型的信道编码方式,可以支持CS-1、CS-2、CS-3、CS-4四种方式,如表3-1所示。对应的速率不同,它们对无线环境也有
6、不同的要求。无线环境宽松的情况下,可采用CS-1、CS-2编码,但是速率较低;而CS-3、CS-4用于无线环境要求较高的情况下,速率较高。理论上,在无干扰的理想环境下,采用无保护码元的CS-4编码方式。、物理层、物理层清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统表表3-1 GPRS信道编码方式列表信道编码方式列表清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统、MAC层层GPRS的MAC协议称为主从动态速率接入(MSDRA)协议。它采用复帧结构,每1个复帧由51帧或52帧组成,这与GSM每1复帧由26帧组成不同。利用复帧组成的物理信道结构如图3-4所示(51帧结构)。图中水平方
7、向为1个复帧中不同时隙的编号,垂直方向每个TDMA帧中的时隙编号(图中仅给出了4个时隙的情况,其他时隙的情况类似)。在该结构中,4个时隙传输1个基本的无线数据块,用作分组数据信道(PDCH)。每个无线数据块中的4个时隙是由相邻帧的时隙组成的,而不是由同一帧中的时隙组成的。例如,一个无线数据块由如下4个时隙组成:第n帧中的第k时隙+第(n+1)帧中的第k时隙+第(n+2)帧中的第k时隙+第(n+3)帧中的第k时隙,k=0,1,7;n=4,8,48。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统图图3-4 GPRS的多时隙多帧结构(的多时隙多帧结构(51帧结构)帧结构)清华大学出版社清华大
8、学出版社第3章 B2G移动通信系统图图3-5 PDCH的复帧结构的复帧结构清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统、无线数据块的结构、无线数据块的结构图图3-6 无线数据块的结构无线数据块的结构清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统、数据流形成、数据流形成图图3-7 GPRS的空中接口中的数据流的空中接口中的数据流清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统2、GPRS空中接口的逻辑信道空中接口的逻辑信道分组公共控制信道(PCCCH)l分组随机接入信道(PRACH)。用于MS在上行链路上发起分组信令或数据的传送。l分组寻呼信道(PPCH)。用于网络在下行
9、链路分组传送之前寻呼MS。l分组接入允许信道(PAGCH)。用于网络在下行链路分组传送之前分配资源。l分组通知信道(PNCH)。用于将点对多点的多播通知发送给MS组。分组专用控制信道(PDCCH)l分组随路控制信道(PACCH)。这是一个双向信道,在分组传送期间,负责在MS和网络间传递信令和其他信息。l分组定时提前量控制信道(PTCCH)。用于给多个MS传送定时提前量控制信息。分组广播控制信道(PBCCH)。是一个下行单向信道,用于广播与分组数据相关的系统参数,以便于移动台接入GPRS网络,进行分组传输。分组数据业务信道(PDTCH)。用于在上行链路或下行链路上经空中接口传送实际的用户数据。清
10、华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统3.1.4 GPRS的移动性管理和会话管理的移动性管理和会话管理1、GPRS的移动性管理的移动性管理l、概述uGPRS移动性管理(GMM)的功能是实现对移动终端的位置管理,将MS的当前位置报告给网络。其管理流程主要有附着(attach)、分离(detach)、位置管理等处理流程,每个处理流程中通常会加入登记、鉴权、IMSI校验、加密等接入控制与安全管理功能。uGPRS移动台有3种移动性管理状态:Idle(空闲)、Standby(待命)、Ready(就绪)。某个时刻的MS总是处在其中某一状态下。由图3-8可以看出MS的3种MM(移动性管理)状态
11、之间相互转换的关系和条件。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统图图3-8 GPRS移动台的移动台的MM状态模型状态模型空闲就绪待命GPRS AttachGPRS Detach传送PDUReady定时器到期或强行转入Standby清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统、移动性管理过程、移动性管理过程、GPRS附着过程附着过程 当GPRS用户开机时,GPRS手机将监听无线信道,接收系统信息,然后在系统信息指出的控制信道上发送接入请求,系统将分配无线信道给GPRS手机,之后,GPRS手机将在系统分配的无线信道上向SGSN发送注册连接请求,移动台注册成功后,要想访问外
12、部数据网,还需发起PDP(分组数据协议)场景激活过程。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统、PDP场景激活过程场景激活过程图图3-9 GPRS的的PDP场景激活过程场景激活过程BTSBSCHLRSGSNGGSNDNSGPRS核心网IntranetInternetSS7接入点12345APN=“Intranet.L”清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统第1步,移动终端向SGSN发送激活PDP场景请求消息,消息中带有如下信息:访问点名=WWW;PDP地址为空,表示请求动态地址分配;服务质量和其他选项。第2步,SGSN请求DNS对APN进行解析,得到该APN对应的
13、GGSN的IP地址。第3步,SGSN向GGSN发送建立PDP场景的请求消息,消息中带有如下信息:访问点名=WWW;PDP地址为空,表示请求动态地址分配;服务质量和其他选项。第4步,GGSN对该用户进行认证,认证通过以后使用RADIUS(远程用户拨号认证服务器)服务器、DHCP(动态主机配置协议)服务器或直接由GGSN为该用户分配动态IP地址。GGSN向SGSN返回建立PDP场景响应消息。第5步,SGSN向移动终端发送激活PDP场景接受消息。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统、GPRS分离过程分离过程分离过程允许移动台通知网络,它需要GPRS和/或IMSI分离;同时也允许网络
14、通知移动台,网络已经分离GPRS或IMSI。这就是说,分离过程可以由移动台发起,也可以由网络发起。共有3种类型的分离:IMSI分离、GPRS分离、GPRS/IMSI联合分离(只能由移动台发起)。当移动台不可到达定时器超时以后,或者不可恢复的无线错误引起逻辑链路被拆除,此时发生隐式分离,网络分离移动台而不用通知移动台。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统、SGSN和和MSC/VLR间的交互间的交互通过SGSN的IMSI连接和分离,允许组合GPRS/IMSI连接,以及组合GPRS/IMSI分离,这样节省无线资源;统一协调位置区和路由区(RA)更新,包括周期更新,节省无线资源,从移
15、动台至SGSN,发送一次组合路由区/位置区更新,SGSN将位置区更新往前送给VLR。通过SGSN寻呼,建立CS连接;非GPRS业务告警过程;识别过程;移动性管理信息过程。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统2、GPRS的会话管理的会话管理GPRS的会话管理(SM),即是对PDP移动场景激活、解除和修改的过程。这些过程仅仅是对NSS和移动台而言,与BSS无直接关系。处于待命或就绪状态的移动台,能够在任意时刻启动PDP移动场景的激活过程,网络也可以请求与移动台之间激活一个PDP移动场景;移动台和网络还都可以发起PDP移动场景的解除过程;而只有网络可以发起修改过程。清华大学出版社清
16、华大学出版社第3章 B2G移动通信系统移动台在会话管理过程中会经历移动台在会话管理过程中会经历4种状态种状态非活动PDP:不存在PDP移动场景。等待活动的PDP:移动台请求激活PDP移动场景时,进入此状态。等待非活动的PDP:移动台请求解除移动场景时,进入此状态。活动PDP:PDP移动场景是活动的。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统非活动PDP活动PDP等待活动的PDP等待非活动的PDP网络请求激活PDP移动场景网络接受解除PDP移动场景网络拒绝激活PDP移动场景网络请求解除PDP移动场景网络请求解除PDP移动场景网络请求激活PDP移动场景网络请求修改PDP移动场景移动台请
17、求解除PDP移动场景移动台请求激活PDP移动场景移动台请求激活PDP移动场景移动台接受修改PDP移动场景移动台接受解除PDP移动场景移动台接受解除PDP移动场景图图3-10 移动台侧会话管理状态移动台侧会话管理状态清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统网络侧在会话管理过程中会经历网络侧在会话管理过程中会经历5种状态种状态 非活动PDP:PDP移动场景处于非活动状态。等待活动的PDP:网络请求激活PDP移动场景时,进入此状态。等待非活动的PDP:网络请求解除PDP移动场景时,进入此状态。活动PDP:PDP移动场景处于活动状态。等待修改PDP:网络请求修改PDP移动场景时,进人此状
18、态。清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统网络请求修改PDP移动场景等待活动的PDP等待非活动的PDP活动PDP非活动PDP等待修改PDP移动台请求激活PDP移动场景移动台拒绝激活PDP移动场景移动台请求激活PDP移动场景移动台请求解除PDP移动场景移动台接受解除PDP移动场景移动台接受修改PDP移动场景网络接受激活PDP移动场景网络接受激活PDP移动场景网络请求解除PDP移动场景网络接受解除PDP移动场景网络拒绝激活PDP移动场景网络请求激活PDP移动场景图图3-11 网络侧会话管理状态网络侧会话管理状态清华大学出版社清华大学出版社第3章 B2G移动通信系统3.2 EDGE系
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