2B03GPRS系统概述.ppt

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1、网优事业部广东宜通世纪科技股份有限公司网优事业部广东宜通世纪科技股份有限公司网优事业部GPRS系统概述网优事业部学完本课程，您将能够：了解GPRS网络结构组成与接口协议掌握GPR无线系统的主要原理熟悉GPRS信令流程清楚GPRS方面的具体应用了解GPRS系统演进的趋势与课程目标网优事业部GPRS系统概述GPRS网络结构1GPRS无线系统GPRS信令流程GPRS应用234GPRS系统演进5网优事业部第一章GPRS网络结构l1.1 GPRS网络结构与单元l1.2 GPRS协议栈l1.3 GPRS网络接口l1.4 GPRS网元之间相互作用网优事业部GPRS网络结构与单元 GPRS系统通过在原有的GS

2、M系统中引入分组数据单元提供无线系统上的数据业务。GPRS网络结构基于GSM系统实现，话音部分仍采用原先的基本处理单元，而对于数据部分则新增了一些数据处理单元和接口。为了实现数据承载，GPRS系统引入了几种新的网络单元，如PCU、SGSN、GGSN，以及其他辅助进行数据业务管理和应用的单元如DNS和DHCP服务器、网络时间协议NTP、计费网关CG等。网优事业部ACircuit Switching电路交换电路交换Packet Switching分组交换分组交换电路交换在建立过程中，每一时刻话音业务都必须是连续的；而分组交换的数据业务则可以是分时和分段的进行。GPRS、EDGE属于分组数据交换的应

3、用。A AB BC CD DA AB B话音话音1话音话音2C CD D数据数据数据数据数据数据网优事业部TAUCBGWSMS-GMSCSMS-IWMSCEIRSCMSCGMSCBSCRBSMSHLRVLRGPRSGGSNBSSSSSGSNIP NetworkOSS Information Transmission Call Connection and Information固定电话网固定电话网综合业务综合业务数字网数字网公共陆地移公共陆地移动通信网动通信网GPRS业务业务支持支持节点节点通用无线通用无线分组业务分组业务短信短信网关网关交换网络交换网络子系统子系统鉴权中心鉴权中心短信中心短信

4、中心无线基站无线基站子系统子系统手机手机+SIM卡卡移动台移动台无线基站无线基站基站控基站控制器制器移动业务移动业务交换中心交换中心MSC关口局关口局归属位置归属位置寄存器寄存器设备识别设备识别寄存器寄存器拜访位置拜访位置寄存器寄存器操作维护操作维护子系统子系统PSTNISDNPLMNGPRS网关网关业业务支持节点务支持节点计费网关计费网关网优事业部GPRS网络结构网络结构网优事业部帧中继网络TCPIP骨干网HLR到另外的PLMNBTSBTSBSCMSCPCUSGSNGGSNSGSNPDNAGpA-bis私有接口GnA-bisGiGsGrGbGnGnGPRS网络结构网优事业部 GPRS网络结构

5、网络结构网优事业部GPRS网络单元 PCU是分组处理单元。它与BSC协同作用，提供无线数据的处理功能。PCU可作为模块单元插入BSC中，或者作为独立于BSC的单元存在，它与BSC之间的接口方式规范未作定义。PCU与SGSN之间Gb接口采用帧中继协议。PCU具有Gb接口管理的功能。网优事业部 SGSN即GPRS服务支持结点，它通过Gb接口提供与无线分组控制器PCU的连接，进行移动数据的管理；通过Gr接口与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还可以提供与MSC的Gs接口连接经及与SMSC之间的Gd接

6、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。网优事业部 GGSN负责GPRS网络与外部数据网的连接，提供GPRS与外部数据网之间的传输通路，进行移动用户与外部数据网之间的数据传送工作。网优事业部GPRS协议栈 GPRS协议规程体现了无线和网络相结合的特征。其中既包含类似局域网技术中的逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层，以包含RLC和BSSGP等新引入的特定规程。网优事业部 GPRS协议栈结构图协议栈结构图网优事业部GPRS网络接口 GPRS系统中存在各种不同的接口种类，如下图所示。GPRS接口涉及帧中继规程、七号信令协议、IP协议等不同规程种类，内容非常的多。以下

7、对主要的进行介绍。BSS与SGSN之间的接口为Gb 接口，用以传送小区管理和路由区切换信息，并进行MS与SGSN之间的数据传送。其使用BSSAP协议；SGSN与HLR 之间的接口为Gr接口，用于传送MS的加密信息、鉴权信息和用户数据库信息等。其采用CCS7规程，应用层采用MAP协议；网优事业部MSSMS-G-MSCSMS-IW-MSCGGSNBGSGSNBSC/PCUBTSHLRCG分组数据网（IP/PPP)外部PLMNVLRSGSNBGUmA-bisGbGdGpGaGaGrGnGnGrGpGcGiGPRS网络接口图网优事业部移动用户附着过程 MS通过附着过程登陆到GPRS网络，从而能够进行位

8、置区/路由区的更新以及发起数据传送和接收过程，其附着过程如图所示。MS在未进行附着之前脱离GPRS网络，处于空闲（idle）状态，不能进行任何数据业务操作。网优事业部MSSGSNHLRGPRS系统用户附着过程示意图插入用户数据更新位置信息响应插入用户数据确认附着接受附着完成更新位置信息请求鉴权附着请求网优事业部移动用户激活PDP过程 PDP指分组数据规程（Packet Data Protocol），PDP上下文包含与某个接入网络（APN）相关的地址映射以及路由信息。移动用户通过激活PDP上下文得到动态地址以随时通过GGSN接入特定数据网络。网优事业部BSSSGSNGGSNPDNRadiusDN

9、SDHCPInternetGPRS系统激活PDP过程示意图通过APN信息获得GGSN地址激活PDP上下文请求动态地址分配Radius鉴权发送创建PDP上下文请求信息发送创建PDP上下文响应激活PDP上下文接受网优事业部第二章 GPRS无线系统l2.1 GPRS信道类型l2.2 GPRS编码方式l2.3 GPRS系统中的编号l2.4 MS类型和网络操作模式（NOM）l2.5 GPRS移动台MM状态l2.6 GPRS系统中的小区重选过程网优事业部GPRS信道类型 逻辑信道是执行特定功能规程的一种物理或者一组物理信道的组合，它们主要用于传送BSS和MS之间的信令和数据业务。GPRS逻辑信道TCH和信

10、令信道CCH两大类，如下图所视。TCH主要用于传送用户信息流，如话音业务和数据业务。CCH则主要用于传送控制信息。网优事业部下行上行分组数据逻辑信道业务信道信令信道PTCHPDCCHPBCCHPCCCH上/下行上行下行上行下行PDTCH/DPDTCH/UPTCCH/DPTCCH/UPACCHPBCCHPNCHPAGCHPPCHPRACHGPRS系统中的无线信道类型系统中的无线信道类型网优事业部PBCCH 一个小区中可以只有一个分组广播信道PBCCH，与BCCH不同的是：PBCCH可以映射到任意ARFCN的任意时隙上。PBCCH是可选配置，它只有在PCCCH存在的情况下才需要。PCCCH PCC

11、CH可以映射到任意ARFCN的任意时隙上，但是每个基站所能承载的PCCCH不能多于16个时隙。如果PBCCH分配在时隙N上，则同一时隙也将承载（第一个）PCCCH。网优事业部PRACH PRACH仅为上行PCCCH，它用于发送上行接入信息。PAGCH PAGCH属于下行PCCCH，它与PPCH和PNCH共用下行PCCCH信道，用于对MS分配PDTCH信道。网优事业部PPCH PPCH与PAGCH类似，它属于下行PCCCH。PNCH PNCH用于对MS进行点到多点的通知信息的传送。PDTCH PDTCH为双向话务信道，但是在使用上，它是上下行独立分配。上下行方向上可以对MS分配一个或者PDTCH

12、用于数据业务的传送。PDTCH表示特定方向上的某个时隙上所有的无线块都被用做话务信道。PDTCH可以使用4种不同的编码方式。网优事业部PACCH 每个单向的PDTCH都具有上下行两个方向上的PACCH信道。PACCH用于传送RLC/MAC控制信息。PDTCH方向上的PACCH将占用PDTCH的资源，而相反方向上的PACCH则动态分配。PTCCH PTCCH分为上行PTCCH和下行PTCCH，分别表示为PTCCH/U和PTCCH/D，它们都用于连续的定时提前量控制过程。PTCCH/U被进一步分为16个了信道。网优事业部GPRS编码方式 在GPRS系统中，除了GSM所使用的CS-1信道编码方式外，

13、其引入了另外3种新的编码方式，分别是CS-2、CS-3和CS-4。CS-1在GSM系统中用于SACCH、SDCCH或者AGCH等信令信道。在GPRS的4种编码类型中，都用到了类似SACCH所使用的交织方式（块交织）。从CS-1到CS-4可以提供更高的吞吐量，但是对传输错误的保护功能则相对较低。网优事业部 CS-2和CS-3使用与CS-1相同的1/2卷积编码器，但是使用不同的穿孔减码算法。另外，PDTCH可以使用从CS-1到CS-4的4种编码方式，而其他的PDCH信道，如PBCCH、PACCH、PTCCH/D和PCCCH(PAGCH、PBCCH、PNCH和PPCH)则都只使用CS-1编码方式。移

14、动终端需要支持所有4种编码方式，而网络则只要求支持CS-1方式。上下行方向具体的编码方式由网络选择，并根据移动用户的信道质量报告和基站的测量报告进行编码方式的调整。网优事业部nGPRS编码方式数数据据速速率率抗抗干干扰扰能能力力网优事业部GPRS系统中的编号 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，其新增部分如下：TIDIMSI+NSAPI Gn接口上数据的传送相当于通过Tunnel（GTP隧道协议）进行传送，不同的IMSI以及相同IMSI的不同数据接入进程（NSAPI表示，采用不同的隧道），从而保证了数据传送的独立性以及准确性。网优事业部NSAPI 网络业务接

15、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标识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，简称为TMSI，另一个用于分组域SGSN提供的业务，简称P-TMSI。网优事业部BVCI用以标定BSSGP上一条虚电路，在NSEI中编号惟一。NSVC对应Gb接口上的PVC（永久虚电路）。DLCINSVC的本地标识号。网优事业部NSEI控制Gb接口上一

16、组NSVC之间链路分担和广播信息的发送。RAIMCC+MNC+LAC+RAC路由区标识，包含一个或多个小区。TLLI 用以表示特定的一条逻辑链路。在一个RA内，TLLI与TMSI一一对应，RA区域内部网络层路由选择是通过NSAPI和TLLI共同进行的。TLLI为32比特，GPRS系统中存在4种不同的TLLI，它们从P-TMSI中产生或者直接产生。网优事业部MS类型和网络操作模式（NOM）MS类型型 GPRS移动终端可以分为三种类型，分别是A类、B类和C类，它们对于分组业务和电路业务的并行支持能力互不相同。A类移动终端类移动终端A类终端支持电路域和分组业务的并行操作。即在移动用户进行一种业务的情

17、况下，它仍能够收听另一种业务的寻呼信道并做出响应。网优事业部B类移动终端类移动终端B类终端支持电路域和分组业务的并行操作，但是在移动用户进行一种业务的情况下，它不能够收听另一种业务的寻呼请求。C类移动终端类移动终端C类终端只支持电路域或分组业务的并行操作，因此所有单纯的GPRS终端和非GPRS终端是C类终端。网优事业部网络操作模式（NOM）网络操作模式在SYS_INFO13、PACK_SYS_INFO1和PACK_SYS_INFO13消息上广播，它根据是否存在Gs接口和是否存在PCCCH这两方面情况来区分，总共可分为三种不同的类型。模式电路寻呼信道GPRS寻呼信道寻呼协调分组寻呼信道分组寻呼信

18、道是CCCH寻呼信道CCCH寻呼信道分组数据信道/CCCH寻呼信道CCCH寻呼信道否分组寻呼信道分组寻呼信道否CCCH寻呼信道CCCH寻呼信道网络操作模式网络操作模式网优事业部 网优事业部 网优事业部 网优事业部 网优事业部 网优事业部 网优事业部GPRS移动台MM状态 GPRS移动用户的移动管理（MM）状态与移动用户的三种MM状态相关，为同的状态具有为同的功能和信息，MM和SGSN中的信息统称为MM上下文。IDLE状态状态 在IDLE状态下，用户没有附着在GPRS网络上，MS和SGSN上下文信息中不存在用户位置和路由信息，不能够执行与用户相关的移动管理过程。在这种状态下，用户可以执行PLMN

19、选择、GPRS小区选择和重选工作。网优事业部STANDBY状态状态 在STANDBY状态下，用户附着在GPRS网络上，MS和SGSN中保存有与用户IMSI相关的MM上下文信息，MS可以接收PTM-M数据、PTP信令信息和寻呼信息，也可能通过SGSN接收电路域寻呼信息，但是不能进行PTP数据信息的收发。READY状态状态 在READY状态下，SGSN的MM上下文信息中的位置信息为小区，因此它了解移动用户所在的小区信息。MS可以自主发起小区选择和重选过程，也可以由网络控制发起这个过程。网优事业部管理状态转换网优事业部小区重选和切换网优事业部第三章 GPRS信令流程l3.1 GPRS附着/去附着l3

20、.2 GPRS路由更新和漫游l3.3 GPRS与外部数据网间的连接l3.4 WAP接入过程网优事业部GPRS附着/去附着网优事业部对上述上述规程的可程的可选流程流程说明如下明如下：第2步，如果MS的身份标识是P-TMSI，而且其驻留的SGSN在GPRS分离后已经改变，则新SGSN向旧SGSN请求该MS的IMSI。第3步，如果第2步未成功，则新SGSN向MS要求其上报IMSI。第4步，是可选的。但是如果网络没有该MS的MM上下文的话，则该过程必须执行。第5步，完全是可选的。第6步，如果MS驻留的SGSN在GPRS分离后已经改变，或者是它第一次附着，则SGSN需要通知HLR该MS的位置已经更新，H

21、LR需要将该MS的预约数据下发到该SGSN。第7步，如果第1步指示的附着类型是在IMSI附着前提下的GPRS附着或联合GPRS/IMSI附着，并且SGSN和VLR都支持Gs接口，则SGSN需要向（新）MSC/VLR发起位置更新，以维持SGSN与MSC/VLR的关联。7c和7d是针对MSC间位置更新的情形。第9步，如果P-TMSI或/和TMSI发生改变，则MS应该确认其已经接受该TMSI。第10步，如果TMSI发生改变，则SGSN应向VLR确认MS已经接受新TMSI。网优事业部由由MSMS发起的分离发起的分离网优事业部GPRS路由更新和漫游 当处于STANDBY状态的MS检查到进入了一个新的路由

22、区RA，或当它的周期性路由区更新定时器超时后，该MS发起RA更新规程。SGSN通过检查路由区更新请求消息是否携带老路由区标识来确定执行SGSN内部的RA更新规程或SGSN间的RA更新规程。周期性RA更新规程总是SGSN内部RA更新规程。GPRS路由更新有路由更新有3种：种：1、普通的路由更新2、联合RA/LA更新规程3、周期性路由区更新网优事业部1、SGSN内部的路由区更新GPRS普通路由更新分为普通路由更新分为2种种:1、SGSN内部的路由更新 2、SGSN间的路由更新 网优事业部2、SGSN间的路由区更新网优事业部GPRS与外部数据网间的连接vGPRS系统通过Gi接入点与外部数据网相通，实

23、现移动用户和外部数据网之间信息的传送。v一般GPRS采用2种连接方式：1.基于IP规程的连接方式，GGSN需要支持IP规程，并作为路由器实网络之间的IP连接。2.基于PPP规程的连接方式，GGSN除了需要支持IP规程外，还要支持PPP规程以及其他基于NCP的应用规程。网优事业部WAP接入过程移动代理移动代理WAP代理代理服务器服务器Web服务器服务器1 进程建立请求2 应答和结果 3 Ack4 GET(URL)7 响应 5 HTTP GET(URL)6 HTTP响应 网优事业部第四章 GPRS应用l4.1 G-MS与PC的连接和用G-Modem上网l4.2 MMS的应用l4.3 GPRS的具体

24、应用和WAP网优事业部G-MS与PC的连接和用G-Modem上网 GPRS手机可以作为调制解调器，采用红外接口或者串行电缆与PC进拨号连接，提供Internet浏览和FTP文件传送等工作。G-MS与与PC连接接 下图为PC与MS连接方式示意图,其中TE相当于PC，TA相当于连接卡，ME相当于MS。PC采用AT命令与MS通信，启动MS的GPRS附着、PDP激活等功能。网优事业部TETAME响应AT命令ME状态ME控制用户和应用网络PC和MS连接方式示意图网优事业部用用G-Modem上网上网 GPRS Modem（套件）又称为GPRS移动数据通信终端，它包括PCMCIA适配卡、SIM卡适配器和接收

25、天线。网优事业部MMS的应用MMS所支持的内容所支持的内容 MMS支持多媒体信息，如文本、图像、视频、音频信息及各种信息组合，各种类型信息格式举例如下：文本：ASCII,Unicode,UCS2(UTF8,UTF16)；图像：JPEG,GIF89a；视频：ITU-T H.263,MPEG 4,Quicktime；音频：MP3,MIDI,WAN,AMR/EFR。网优事业部MMS的网络组成的网络组成 GPRS系统中，采用GGSN连接外部应用服务器，包括WAP服务器，MMSC与WAP网关相连，作为WAP网络的应用层业务存在。GPRS网络本身与MMSC没有连接。另外，MMSC可能采用HLR或者Radi

26、us服务器进行收发用户的身份管理。MMS应用应用 由于MMS支持真正的多媒体类信息，所以可以支持众多游戏和商业类型服务等。如个人相册、信息类服务、游戏类服务、娱乐类服务、通信类服务、商业类服务、位置类服务、点对点文体信息、E-mail、信息业务和冲浪、广告、多媒休、聊天等。网优事业部GPRS的具体应用和WAP通通过GPRS连接接Internet 使用Internet业务时，一般采用GPRS终端或者GPRS终端与PC相结合的方式。MS通过激活相关APN发起Internet接入请求，DNS根据APN信息得到相应的GGSN地址，再由GGSN对MS进行动态地址分配，并通过Gi接口建立到Internet

27、网络的连接。采用Internet业务可以提供E-mail收取、OICQ、文本下载、商务处理等业务。网优事业部WAP WAP是一种应用在无线网络之上的规范，它是由WAP论坛创建的一种在无线网络之上支持多种终端通信的规程结构和应用环境，而不是应用于特定设备的应用类型。WAP设计中还假定移动终端所使用的网络为太可靠，带宽有限并且延迟较大，移动终端本身处理能力和缓存有限且要求电源消耗低等无线系统和终端特性，它可以基于GSM、GPRS和CDMA等多种无线系统提供业务应用。网优事业部第五章GPRS系统的演进l5.1 EDGE系统网优事业部EDGE系统 EDGE增强数据速率GSM业务，它用于提供GSM系统上

28、的高速话音和数据业务，可应用于GSM和TDMA-136。EDGE规范是由爱立信公司于1997年提出的，包括用于分组模式的EGPRS系统和电路模式的ECSD系统。网优事业部EDGE与与GPRS的特性比的特性比较 GPRS系统中采用了GMSK调制方式，每时隙的数据速率最高为21.4kbps，最多8个信道复用后可达到171.2kbps的理论速率。EDGE采用了8-PSK调制方式，可使每个时隙的吞吐量从最大21.4kbps增加到59.2 kbps，因此8个时隙复用进系统最大吞吐量可达473.6 kbps。另外，有网络设备上GPRS与EDGE也有所不同。如下图所示：网优事业部 网优事业部 网优事业部GPRS有几种编码方式 D CS1到CS4A、1 B、2 C、3 D、4以下那个接口BSC与SGSN相连的：B A.Gs B.GbC.Gi D.Gn什么负责PDCH的分配：（A）（A）PCUPDCH分配，管理（B）SGSN（C）RBS（D）MSC具有会话管理功能的网元有（多选）CDA、MSC B、BSC C、SGSN D、GGSN判断题在目前的GPRS网络中，只有上行才能实现动态功率控制。（对）只有上行GPRS动态功率控制。GPRS和GSM相同，每一信道可同时被8个用户使用。（错）GPRS是一个用户可使用多个信道（现时最多为4个信道），每个信到可被多用户复用。练习题网优事业部