GPRS基础知识.pdf

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1、G P R S 基础知识i.概述G P R S (G e n e r a l P a c k e t R a d i o S e r v i c e)是通用分组无线业务的简称。G P R S是G S M P h a s e 2.1规范实现的内容之一,能提供比现有G S M网9.6 k b i t/s更高的数据率。G P R S采用与G S M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T D M A帧结构。因此，在G S M系统的基础上构建G P R S系统时,G S M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G P R S系统的方法是：(1)在G S

2、M系统中引入3个主要组件 G P R S 服务支持结点(S G S N,S e r v i n g G P R S S u p p o r t i n g N o d e)G P R S 网关支持结点(G G S N,G a t e w a y G P R S S u p p o r t N o d e)分组控制单元(P C U)(2)对G S M的相关部件进行软件升级G P R S系统原理如图1.1所示图。图L 1 G P R S系统原理图E T S I指定了 G S M 9 0 0.1 8 0 0和1 9 0 0三个工作频段用于G S M,其 中G S M 9 0 0频段还有G l(E-G

3、 S M)频段和P频段。相应地，G P R S也 工作于这三个频段，包括G S M 9 0 0的G 1频段和P频段，当然，G P R S可以限制每个小区只工作于P频段。如表1.1所示了 G S M和G P R S的工作频段。1 8 0 0 M H z 频段1 9 0 0 M H z 频段表1.1 G S M和G P R S的工作频段9 0 0 M H z频段G 1频段上行频率(原E-G S M)8 8 0 -8 9 0 M I I zP频段上行频率8 9 0 9 1 5 M H zG 1频段下行频率(原E-G S M)9 2 5 -9 3 5 M H zP频段下行频率9 3 5 -9 6 0

4、M H z双工间隔45 M H z载频间隔2 0 0 k H z上行频率1 7 1 0 1 7 8 5 M H z下行频率1 8 0 5 -1 8 8 0 M H z双工间隔9 5 M H z载频间隔2 0 0 k H z上行频率1 8 5 0 -1 9 1 0 M H z下行频率1 9 3 0 -1 9 9 0 M H z双工间隔载频间隔8 0 M H z2 0 0 k H z现有的G S M 移动台(M S),不能直接在G P R S 中使用，需要按G P R S 标准进行改造(包括硬件和软件)才可以用于G P R S 系统。G P R S 定义了 3 类M S：A 类可同时工作于G P

5、R S 和G S M；B 类可在G P R S 和 G S M 之间自动切换工作；C 类可在G P R S 和 G S M 之间人工切换工作。G P R S 被认为是2 G 向3 G 演进的重要一步,不仅被G S M 支持，同时也被北美的I S-1 3 6支持。1.2 G P R S 的主要特点1 .G P R S 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G P R S 无线信道，且分配方式十分灵活：每个T D M A 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

6、传输，可提供9.0 5 -1 7 1.2 k b i t/s 的数据传输速率(每用户)o G P R S 采用了与G S M 不同的信道编码方案，定义了 C S T C S-2、C S-3 和C S-4 四种编码方案。4 .G P R S 网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。5 .G P R S 支持基于标准数据通信协议的应用，可以和I P 网、X.2 5 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。G P R S 也允许短消息业务(S M S)经G P R S 无线信道传输。6 .G P R S 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

7、尔的大量数据的传输。它支持四种不同的Q o S 级别。G P R S 能在0.5 1 秒之内恢复数据的重新传输。G P R S 的计费一般以数据传输量为依据。7 .在G S M P L M N 中，G P R S 引入两个新的网络节点：一个是G P R S 服务支持节点(S G S N),它和M S C 在同一等级水平，并跟踪单个M S 的存储单元，实现安全功能和接入控制。节点S G S N 通过帧中继连接到基站系统。另一个是G P R S 网关支持节点G G S N,G G S N 支持与外部分组交换网的互通，并经由基于 I P 的 G P R S 骨干网和S G S N 连通。8 .G P

8、 R S 的安全功能同现有的G S M 安全功能一样。身份认证和加密功能由S G S N 来执行。其中的密码设置程序的算法、密钥和标准与目前G S M 中的一样，不过G P R S 使用的密码算法是专为分组数据传输所优化过的。G P R S移动设备(M E)可通过S I M 访问G P R S 业务，不管这个S I M 是否 具备G P R S功能。9 .蜂窝选择可由一个M S 自动进行，或者基站系统指示M S 选择某一特定的蜂窝。M S 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。1 0 .为了访问G P R S 业务，M S 会首先执行G P R S 接入过程，以将它的存在告知

9、网络。在M S 和 S G S N 之间建立一个逻辑链路，使得M S 可进行如下操作：接收基于G P R S 的的S M S 服务、经由S G S N 的寻呼、G P R S 数据到来通知。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

10、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 G P R S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)

11、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

12、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 G P R S 用户终端业务分类会话报文传送基于P T P 的用户终端业务”上检索遥信分配调度基于P T M 的用户终端业务 会议预定发送地区选路3.附加业务G S M第2阶段附加业务支持所有的G P R S基本业务P T P-CO N S、P T P-CL N S、I P-M和P T M-G的CF U (无条件呼叫转送)。G S M第2阶段附加业务不适用于P T M-M。如表1-2所示。表 1-2 G P R S 附加 业务的应用简称名称CL I P主叫线路识别表示CL I R主叫线路识别限制Co L P连接线

13、路识别表示Co L R连接线路识别限制CF U无条件呼叫转移CF B移动用户遇忙呼叫转移CF N R y无应答呼叫转移CF N R c无法到达的移动用户呼叫转移C W呼叫等待H O L D呼叫保持M P T Y多用户业务C U G封闭式的用户群A o C I资费信息通知B A O C禁止所有呼叫B O I C禁止国际呼出B A I C禁止所有呼入1.4 G P R S业务的具体应用G P R S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

14、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G P R S与因特网的协同作用，G P R S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，G P R S在这方面具有很大的优势。(3)网页浏览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G P R S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

15、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-m a i l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P C上的企业E-m a i l系统使员工与办公室保持联系就非常重要。G P R S能力的扩展，可使移动终端接转P C机上的E-m a i l,扩大企业E-m a i l应用范围。(7)因特网E-m a i l因特网E-m a i l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

16、，无线m a i l平台将信息从S M T P转化成S M S,然后发送到S M S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G P S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G P R S可以将图像从与一个G P R S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。(1 0)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

17、网保持连接。远程局域网包括所有应用的接入。(1 1)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 G P R S的优势及存在问题1.G P R S的技术优势资源利用率高G P R S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G S M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。G P R S用户的计费以通信的数据量为主要依据，体现

18、了“得 到 多 少、支付多少”的原则。实际上，G P R S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。传输速率高G P R S可提供高达115 k b it/s的传输速率（最高值为17 1.2 k b it/s,不包括F E C）o这意味着通过便携式电脑，G P R S用户能和I SD N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I n t ern et应 用（如E-m ail、网页浏览等）操作更加便捷、流畅。支

19、持I P 协议和X.2 5 协议G P R S支持因特网上应用最广泛的I P 协议和X.2 5 协议。而且由于G SM网络覆盖面广，使得G P R S能提供I n t ern et 和其它分组网络的全球性无线接入。2.存在的问题 G P R S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G P R S会发生一些包丢失现象。而且，由于话音和G P R S业务无法同时使用相同的网络资源，因此，用于专门提供G P R S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G P R S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

20、可供使用。例如，话音和G P R S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，G P R S可以对信道采取动态管理，并且能够通过在G P R S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G P R S数据传输速率要达到理论上的最大值17 2.2 k b p s,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G P R S 终端预计可能仅支持1个、2 个或3 个时隙，一个G P R S 用户的带宽因此将会受到严重的限制，所以，理论上的G

21、P R S 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G P R S 终端支持无线终止接收来电的功能，这将是对G P R S 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G P R S 服务时，用户将根据服务内容的流量支付费用，G P R S 终端会装载W A P 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G P R S 采用基于 G M S K （G a u s s i a n M i n i m u m-S h i f t K e y i n g）的调制

22、技术，相比之下，E D G E 基于一种新的调制方法8 P S K（e i g h t-p h a s e-s h i f t k e y i n g）,它允许无线接口支持更高的速率。8 P S K 也用于U M T S。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。存在转接时延G P R S 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 G P R S 标准和业务的发展1.E T S I 的标准制订工作欧洲最早是在19 9 3年就提出了在G S M 网上开通G P R S 业务，1 9 9

23、 7 年G P R S 的标准化工作取得重大进展，1 0 月份E T S I 发布了 G S M 0 2.60 G P R S P ha se l业务描述。1 9 9 9 年底完成G P R S P ha se 2 的工作。G P R S 的标准分3个阶段，这 3个阶段分别制订了 1 8 个新的标准并对几十个现有标准进行修订，以实现G P R S。表 1-3 列出了这3 个阶段。表 1-3 G P R S 的标准的3 个阶段阶段1阶段2 阶段30 4.600 2.60 业务描述0 3.6 0 系统描述和网络结构 R L C/M A C 协议0 3.6 4 无线接口描述0 3.61 点对多点-广

24、播业务0 3.6 2 点对多点-群呼0 7.6 0 用户互通0 8.1 4 G b 层 10 8.1 6 G b 层网络业务0 8.1 8 B S S G P、G b 接口0 9.1 6 G b 层 20 9.1 8 G b 层 30 9.60 G n&G p 接口0 9.61 外部网路互通0 4.61 P T M-M 骡务0 4.62 P T M-G 业务0 4.64 L L C 0 4.65 S ND C P按照E T S I 的设想，G P R S 应首先实现:P T P 业务 P T P T C P/I P 的用户互通 从M S 至G G S N的X.2 8 协议,G G S N至外部

25、P D N的X.2 5 协议 G n G b G r G p、G s G i 接口 对 P T P 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P T M 无线接口作准备工作 匿名接入 通过G P R S 支持S M S-M O 和-M T2 .我 国G P R S标准化工作的进展概况我国从1 9 9 6年开始跟踪研究G P R S的相关标准。着重组织开展了一系列G P R S相关标准研究工作。于2 0 0 0年4月，已经完成了 9 0 0/1 8 0 0 M H z T D M A数字蜂窝移动通信网G P R S隧道协议(G T P)规范”，由信息产业部电信传输

26、所提出了“G P R S业务研究”的前期的预研成果。从1 9 9 8年开始，我国运营者开始酝酿在国内兴建G P R S的试验网络工作，标准化的工作就显得极为迫切了。在2 0 0 0年内和2 0 0 1年上半年，已颁布以下9 0 0/1 8 0 0 M H z T D M A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S G S N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(G T P)规范基站子系统与S G S N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G P R S的相关标准

27、的研究工作在E T S I S M G以及3 G P P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 .G PR S的发展动向G PR S是G S M向3 G迈进的一个重要步骤，根 据E T S I对G PR S发展的建议，G PR S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E D G E的G PR S,简 称E-G PR S。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

28、前全世界已有近 百个运营商开通了 G PR S商用系统、试商用系统或实验系统。较为著名的有英国的B T C e l l N E T,德国的Mo b i l e等地的运营商。2 0 0 0年1 2月2 1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G PR S网络建设。2 0 0 1年6月，中国移动G PR S 一期工程已完成，2 0 0 1年1 0月正式投入商用。2.1 G PR S网络总体结构G PR S网络是在现有G S M网络中增加G G S N和S G S N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2T所示。图2-1 G PR S 系统结构图

29、中，笔记本电脑通过串行或无线方式连接到G PR S 蜂窝电话上；G PR S 蜂窝电话与G S M基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同，G PR S 分组是从基站发送到G PR S 服务支持节点(S G S N),而不是通过移动交换中心(MS C)连接到语音网络上。S G S N 与G PR S 网关支持节点(G G S N)进行通 信；G G S N 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.2 5 网络。来自因特网标识有移动台地址的I P包，由G G S N 接收，再转发到S G S N,继而传送到移动台上。S G S N 是G S M网络结构中的一个节点，它与MS C 处

30、于网络体系的同一层。S G S N通过帧中继与B T S 相连，是G S M网络结构与移动台之间的接口。S G S N 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G G S N 之间完成移动分组数据的发送和接收。G G S N 通过基于I P 协议的G P R S 骨干网连接到S G S N,是连接G S M 网络和外部分组交换网(如因特网和局域网)的网关。G G S N 主要是起网关作用，也有将G G S N称为G P R S 路由器。G G S N 可以把G S M 网中 的G P R S 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T C P/I P 或 X.2

31、5 网络。S G S N 和G G S N 利用G P R S 隧道协议(G T P)对 I P 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 G P R S 网络结构的接入与参考点的简图。图2-2 G P R S 总体结构及接入接口和参考点G G S N 到外部分组网络是通过G i 参考点连通的，而其他G P R S 网络是通过G p接口连通的。另外，从M S 端到G P R S 网络有两个接入点，U m 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M T(例如手机)通过U m 接口接入G P R S P L M N,R则是M T和T E (如笔记本电

32、脑)之间的参考点。这里的M S由T E和M T两部分组成，它们通过R参考点组成一个整体，另外，M S也可单独由一个移动终端(M T)组成。对于一个支持G P R S的公共陆地移动网络(P L M N),当它运行G P R S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。G P R S网络通过G i参考点和G p接口实现同其他网络的互通。对于具有G P R S业务功能的移动终端，它本身具有G S M和G P R S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G P R S终 端 直接发送数据。另外G P R S支持与基于I P的网络互通，当在T C P连接中

33、使用数据报时，G P R S提供T C P/I P报头的压缩功能。由于G P R S是G S M系统中提供分组业务的一种方式，所以它能广泛应用于I P域。其移动终端通过G S M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 G P R S逻辑体系结构从逻辑上来说，G P R S通过在G S M网络结构中增添S G S N和G G S N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G P R S逻辑体系结构。表2-1给出了 G P R S体系结构中的接口及参考点。mj体 系 一 览图2-3 G P R S逻辑体系结构一览表29-5-5

34、 GPR$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G b SGSN与BSS之间的接口Gc GGSN与HLR之间的接口SMS-GMSC之间的接口，SMS-IWSC与SGSN之间的接G dGi GPRS与外部分组数据之间的参考点G n 同一 GSM网络中两个GSN之间的接口G p 不同GSM网络中两个GSN之间的接口Gr SGSN与 HLR之间的接口Gs SGSN与 MSC/VLR之间的接口Gf SGSN与 EIR之间的接口Um MS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，G P R S还新增加了分组控制单元(P C U,P a c ke

35、tC o n t r o l U n i t)和 G b 接口单元(G B I U,G b I n t e r f a c e U n i t)0其中P C U使B S S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。G B I U提供从B S S到S G S N的标准接口。可以和PC U合并在同一个物理实体中。由于GPR S在GS M网络中引入了两个GPR S支持节点和新的接口及单元，会对GS M网络设备产生以下的影响。H L R现有软件需更新，以支持Gc、Gr接口；M S C现有软件需更新，以支持Gs接口；在BS C中引入PC U,并且软件需要升级；BT S配合BC F进行相应

36、的软件升级。2.3 GPR S网络主要实体GPR S网络主要实体包括GPR S支持节点、GPR S骨干网、本地位置寄存器H L R、短消息业务网关移动交换中心(S M S-GM S C)和短消息业务互通移动交换中心(S M S-IW M S C),移动台、移动交换中心(M S C)/拜访位置寄存器(V L R)、分组数据网络(PD N)等。1.GPR S支持节点(GS N)GPR S的支持节点GS N是GPR S网络中最重要的网络节点，包含了支持GPR S所需的功能。GS N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GPR S寄存器。GS N可以完成移动台和各种数据网络之间的

37、数据传送和格式转换。GS N是一种类似于路由器的独立设备，也 与GS M中的M S C集 成在一起。在一个GS M网络中允许存在多个GS个GS N有两种类型:S GS N和GGS N。S GS N是为移动终端(M S)提供业务的节点(即Gb接口由S GS N支持)。在激活GPR S业务时，S GS N建立起一个移动性管理环境，包含关于这个移动终端(M S)的移动性和安全性方面的信息。S GS N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S GS N之间完成移动分组数据的发送和接收。GGS N通过配置一个PD P地址被分组数据网接入。它存储属于这个节点的GPR S业务用户的路由信息，

38、并根据该信息将PD U利用隧道技术发送到M S的当前的业务接入点，即S GS NGGS N可以经Gc接口从H L R查询该移动用户当前的地址信息。GGS N主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如IS D N和L AN等。另外，GGS N也又被称作GPR S路由器。GGS N可以把GS M网中的GPR S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T C P/IP或X.2 5网络。S GS N与GGS N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S GS N与GGS N位于不同的PL M

39、N时，通 过Gp接口互联。S GS N可以通过任意Gs接口向M S C/V L R发送定位信息，并可以经Gs接口接收来自M S C /V L R的寻呼请求。2.GPR S骨干网GPR S中有内部PL M N骨干网和外部PL M N骨干网两种。内部门PL M N骨干网是指位于同一个PL M N上的并与多个GS N互 联的IP网。外部PL M N骨干网是指位于不同的PL M N上的并与GS N和内部PL M N骨干网互联的IP网，如 图2-4所示。图a 4 内 部PLMN骨 干 网 和 外 部P IM N骨干网图2-4内部PL M N骨干网和外部PL M N骨干网每一个内部PL M N骨干网都是一

40、个IP专网，且仅用于传送GPR S数据和GPR S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P IM N骨干网是使用边界网关(B G,B o rde r G a t e w a y s)和一个外部P L M N骨干网并经G p接口相连的，外部P L M N骨干网的选择取决于包含有B G安全功能的漫游协定，B G不 在G P R S的规范 之列。外部P L M N可以是一个分组数据网。在同一个P L M N骨干网内，骨干网是图2-5中虚线方框内的部分。在G P R S骨干网内部，各G S N实体之间通过G n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

41、行的，所利用的传输平台可以在A T M、以太网、D D N、IS D N、帧中继等现有传输网中选择。图2-5 G P R S网络骨干网的组成3.本地位置寄存器(H L R)在IIL R中有G P R S用户数据和路由信息。从S G S N经G n接口或G G S N经G c接口均都可访问H L R,对于漫游的M S来说，H L R可能位于另一个不同的P L M N中，而不是当前的P L M N中。4 .消息业务网关移动交换中心(S M S-G M S C)和短消息业务互通移动交换中心(S M S-IWM S C)S M S-G M S C和S M S-IWM S C经G d接口连接到S G S

42、 N上，这样就能让G P R S M S通过G P R S无线信道收发短消息(S M)。5 .G P R S移动台G P R S M S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M S所申请的服务所决定：即仅有G P R S服务，同时具有G P R S和其他G S M服务，或依据M S的实际性能同时运行G P R S和其他G S M服务。A类(C l a s s-A)操作模式：M S申请有G P R S和其他G S M服务，而且M S能同时运行G P R S和其他G S M服务。B类(C l a s s-B)操作模式：一个M S可同时监测G P R S和其他G S M业务的控制信道，

43、但同一时刻只能运行一种业务。C类(C l a s s-C)操作模式：M S只能应用于G P R S服务。6 .移动交换中心(M S C)和拜访位置寄存器(VL R)在需要G P R S网 络与其他G S M业务进行配合时选用G s接口，如利用G P R S网络实现电路交换业务的寻呼，G P R S网络与G S M网络联合进行位置更新，以及G P R S网络 的S G S N节点接收M S C/VL R发来的寻呼请求等。同时M S C/VL R存储M S (此M S同时接入G P R S业务和G S M电路业务)的IM S I以及M S相连接 的S G S N号码。7.分组数据网络(P D N)

44、P D N提供分组数据业务的外部网络。移动终端通过G P R S接入不同的P D N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(N S S)平台连接，这种独立性是通过保留G b接口来实现的。图3-1传输平台其中：1.G PR S隧道协议(G T P)G PR S骨干网中G S N间的用户数据和信令利用G T P进行隧道传输。所有的点对点PD P协议数据单元(PD U)将由G T P协议进行封装。G T P是G

45、 PR S骨干网中G S N节点之间的互联协议，它是为G n接 口 和G p接口定义的协议。在G S M0 9.6 0中对G T P作了规范。2.T C P在G PR S骨干网中需要一个可靠的数据链路(如X.2 5)进行G T P PD U的传输时，所用的传输协议是T C P协仪。如果不要求一个可靠的数据链路(如IP),就使用UD P协议来承载G T P PD Uo T C P提供流量控制功能和防止G T P PD U丢失或破坏的功能。UD P提供防护G T P PD U受到破坏的功能。3.IP这是G PR S骨干网络协议，用以用户数据和控制信令的选路。G PR S骨干网最初是建立在IPv 4

46、协议基础上的，随 着IPv 6的广泛使用，G PR S会最终采用IPv 6协议。4.子网相关融合协议(S ND C P)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T C P/IP地址和加密方式。在S ND C层，移 动 台 和S G S N之间传送的数据被分割为一个或多个S ND C数据包单元。S ND C数据包单元生成后被放置到L L C帧内。S ND C P在G S M0 4.6 5中有说明。5 .逻辑链路控制(L L C)L L C是一种基于高速数据链路规程HD L C的无线链路协议，能够提供高可靠的加密逻辑链路。L L C层负责从高层

47、S ND C层 的S ND C数据单元上形成L L C地址、帧字段，从而生成完整的L L C帧。另外，L L C可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。L L C独立于底层无线接口协议，这是为了在引入其他可选择的G PR S无线解决方案时，对网络子系统NS S的改动程度最小。G S M0 4.6 4对L L C进行了规范。6 .中继转发(R e l ay)在B S S中，这项功能中继转发Um和G b接口间的L L C PD U,在S G S NN中，这项功能是转发G b和G n接口间的PD P PD Uo7 .G PR S基站系统协议(B S S G P)这个层用来传输在B S S和S G

48、 S N之间与选路服务质量有关的信息。B S S G P没有纠错功能。G S M0 8.1 8对B S S G P进行了规范。8 .网络服务(NS)这个层传输B S S G P PD Uo NS以B S S和S G S N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。G S M 0 8.1 6对NS进行了规范。9 .无线链路控制(R L C)/介质访问控制(M A C)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I的G PR S逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。M A

49、 C除了控制着信令传输所用无线信道外，还将L L C帧映射到G S M物理信道中去。G S M 0 4.6 0对R L C/M A C进行了规范。1 0 .G S M R FU m接口的物理层为射频接口部分，而逻辑链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。G S M空中接口的载频带宽为2 0 0 k H z,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G PR S数据，则原始数据速率可达2 0 0 k b i t/s。考虑前向纠错码的开销，最终的数据速率可达1 6 4 k b i t/s左右。3 2信令平台信令平台描述了信令传输的层次结构，由一些用于控制和支持传输平台功能的协议组成。信

50、令平台按其应用可以分为7个种类。1.M S-S G S N如 图3-2所示。图中的G M M/S M是指G PR S移动性管理和会话管理，支持移动性管理，如G PR S服务连接、G PR S服务断开。安全、路由区更新、定位更新、PD P环境激活、PD P环境去活等。Um GbMS BSS SGSN图3-2信 令 平 台M S-S G S N2.S G S N-H L R如 图3-3所示。图 中,M A P表示移动应用部分(M A P,M o b i l e A ppl i c a t i o n Pa rt),这个协议支持与H L R的信令交换。MAP1-1-111111-1-11111MAP