《GPRS基本原理q》PPT课件.ppt

2019/8/4,GPRS基本原理,WRAN/GBSS/CBSS Training Team,Page 2,熟悉GPRS的基本原理及其体系结构 掌握GPRS网络接口协议 了解GPRS信道结构及其编码方式,培训目标,Page 3,第一章 GPRS概述及其体系结构 第二章 GPRS网络接口与协议 第三章 GPRS信道结构及编码方式,内容提要,Page 4,电路交换,电路交换,用户A,电路交换,电路交换,电路交换,电路交换,Page 5,分组交换,分组交换,分组交换,分组交换,分组交换,分组交换,分组交换,分组交换,Page 6,分组数据技术的演进,GSM,9.6 Kb/s,GPRS,21.4 Kb/s,EGPRS,59.2 Kb/s,384 kb/s,UMTS,2 G,2.5 G,2.75 G,3 G,HSCSD,14.4 Kb/s,ECSD,38.8 Kb/s,电路交换,分组交换,EDGE,Page 7,GPRS （General Packet Radio Service）,GPRS是在GSM技术基础上提供的一种端到端的分组交换业务 最大限度重用已有的GSM网络，提供高效的无线资源利用率 提供高达171.2Kbps的无线接入速率 与已有的GSM电路交换系统有很多交互 GPRS系统基于标准的开放接口 EGPRS是对GPRS的增强，EGPRS对系统的影响主要包括： 在RF层采用了8PSK调制方式，极大提高了单信道的速率 对链路层RLC/MAC做了修改，并且定义了更完善的链路控制算法,Page 8,GSM演进到GPRS/EDGE的网络调整,BSS,NSS,BSS,CS Core Network,A,PS Core Network,Gb,TRAU,GDPUP GEPUG/GFGUG Pcu unit,Page 9,GPRS业务的具体应用,E-mail 网页浏览 信息业务 交通工具定位 静态图像 远程局域网接入 文件传送,交通情况,体育报道,天气预报,股市行情,公众信息服务,个人信息服务 商业应用,收发Email,网页浏览,静态图像,文件传送,移动银行,实时新闻,Page 10,GPRS的技术优势和局限,GPRS技术优势 与GSM共享资源 资源利用率高 传输速率高 永远在线 接入时间短 GPRS技术局限 实际传输速度比理论低 调制方式不是最优,Page 11,GPRS体系结构图,Gf,Gi,Gn,Gb,Gc,Gp,Gs,MSC/VLR,MS,BSS,TE,Internet,Um,Gr,HLR,Other PLMN,SGSN,Gd,SM-SC,SMS-GMSC,SMS-IWMSC,GGSN,EIR,SGSN,Gn,FR,BG,GPRS,backbone,GGSN,X,.25,TE,Gi,CG,MS,BSS,Um,FR,Gb,SS7,GGSN,DNS,Page 12,GPRS网络主要实体,GPRS网络主要实体包括 GPRS移动台MS 分组控制单元PCU GPRS支持节点GSN 计费网关CG 边缘网关BG 域名服务器DNS RADIUS服务器,并非GPRS所专有的设备实体,Page 13,GPRS 终端设备,TE（Terminal Equipment，终端设备） MT（Mobile Terminal，移动终端） TA (Terminal Adapter，终端适配器）,TE,TE,MT,Um,R,Gi,MT,PDN或其他网络,Gp,TA,TA,MS,S,参考点,参考点,MT,MT,Page 14,GPRS 终端设备,MS （Mobile Station，移动台），可以看作是(MT+TE)或者(TE+TA)功能的集成实体，物理上可以是一个实体，也可以是两个 A类：可同时连接到GSM和GPRS系统，能在2个系统中同时激活、收听系统消息，能同时进行分组交换业务和电路交换业务 B类：可同时附着在GPRS网络和GSM网络上，可提供GPRS分组交换业务和GSM电路交换业务，但不能同时进行电路交换和分组交换业务，自动选择业务 C类：不能同时附着在GPRS网络和GSM网络上，人工选择,Page 15,PCU (Packet Control Unit)的功能,分组无线资源管理功能(RLC/MAC协议功能) 接口处理功能,华为PCU的实现形式,Page 16,网络接入控制 鉴权 计费信息收集 IMEI检查 逻辑链路管理 SGSN-MS之间逻辑链路的管理 支持确认/不确认传输 路径管理 移动性管理 路由和隧道传输 加密与解密,SGSN (Serving GPRS Support Node) 的功能,Page 17,GGSN (Gateway GPRS Support Node) 的功能,网络接入控制（外部PDN侧） 消息过滤 计费信息收集 移动性管理和会话管理 路由选择与转发 存储转发 路由选择 地址翻译和映射 封装和隧道传输 动态分配IP地址,Page 18,CG (Charging Gateway) 的功能,实时采集GPRS话单 临时存储和缓冲GPRS话单 GPRS话单预处理 向计费中心传送GPRS话单,Page 19,第一章 GPRS概述及其体系结构 第二章GPRS网络接口与协议 第三章GPRS信道结构及编码方式,内容提要,Page 20,内容介绍,第二章 GPRS网络接口与协议 2.1 接口与协议栈 2.2 Um接口 2.3 G-abis/Pb接口 2.4 Gb接口,Page 21,网络接口类型,Gn,BSS,MSC,SMS- GMSC,A,Um,TE,MT,MS,HLR,Page 22,数据传输平面,MAC: Media Access Control RLC: Radio Link Control LLC: Logical Link Control,BSSGP: BSS GPRS Protocol SNDCP: Sub-Network Dependency Convergence Protocol GTP: GPRS Tunneling Protocol,Application,IP/X.25,IP/X.25,IP/X.25,SNDCP,GTP,UDP/TCP,UDP/TCP,RLC,BSSGP,BSSGP,IP,IP,MAC,MAC,Network,Service,Network,Service,L2,L2,L2 (MAC),Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,Physical,Layer,MS,BSS,SGSN,GGSN,relay,SNDCP,GTP,Um,Gb,Gn,Gi,LLC,LLC,relay,RLC,Page 23,内容介绍,第二章 GPRS网络接口与协议 2.1 接口与协议栈 2.2 Um接口 2.3 G-abis/Pb接口 2.4 Gb接口,Page 24,GMM/SM层,GMMGPRS移动性管理（GPRS Mobility Management）主要功能包括： 支持用户终端的移动性，如将用户当前的位置通知网络以及提供用户标识的机密性 SM会话管理（Session Management）主要功能包括： 支持用户终端对PDP移动场景的处理，主要指GPRS移动台连接到外部数据网络的处理过程,LLC,RLC,MAC,物理RF,物理链路,SNDCP,SMS,GMM/SM,Page 25,SNDCP层,SNDCP 子网汇聚协议（Sub-Network Dependent Convergence Protocol）主要功能包括： 主若干PDP的合路 用户数据的压缩和解压缩 协议控制信息的压缩和解压缩 将网络协议数据单元（N-PDU）分解成逻辑链路控制协议单元 （LL-PDU）；反过来，将LL-PDU组装成N-PDU,LLC,RLC,MAC,物理RF,物理链路,SNDCP,SMS,GMM/SM,Page 26,用户数据包在SNDCP层的封装,Subscriber data,LLC head,SNDCP head,LLC FCS,Page 27,LLC层,在MS与SGSN之间提供一条可靠的逻辑链路用于数据传输 LLC为层三用户(GMM/SNDCP/SMS)提供逻辑链路 逻辑链路连接通过SAPI和TLLI来识别 将GMM/SNDCP/SMS的数据或信令封装成LL-PDU发送到用户侧的LLC LLC的逻辑链路并不对应直接的物理连接，而通过Gb接口（BSSGP，NS，FR）将LL-PDU发送到BSS，再由BSS发送给MS，或相反的路径由MS发送到SGSN,LLC 传输层协议（ Logical Link Control ）主要功能包括：,Page 28,用户数据包在LLC层的封装,LLC PDU,Subscriber data,LLC head,SNDCP head,LLC FCS,Page 29,RLC/MAC层,数据链路层包括： RLC 无线链路控制(Radio Link Control)层主要负责LLC-PDU包的拆分和组装，采用确认或非确认模式在对等层之间传送数据 MAC 媒体接入控制 (Media Access Control)层的功能定义了多个MS共享传输媒体（物理信道PDCH）的过程,Page 30,用户数据包在RLC/MAC层的封装,LLC PDU,Subscriber data,RLC/MAC head,LLC head,SNDCP head,LLC FCS,Page 31,物理层,物理RF层的主要功能包括： 物理RF层执行物理波形的调制和解调功能 物理链路层主要功能包括： 前向纠错编码、检测和纠正发送的码字并提供错误码字的指示 块交织、在TDMA帧的连续四个突发上进行正交交织 无线信道测量功能 无线管理功能,Page 32,内容介绍,第二章 GPRS网络接口与协议 2.1 接口与协议栈 2.2 Um接口 2.3 G-Abis/Pb接口 2.4 Gb接口,Page 33,G-Abis接口,G-Abis接口是GPRS基站子系统中PCU与BTS之间的内部接口，完成PCU与BTS的通信，实现分组信令传输、分组数据传输、带内信令传输和块同步等功能 G-Abis接口特性如下 由G-TRAU帧传输分组交换业务数据和信令 提供16kbit/s和32kbit/s带宽传输CS-1/CS-2/CS-3/CS-4编码方式的分组数据 提供16kbit/s，32kbit/s，48kbit/s，64kbit/s带宽传输MCS-1/2，MCS-3/4/5/ 6，MCS-7，MCS-8/9编码方式的分组数据,Page 34,Pb接口,PCU和BSC之间通过Pb接口相连，Pb接口是非标准接口，主要完成MS在CCCH上发起的分组数据传送流程，并实现PCU和BSC之间资源协商 它具有以下的分层结构 层一物理层是采用E1线路来实现的 层二链路层是采用LAPD协议，该协议是一个通用的数据链路层协议，它接受物理层的数据传送服务，并向层三提供连接或非连接的服务 层三协议是Pb接口的核心，它主要实现了PCU和BSC之间各类GPRS相关资源的信息管理，支持动态信道在分组业务和语音业务之间的转换，而且支持MS在CCCH上的接入流程和发送语音寻呼消息等功能,Page 35,内容介绍,第二章 GPRS网络接口与协议 2.1 接口与协议栈 2.2 Um接口 2.3 G-abis/Pb接口 2.4 Gb接口,Page 36,Gb接口,Page 37,Gb Over FR,FR PVC（BC,DLCI）,NSVC（NSVCI）,PCU,FR Network,SGSN,DTE,DTE,DTE,DCE,Gb,Page 38,Gb接口基本概念,BC BC是指帧中继的承载通道，对应E1/T1的时隙组，是传输的物理通道。在一条线路中，其BC以编号相互区分，我们称为BCID PVC PVC是指帧中继的永久虚连接，它是一个逻辑上的传输通道 在一个BC中，其PVC以编号相互区分，这个编号称为DLCI（数据链路连接标识）,BC(BCID),数据,PVC(DLCI),PVC(DLCI),数据,Page 39,Gb接口基本概念,NS-VC NS-VC是NS层为BSSGP层提供的虚拟链路，NS将BSSGP层的数据在有效的NS-VC上传送，NS-VC由NS-VCI唯一标识，NSVCI在同一NSE下编号 ,在SGSN中是唯一的 NS层的NS-VC和FR中的PVC一一对应。在数据配置上，我们在NS层配置一条NS-VC时，相当于也在FR中配置了一条PVC NS将NS-VC分为不同的组，组的标识为NSEI。同一组中的NS-VC实现负荷分担，同组的NS-VC的局向是相同的，即SGSN中的一组NS-VC（NSEI相同）的所有NS-VC都和一个BSS相连，也只和该BSS相连 NSE NSE是NS层的管理实体，具有端对端的含义 一个NSE可以管理归属在此NSE下的多条NS-VC的闭塞/解闭塞、复位等,Page 40,L1层,Gb Over FR FR实现子网服务子层的功能，它为NS 提供PVC（Permanent virtual circuit ，永久虚电路），NS在这些PVC上进行数据传送 FR还进行物理层和PVC的简单维护，如：物理层的有效无效检测，PVC的有效无效检测等 Gb Over IP Gb Over IP使用IP网络替代Gb Over Fr的FR连接 Gb接口的用户数据和信令数据通过UDP包传输 NS层以及NS层以上的各层协议栈和功能跟Gb Over Fr完全一致,Page 41,NS层负荷分担的实现,NSVC channel=10 DLCI=259,NSVC channel=20 DLCI=16,NS层,ms#1,ms#2,cell,SGSN,BSS,BSSGP层,BVC1,BVC2,BVC1,BVC2,NSE1,NSE1,NSE2,NSE2,NSE3,NSE3,同一小区的两个用户,Page 42,BSSGP层,BVCI（主要参数） BVC （BSSGP Virtual Connection）是BSSGP实体间的通信通道，在BSSGP对等层间有PTP BVC、SIG PVC和PTM BVC PTP BVC主要完成用户数据的传送，SIG BVC完成信令消息的传送，例如PAGING消息。每个NSE对应分配一个SIG BVC 由PCU为每个小区分配创建一个BVC功能实体，并分配一个BVCI；通过流程将BVCI传递到SGSN，由此SGSN可以创建小区列表,Page 43,BSSGP层的实现,Gb,SIG BVC,BVC1 1,BVC1 2,BVC1 3,BVC1 4,BVC1 5,BVC1 1,BVC1 2,BVC1 3,BVC1 4,cell1,cell2,cell3,cell4,PTP BVC,PCU,SGSN,Page 44,PTP BVC和SIG BVC的区别,NSE,NSVC2,信令,Page 45,Gb over IP：协议栈 FRIP,NS使用帧中继或IP网络作为其承载，PCU与SGSN 仅需NS及LI层IP化即可实现 Gb Over IP，NS层以上协议维持不变，协议成熟稳定,Gb over FR,Gb over IP,Page 46,第一章 GPRS概述及其体系结构 第二章GPRS网络接口与协议 第三章GPRS信道结构及编码方式,内容提要,Page 47,分组数据逻辑信道,TCH,BCCH,PCH, RACH, AGCH ,NCH,分组业务信道,PACCH,分组数据逻辑信道,分组信令信道,PBCCH,PPCH,PRACH,PAGCH,PCCCH,PDCCH,PDTCH/U,PDTCH/D,PNCH,PTCCH/U,PTCCH/D,SACCH,FACCH,Page 48,GPRS分组信道复帧结构,GPRS分组信道采用52复帧结构，每4个帧组成一个无线块（Radio Block），因此一个无线信道共分为12个无线块,51,B0 B11 : 无线块 I : 空闲帧 T : PTCCH帧,25,0,B0,B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,T,I,T,I,456 bits,0,1,2,3,4,5,6,7,1 TDMA frame,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,Page 49,逻辑信道到物理信道的映射,51,4,3,5,6,7,0,1,2,50,0,BCCH,PDCH,TCH,S,B,B,B,B,C,C,C,C,F,S,C,C,C,C,C,C,C,C,F,S,C,C,C,C,C,C,C,C,F,S,C,C,C,C,C,C,C,C,F,S,C,C,C,C,C,C,C,C,I,T,F,26,26,13,Page 50,无线分组资源分配,无线资源分配和无线传输以无线块（BLOCK）为基本单位 一个PDCH可以为多个MS使用，一个MS可以同时使用多个PDCH,B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,B0,B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,B0,B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B0,TS 2,TS 3,TS 4,Page 51,无线块相关概念,USF：上行链路状态标志(Uplink State Flag) 它用于动态分配模式下控制多个MS使用无线信道 USF共三位比特，取值范围为07,Page 52,无线块相关概念,TBF：临时块流(Temporary Block Flow) 它是MS和BSS之间的RR实体在进行数据传送时的一种物理连接 网络可以给TBF安排一个或多个PDCH无线资源 一个TBF包含许多RLC/MAC块，用来承载一个或多个LLC PDU TBF是临时的，