华为技术培训教程-GPRS基础原理.ppt

GPRS原理,前言,GPRS原理是整系统和后续产品学习的基础，本胶片将会帮助我们理解和学习GPRS网络的组网和一些重要概念及流程。,参考资料,3GPPTS230603GPPTS290603GPPTS24008,培训目标,学完本课程后，您应该能：能够描述GPRS的组网结构能够描述GPRS的移动性管理流程能够描述GPRS的会话管理流程,目录,GPRS网络结构移动性管理无线资源管理会话管理,目录,GPRS网络结构移动性管理无线资源管理会话管理,GPRS网络结构,什么是GPRS？GeneralPacketRadioService为什么用GPRS？为了能够在固网范围之外提供高速的分组数据业务GPRS网络分类GSMGPRSUMTSGPRSGPRS网络背景GSMGPRS网络重新利用已经存在的GSM网络networkUMTSGPRS网络只改变了无线侧，由BSS变为RNS,GPRS网络结构,FR,EIR,HLR,SMS-GMSCSMS-IWMSC,MSC/VLR,BSS,UTRAN,SGSN,SGSN,GGSN,BG,CG,TE,PDN,SS7,GPRSBackbone,Gs,Gd,Gr,Gf,Gc,Gb,Iu,Um,Um,Gp,Gi,Gn,Gn,ATM/IP,Ga,SCP,GMLC,Ge,Lg,Ga,GPRS网络结构,BSS基站子系统UTRANUMTS陆地无线接入网SGSN服务GPRS支持节点GGSN网关GPRS支持节点CG计费网关BG边缘网关PDN分组数据网,MSC/VLR移动交换中心/拜访位置寄存器SMS-GMSC短消息关口MSCSMS-IWMSC短消息互通的移动交换中心SCP业务控制点GMLC网关移动位置中心HLR归属位置寄存器EIR设备表示寄存器,GPRS网络结构,重要功能实体:SGSN移动性管理移动性管理功能用来在本PLMN或其他PLMN范围内跟踪手机的当前位置信息会话管理会话管理功能管理手机的PDP上下文路由和转发SGSN实现MS和GGSN间的业务数据的路由和转发功能计费SGSN生成、存储、转化并发送话单到CG合法监听功能NTP,GPRS网络结构,重要功能实体:GGSN会话管理会话管理管理MS的PDP上下文路由和转发GGSN实现MS和internet间的业务数据路由和转发功能计费GGSN能够生成、存储、转化并发送至CG动态的IP地址分配业务管理管理APN,GPRS网络结构,重要功能实体:CG实时收集GPRS话单临时存储和缓存GPRS话单预处理GPRS话单发送GPRS话单到计费中心（BS）,GPRS网络结构,重要功能实体:DNS,SGSN,GGSN(A),MS,BSS,GPRSbackbone,ISPA,ISPB,Internet/Intranet,GGSN(B),DNS,在PDP激活流程中，解析APN至GGSNIP在inter-SGSNRAU中，解析老RAI至老SGSNIP在重定位流程中，解析新RNCID至新SGSNIP,GPRS网络结构,重要功能实体：HLR/AUC保存和更新用户的GPRS签约数据用户鉴权提供位置/路由信息，并处理移动性管理和路由中所需的信息：保存和更新用户业务、SGSN号码和地址GPRS用户位置删除指示MS是否可达,典型应用,从移动网发E-mail至固网,典型应用,从固网发E-mail至移动网,小结,GPRS网络用于向用户提供数据业务。GPRS网络主要由SGSN、GGSN和CG组成。BG和DNS在数据业务过程中提供相关辅助功能。,目录,GPRS网络结构移动性管理无线资源管理会话管理,2.移动性管理2.1基本概念2.2附着和分离2.3安全功能2.4位置管理2.5服务请求流程（UMTS）,目录,GMM(GPRS移动性管理),移动性管理功能在本PLMN和其他PLMN范围内跟踪MS当前的位置信息管理签约数据管理MS状态,GMM(GPRS移动性管理),GMM主要流程AttachprocedureRAUandperiodicRAUDetachGMM其他流程P-TMSIreallocationprocedureAuthenticationprocedureIdentificationprocedureSubscribermanagementprocedure,2.5G用户MM状态转换,PMM(PacketMobilityManagement),PMM的功能与GMM的类似。,PMM其他流程P-TMSIreallocationAuthenticationIdentificationSubscribermanagement,PMM主要流程AttachRAUandperiodicDetachServicerequestSRNSrelocation,3G用户MM状态转换,移动性管理定时器功能,READY定时器（仅GPRS）Ready定时器用于控制MS处于Ready状态的时长。当定时器超时，MS和SGSN都会把该MS的MM状态改成Standby状态。周期性路由区更新定时器（PeriodicRAUpdateTimer）当定时器超时，MS会发起一个周期性的路由区更新流程。用户可达定时器（MobileReachableTimer）当定时器超时，SGSN将发起对该用户的隐式分离流程。,2.移动性管理2.1基本概念2.2附着和分离2.3安全功能2.4位置管理2.5服务请求流程（UMTS）,目录,附着流程,功能MS会执行GPRSAttach流程来附着到SGSN，以便进行GPRS业务。如果手机通过GSM无线侧连接，它将会实行GSMGPRS附着；如果手机通过UMTS无线侧链接，它将会实行UMTSGPRS附着。只有手机能够发起附着流程,附着流程,(IMSIorPTMSI+RAI),(PTMSI),(IMSI),(IdentityType=IMSI),(IMSI),附着流程,附着流程,任何附着流程之后：SGSN从HLR中获得用户的签约数据HLR记录手机的服务SGSN号码MS处于ready或者PMM-CONNECTED状态SGSN和MS能够创建该MS的MM上下文附着后，MS可以请求会话业务，即可接入外部网络,MMContext,MMContext,Theinformationmarkedwitha1)maybemaintainedifauthenticationisperformedbytheUMTSauthenticationprocedure.Theinformationmarkedwitha2)maybemaintainedifauthenticationisperformedbytheGSMauthenticationprocedure.,分离流程,功能分离流程使手机通知网络它不再接入分组数据网分离流程使网络通知手机它不再为该手机提供分组业务分离流程可以由以下实体发起：MSSGSNHLR,分离流程,任何分离流程之后：SGSN将不会再服务已经分离了的手机，直至手机再附着分离后手机会处于idle或者PMM-DETACHED状态分离分为显式分离和隐式分离显式分离：网络或者手机明确的发起分离请求隐式分离：网络没有通知手机就分离掉它，可能的原因是移动用户可达定时器超时，或者有无线网络的不可恢复错误所导致的逻辑链路中断。,分离类型,有三种不同的分离类型：IMSI分离（即电路域分离）GPRS分离（即分组域分离）联合的IMSI/GPRS分离（仅限手机发起的分离流程）根据是否GPRS附着，手机可以通过以下方式进行IMSI分离：已经GPRS附着的手机，向SGSN发送指示IMSI分离的分离请求消息。这个过程可以通过联合的GPRS分离流程来进行。非GPRS附着的手机，通过正常的IMSI分离流程来进行分离,手机发起的分离流程,分离请求消息中的“DetachType”IE,SGSN发起的分离流程,HLR发起的分离流程,Purge功能,功能：当SGSN删除了分离用户的MM和PDP上下文后，将通过Purge流程通知HLR。当用户从网络中分离后：SGSN可以立即删除用户的MM和PDP上下文；SGSN可以保留该用户的MM和PDP上下文一段时间。Purge定时器功能：当定时器超时后，SGSN将删除已经分离用户的MM和PDP上下文，并通过Purge流程通知HLR。“Purge定时器”的时长要比“移动用户可达定时器”的时长长。,Purge流程,2.移动性管理2.1基本概念2.2附着和分离2.3安全功能2.4位置管理2.5服务请求流程（UMTS）,目录,鉴权功能,功能允许网络对手机提供的身份标识进行检查；提供参数以供手机计算新的加密密钥；（UMTSandGSM）提供参数以供手机计算新的UMTS一致性密钥；（UMTSonly）允许手机来鉴权网络；（UMTSonly）,鉴权功能,鉴权类型：GSM鉴权：使用鉴权三元组：RAND，SRES，Kc;使用GPRS加密算法：GEAUMTS鉴权：使用鉴权五元组：RAND，XRES，AUTN，CK，IK；AUTN：用于手机对网络的鉴权；IK：用于一致性校验；使用UMTS加密算法：UEA在BSS或者UTRAN中，都可以执行GSM鉴权和UMTS鉴权流程。,鉴权功能,1,a,.SendAuthenticationInfo,2,a,.AuthenticationandCipheringRequest,1,b,.SendAuthenticationInfoack,2,b,.AuthenticationandCipheringResponse,MS,BSS/UTRAN,HLR/Auc,SGSN,加密的范围和启动时机,在A/Gb模式中，加密的范围是从SGSN到MS。在Iu模式中，加密的范围是从UTRAN到UE。,在A/Gb模式中，MS在AuthenticationandCipheringResponse消息之后启动加密。在Iu模式中，加密的启动是由鉴权流程之后的securitymode流程控制的。,身份检查,功能从手机得到IMSI检查IMEI,PTMSI重分配,功能SGSN可以在任何时候重新分配PTMSI重分配流程可以由PTMSI重分配流程来实现PTMSI可以包含在附着接受或者路由区更新接受消息中,2.移动性管理2.1基本概念2.2附着和分离2.3安全功能2.4位置管理2.5服务请求流程（UMTS）,目录,位置管理,功能小区和PLMN选择的机制能够使网络侧知道处于STANDBY、PMMIDLE、READY和PMMCONNECTED状态手机的路由区能够使2GSGSN知道处于READY状态手机的小区能够使UTRAN知道URA标识或者处于PMMCONNECTED状态的手机的小区标识用于指示处于RRC连接状态的MS发起路由区更新流程的时机能够使网络知道处于PMM-CONNECTED状态的服务RNC地址，此机制是服务RNC重定位流程,分级的管理模式(2G),SGSN,HLR,BSS,MS,SGSNnumber,Readystate:CurrentcellID,RAIStandbystate:lastknownCellID,RAI,分级的管理模式(3G),SGSN,HLR,RNC,MS,SGSNnumber,PMM-connectedstate:RNCID,RAI,SAIPMM-idlestate:RAI,SAI,网络体系,路由区更新流程SGSN能够通过路由区更新流程而在RAI级管理手机的位置信息重定位流程把Iu接口移至其他RNC切换流程把无线链路移至其他的NodeB,Iur,路由区更新流程,RAU更新流程会发生在以下两种情况：MS进入一个新的路由区周期性路由区更新(周期性路由区更新定时器超时)从SGSN的角度来看，可以分为：SGSN内的路由区更新；SGSN间的路由区更新。,路由区更新流程,IntraSGSN-RAU,InterSGSN-RAU,Gn,Inter-SGSN路由区更新流程(2G),Inter-SGSN路由区更新流程(2G),Inter-SGSN路由区更新流程(3G),Inter-SGSN路由区更新流程(3G),ServingRNSRelocation流程,重定位之后,RAU之后,ServingRNSRelocation流程,2.移动性管理2.1基本概念2.2附着和分离2.3安全功能2.4位置管理2.5服务请求流程（UMTS）,目录,服务请求流程(UMTS网络),处于PMM-IDLE状态的3G-UE通过服务请求（ServiceRequest）流程来建立至3G-SGSN的安全连接。处于PMM-IDLE状态的UE发起该流程的目的在于：发送上行信令消息，比如ActivatePDPContextRequest消息；用户数据寻呼响应；当UE重新回到无线信号覆盖区。处于PMM-CONNECTED状态的UE也会通过该流程用于给激活的PDP上下文重建承载资源。,服务请求流程手机发起,服务请求流程网络发起,UE发起的服务请求流程：Servicetype=signalling.Servicetype=data.网络发起的服务请求流程：Servicetype=pagingresponse,在ServiceRequest消息中的ServiceTypeIE,小结,附着，位置管理，安全功能和分离流程是分组域核心网的主要流程。SRNS重定位流程和服务请求流程是在UMTS分组域中新加入的流程。,目录,GPRS网络结构移动性管理无线资源管理会话管理,寻呼概括,核心网仅为处于以下MM状态的MS/UE发起寻呼：PMM-IDLESTANDBY在寻呼消息中：始终包含IMSI，以便BSC/RNC据此计算该用户所处的寻呼组。用P-TMSI来标识该MS/UE，如果核心网分配的话。如果寻呼消息中不包含P-TMSI，BSC/RNC会在空口寻呼消息中采用IMSI来标识MS/UE。,GPRS寻呼(2G),功能SGSN会在传送下行数据给手机之前发送寻呼给处于STANDBY状态的手机寻呼将手机的状态从STANDBY迁移至READY.从手机发出的任何上行数据都是有效的寻呼响应,GPRS寻呼(2G),STANDBY,READY,(IMSI,PTMSI,Area,ChannelNeeded,QoS,DRXParameters),(ReceiveReadyorInformationframe),核心网发起的寻呼(3G),没有CSRRC连接的情况下由3GSGSN发起的PS寻呼核心网的节点只对处于PMM-IDLE状态下的UE发起寻呼RNS掌握UE是否已经建立了RRC连接在这种情况下，手机没有建立和CS的RRC连接寻呼信道上传输的消息是寻呼类型1,核心网发起的寻呼(3G),PMMIDLE,PMMCONNECTED,(PCHpaging),(IMSI,PTMSI,Area,CNDomainIndicator,DRXparameters),没有CSRRC连接的情况下由3GSGSN发起的PS寻呼,核心网发起的寻呼(3G),有CSRRC连接的情况下由3GSGSN发起的PS寻呼核心网的节点只对处于PMM-IDLE状态下的UE发起寻呼RNS掌握MS是否已经建立了RRC连接在这种情况下，MS已经建立了和CS的RRC连接此时发送的寻呼类型2是从已经建立的RRC连接上下发的。,核心网发起的寻呼(3G),有CSRRC连接的情况下由3GSGSN发起的PS寻呼,(RRCpaging),(IMSI,PTMSI,Area,CNDomainIndicator,DRXparameters),PMMIDLE,PMMCONNECTED,电路域寻呼(GPRS),当MS同时电路域和分组域附着在网络类型1的网络上的时候，MSC/VLR通过SGSN来进行电路域业务的寻呼。当MS处于分组域STANDBY状态的时候，网络在用户所在的路由区和空路由区（不支持GPRS业务的区域）寻呼用户。当用户处于分组域READY状态的时候，网络在用户所处的小区中寻呼用户。SGSN把MSC寻呼消息转换成SGSN寻呼消息进行下发。,电路域寻呼(UMTS),当UE同时电路域和分组域附着在网络类型1的网络上的时候，MSC/VLR通过SGSN来进行电路域业务的寻呼。与GPRS类似，在MSC/VLR有个寻呼定时器来监控寻呼过程。,小结,在UMTS中，寻呼类型1用于寻呼与RNC没有建立RRC连接的UE，寻呼类型2用于寻呼与RNC有RRC连接的UE。电路域的寻呼可以通过分组域来下发。,目录,GPRS网络结构移动性管理无线资源管理会话管理,4.会话管理4.1基本概念4.2PDP上下文激活流程4.3PDP上下文修改流程4.4PDP上下文去激活流程,目录,会话管理,功能管理MS，SGSN和GGSN之间的连接，分配业务传输所需的系统资源重要流程PDP上下文激活流程PDP上下文修改流程PDP上下文去激活流程,PDP上下文,PDP上下文：分组数据协议上下文PDP上下文包括MS和GGSN间传送用户数据的所有信息PDP上下文包括APN、QoS和计费ID等信息PDP上下文存在于MS、SGSN、GGSN中,PDP上下文,PDP上下文,MM上下文和PDP上下文,BSCorRNC,Gn,Gb/Iu,Uu,PDPState,PDP状态非激活：不能传输数据激活：能传输数据,PDP类型和PDP地址,PDP类型IPV4IPV6PPPPDP地址静态分配IP由运营商分配动态分配IP由GGSN、DHCP或者Radius分配,QoS,QoS是服务质量QoS是一组能够定义网络能力的参数，例如：上行和下行的数据传输速率以及可靠性等级等等QoS是一个端到端的概念,APN,APN结构：APNNI+APNOI,OperatorID:固定扩展，必须以“.gprs”结束NetworkID不能以“.gprs”结束,APN,MS,SGSN,GGSN1,GGSN2,GGSN3,DNS,APN1APN2APN3,APN1=GGSN1IPAPN2=GGSN2IPAPN3=GGSN3IP,APN,APN,GGSNIP,APN1,APN2,APN3,APN,internet,Roaming,APN:CMNET,区域1,通用APN,区域2,APN,Roaming,APN:test.xy,VPNtunnel,区域APN,区域1,区域2,APN,Backbone,APN-NI,APNGGSNIPaddress,APN-NI,4.会话管理4.1基本概念4.2PDP上下文激活流程4.3PDP上下文修改流程4.4PDP上下文去激活流程,目录,激活流程,PDP上下文激活流程用于在MS、SGSN和GGSN之间建立PDP上下文激活流程类型：PDP上下文激活流程二次PDP上下文激活流程网络要求的PDP上下文激活流程,PDP上下文激活流程(2G),2G,-GGSN,5.ActivatePDPContextAccept,3.CreatePDPContextResponse,3.CreatePDPContextRequest,1.ActivatePDPContextRequest,2G,-SGSN,BSS,2.SecurityFunctions,MS,4.BSSPacketFlowContextProcedures,C1,C2,PDP上下文激活流程(3G),(PDPType,PDPAddress,AccessPointName,QoSRequested),ChargingIDallocationIPaddress,3G,-GGSN,7.ActivatePDPContextAccept,3.CreatePDPContextResponse,2.CreatePDPContextRequest,1.ActivatePDPContextRequest,3G,-SGSN,UTRAN,MS,4.,RadioAccessBearerSetup（Qos(n3)）,C1,C2,6.UpdatePDPContextResponse,5.UpdatePDPContextRequest,PDP上下文,MS中的处理,MS发送“ActivatePDPcontextrequest”消息给SGSN提供QoS参数提供一个APN-NI提供静态IP或空从SGSN接收“ActivatePDPcontextAccept”如果MS不能接受协商后的QoS，MS将会发起去激活流程,SGSN中的处理,检查用户数据APN选择根据协议TS23.060来选择默