（通信与信息系统专业论文）gsm数据业务在hlr中的研究与实现.pdf

华中科技大学硕士学位论文 、， 摘墨 移动通信的迅猛发展给世界带来了巨大的变化，以i n t e r n e t 为代表的信息 化浪潮则让我们充分领略到了数字化信息时代的无穷魅力，而短消息、公共信 息查询、电子邮件、i n t e r n e t 浏览和传真等移动数据业务的蓬勃发展体现了两者 的完美结合，这种结合不仅使得移动通信完成了从单纯话音业务到丰富多彩数 据业务的跨越，而且使移动数据业务拥有了广阔的发展前景。虽然通过i p 技术 n a n 定z n , 数据网和移动网是下一代通信网络的发展趋势，并且这种融合能 够提供跨越网络并具有强大功能的业务服务，例如移动数据业务，但是不同网 络在传输、控制承载上的不同使得网络之间的互通挛得复杂起来，对网络问兼 容性处理和承载能力提供的研究正是论文主要工作。丫 g s m 移动数据业务实现的一个主要前提条件是) g s m 网在与外部网( 如 ? 8 ，、i s d n 和p d n 等) 互通时能够进行网络兼容性处理和网络承载能力的 塞璧i 娑享首先简要介绍了移动数据业务的发展历程，主要包括g s m 电路型 数据业务和g p r s 业务；然后介绍了承载业务和网络承载能力，并结合i w f 讲 述在h l r 中承载业务和网络承载能力的应用；最后讲述了如何在j p g g s 豫p r sh l r 系统中进行网络兼容性处理和网络承载能力的提供，以完成对 0 8 m 数据业务的支持。在具体实践中，作者提出了建立单、多号混合系统和预 存v l r m a p 版本号的设计思想，前者提高了系统m s i s d n 号码的利用率，增 强，h l r 在兼容性检查和用户签约检查中对数据业务建立的支持，完成了从 1 7 掣b c 到g s mb c 的映射；后者则较好的解决了h l r 业务呼叫处理中的版 本兼容性问题。系统的最终测试结果表明，上述设计思想可行并行之有效的。 关键字： 移动数据业务兼容性检查承载能力h l r1 w f i s d nb c g s m b c i 戮：“j，蕊：。嚣i 弘i 一一 。一 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t g r e a tc h a n g e sh a v et a k e np l a c ei nt h ew o r l db e c a u s eo ft h er a p i dd e v e l o p m e n t o fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，a n di n f o r m a t i o nt i d el e db yi n t e r n e tm a k e su sa p p r e c i a t e t h ei n f i n i t u d ec h a r m ，b u tt h ef l o u r i s h i n go fs h o r tm e s s a g es e r v i c e 、c o m m o n a l i t y i n f o r m a t i o nq u e r y 、e m a i l 、i n t e r n e tb r o w s e 、f a c s i m i l ea n de t c ，e x h i b i t st h e i rp e r f e c t c o m b i n a t i o n 。a sar e s u l to ft h i sc o m b i n a t i o n ，m o b i l ec o m m u n i c a t i o nd e v e l o p s f r o mp u r et e l e p h o n es e r v i c et oa l lk i n d so fd a t as e r v i c e s ，a n db r i n g sm o b i l ed a t a s e r v i c e saw i d ep e r s p e c t i v e 。a l t h o u g ht h et r e n do fn e x tg e n e r a t i o nc o m m u n i c a t i o n n e t w o r k sd e v e l o p i n gi st oc o n v e r g ef i x e dn e t w o r k s 、d a t an e t w e l r k sa n dm o b i l e n e t w o r k sb yi pt e c h n o l o g y ，a n dt h i sc o n v e r g e n c ec a np r o v i d ep o w e r f u ls e r v i c e s t h r o u g hv a r i o u sn e t w o r k s ，e gm o b i l ed a t as e r v i c e s ，t h ed i f f e r e n c e si nt r a n s f e ra n d c o n t r o lb e a r e rf r o md i f i e r e n tn e t w o r k sm a k et h e i n t e r w o r k i n go fn e t w o r k sm o r e c o m p l e x 。r e s e a r c ho nh o wt oh a n d l en e t w o r k sc o m p a t i b i l i t ya n dp r o v i d eb e a r e r c a p a b i l i t yf o rn e t w o r k s i sa n e m p h a s i si nt h ep a p e r 。 i no r d e rt o p r o v i d eg s mm o b i l ed a t as e r v i c e s g s mn e t w o r k sm u s th a v e c o m p l e t e dc o m p a t i b i l i t y c h e c k i n g a n d s u p p o r t i n g o fb e a r e r c a p a b i l i t y w h e n i n t e r w o r k i n g w i t hp s t n 、i s d na n d p s d n 。f i r s t l yt h ep a p e rg i v e s ab r i e f i n t r o d u c t i o nt ot h ed e v e l o p m e n to fm o b i l ed a t as e r v i c e s ；t h e ni t i n t r o d u c e sb e a r e r s e r v i c e sa n db e a r e rc a p a b i l i t y ，a n dd e s c r i b e st h e i r a p p l i c a t i o ni nh l ra l o n gw i t h i w f ；f i n a l l y i tt e l la b o u th o wt oh a n d l en e t w o r k s c o m p a t i b i l i t y a n d p r o v i d e n e t w o r k sb e a r e r c a p a b i l i t yi nj p g g s m g p r sh l r 。i n p r a c t i c e ，t h ea u t h o rb r o u g h t f o r w a r dd e s i g n so f e s t a b l i s h i n gs i n g l e - m u l t i - n u m b e rs y s t e ma n ds t o r i n ga f o r e h a n d v l rm a pv e r s i o n n u m b e ri nt h eh l r 。t h ef i r s t d e s i g nu p g r a d e s u t i l i z a t i o n e f f i c i e n c y o fm s i s d n ，s t r e n g t h e n st h e s u p p o r tf o rc o m p a t i b i l i t yc h e c k i n ga n d s u b s c r i b e rs u b s c r i p t i o nc h e c k i n gi nh l r d u r i n ge s t a b l i s h i n gc o n n e c t i o no fm o b i l e d a t as e r v i c e s ，a n dm a p si s d nb c i n t og s m b c ；t h es e c o n dd e s i g nr e s o l v e sh l r ，s m a pv e r s i o n c o m p a t i b i l i t yi n c a l lh a n d l i n gp r o c e d u r e 。t h ef i n a l s y s t e mt e s t i n g r e s u l tp r o v e st h a tt h e d e s i g n sa r ef e a s i b l ea n de f f e c t i v e 。 k e y w o r d s ： m o b i l ed a t as e r v i c e s h l ri w f c o m p a t i b i l i t yc h e c k i n g b e a r e r c a p a b i l i t y i s d nb cg s mb c f l 华中科技大学硕士学位论文 1 综述 1 1 移动通信的发展概况 虽然陆地移动通信的发展最早可以追溯到半个世纪以前，但实际上直到2 0 世纪8 0 年代中期，随着蜂窝组网技术的完善和大容量系统的出现，陆地移动通 信才开始获得高速发展。这其中尤以e t s i 的g s m 一全球移动通信系统为代表： 自g s m 率先从第一代模拟移动通信网演变到第二代数字移动通信网后，它的 发展可谓是一日千里，用户遍布全球各地，仅目前中国就有1 亿几千万用户， 且用户还在不断增加。 移动通信的发展速度如此之快，首先要归结为现代通信技术难点的突破和 大规模集成电路的成功应用，现代通信技术的进步使得移动通信网的容量增 加，成本降低，性能提高，能提供更加可靠、优质的服务；而大规模集成电路 的应用使得用户终端成本降低、体积变小和性能提高，真正开始了个人的随意 移动通信。在第二代数字移动通信系统( 2 g ) 的发展过程中，主要有两种技术 体制”1 ：一种是t d m a 时分多址技术，它将频谱分为若干个时隙( 时间片) ， 然后将通话分配到特定的时隙中，基于t d m a 的有欧洲e t s i 的g s m 、美国的 d a m p s ( i s s 4 ) 和日本的j d c ，其中以g s m 为代表；另一种就是c d m a 码 分多址技术，它是一种以扩频通信为基础的调制和多址技术，它不把信道分成 时隙，而是允许用户都可以使用整个1 2 5 m h z 带宽的信道，依靠一个标识代码 把通话区分开来，即每个电话呼叫都分配一个独特的数字代码，使其有别于使 用同一频谱的其它呼叫，基于t d m a 技术的代表是美国的i s 9 5 ( a n s i 一4 1 ) 。 然而市场的需求是永不停息的，人们期望移动通信能提供更多、更好的服 务，但是无线频率资源的有限和现有系统能力极限的即将到来，制约了人们对 优质移动通信服务的需求。为了更有效地利用宝贵的频谱资源，更方便的传递 数据、图像等多媒体的信息，提供更优质的服务，移动通信技术必须不断的向 前快速发展。于是2 5 g 和3 g 移动通信系统被相继提出和实施，其中2 5 g 是 作为2 g 向3 g 平滑过渡的中间阶段。但是只有3 g 即第三代移动通信才算是开 启了真正的个人通信时代，英国首先提出j 个人通信网( p c n p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ) 的概念，认为个人通信应使任何人( w h o e v e r ) ，在任何 时候w h e n e v e r ) 、任何地点：w h e r e v e r ) ，能与任何人( w h o m e v e r ) 进行任何方式 ( w h a t e v e r ) 的通信。美国则称个人通信为个人通信业务( p c s p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n s e r v i c e s ) ，它包括为个人和企业提供的固定和半崮定通信业务， ，建i l 蕊菇i ，1 # ；j 目隧越蠹疆。“ 蕊蠹；l i 华中科技大学硕士学位论文 它能够与各类竞争网络集合在一起。p c s 的目标是：通用性( u n i v e r s a l i t y ) t 开 发迅辣( s p e e do fd e 、e l o p m e n t ) ，业务多样化( d i v e r s i t yo fs e r v i c e s ) 和有竞争的 投放市场( c o m p e t i t i v ed e l i v e r y ) 。世界各国和各国际组织也纷纷根据自己对第 二代移动通信的理解提出各自的通信系统模型或标准。为了解决第二代移动通 信中因体制不同导致不同系统间的不兼容、互通困难等问题，国际电联r r u 在 9 0 年代就开始r3 g 统一标准d 以t 一2 0 0 0 的制定工作。由于各国对政治、经 济利益的考虑，以标准为核心舞台的竞争激烈，使得3g 体制多立，难以统一。 i m t 一2 0 0 0 标准主要分为两大家族“1 ，两大家族标准的制定工作分别由r r u 委托给两个国际组织来完成：一个是3 g p p ，它基于g s mm a p 核心网：另 个是3 g p p 2 ，它基于a n s i 一4 1 核心网。两个家族成员网络之间的互连互通将通 过网络一网络接口( n n l ) 来完成，该接口的技术要求正在r r u 的制定之中。 虽然3 g 没有完成移动通信标准的统一，但是互联网技术的兴起和迅速推 广应用，改变了3 g 的竞争格局，明示了新一代移动通信的发展方向：那就是 基于i p 、软交换、智能天线和软件无线电等新技术的宽带无线多媒体通信网。 我们有理由相信，在下一代4 g 和5 g 的研究开发工作之中，移动通信会归结到 一个统一的标准之下人们能够真正的实现w h e n e v e r ，w h e r e v e rw h o e v e r c a n c o m m u n i c a t ew i t hw h o m e v e r ，b yw h a t e v e r 。 1 2 我国移动通信发展现状 我国于1 9 9 2 年开始研究第二代数字蜂窝移动通信的制式选择，并在浙江嘉 兴建立了g s m 试验网。1 9 9 4 年，第一个g s m 系统在广州开通。1 9 9 6 年初， 邮电部在1 5 个省市已开通的g s m 系统进入了联网漫游运行。到1 9 9 6 年底， 邮电部的g s m 网已覆盖全国2 7 0 个地区的城市和郊区。1 9 9 6 年，中国联通公 司也开始在二十多个城市建立其g s m 数字移动通信网网。从1 9 9 7 年开始，g s m 数字网的覆盖、容量和用户规模已经超过模拟网，成为我国移动通信的主体网 络。现在中国移动和中国联通两大运营者的g s m 网总用户数已超过l 亿5 0 0 0 万。但是由于用户发展迅速、新需求的不断提出，再加上无线频谱资源和系统 容量的有限，我国g s m 数字移动网很快就要遇到系统资源短缺和新业务提供 能力不足的难题。因此，从2 0 0 0 年开始，中国移动计划在现有g s m 网络的基 础上逐步引入2 5 g 的g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 网络，增j 口现有网 络系统的容量，并为用户提供基于分组交换的高速数据业务；与此同时，中国 联通也开始组建基于i s 一9 5 的c m d a ，缓解其g s m 网络在容量和业g - 提供能 力l 的不足。 涛赣酒醢瓣飘疆疆氍i 渊蓊 聪蕊i 华中科技大学硕士学位论文 虽然我国通信市场发展迅速，潜力巨大，但是长期以来，一直都是各大国 外通信制造巨头在唱主角，再加上他们掌握着通信行业标准，因此民族通信制 造业的发展一直受制于人。然而值得我们自豪的是，在向3 g 时代迈进的过程 中，1 9 9 9 年1 0 月由我国提出的拥有自主知识产权的t d s c d m a 标通过r r r u 的认定，正式成为i m t 一2 0 0 0 中3 g p p 家族的无线传输接口标准之一；2 0 0 0 年3 月，由我国连宇公司提出的l a s c d m a 技术标准又被另一世界标准化组织 3 g p p 2 接受为c d m a 2 0 0 0 增强型三个备选方案之一。这些突破性的成功，为 我们的民族通信制造业注入了强大的信心，并激励我们不断向前。 1 3 课题的背景、来源及进展情况 我们知道3 g 是移动通信的下一个发展目标，并且3 g 的开发研究也正进行 得如火如荼，商用化脚步日益临近，但是它离真正的实用阶段还有不小的距离， 同时在没有收回前期的2 g 巨额投资之前，广大的运营商也不愿意甘冒市场的 风险。因此选择从2 g 到3 g 的平滑过渡成了大多数运营商的首选，而从g s m 演变过来的2 5 g 的g p r s 正是覆盖范围广泛的g s m 网络向3 g 过渡的最佳选 择。在此背景下，2 0 0 0 年3 月m o t o r o l a 公司与广州金鹏公司决定合作共同开发 g p r s 系统，为电信提供全面的g p r s 解决方案。华中金鹏研究所作为华中科 技大学与金鹏公司的合作机构，承担了能够支持g p r s 业务的归属位置寄存器 一一h l r 数据库子系统的研究工作。我有幸作为其中的一员，参与了其m a p 予系统的部分研究开发工作。该项目于2 0 0 0 年4 月在原华中理工大学( 现华中 科技大学前身) 电信系启动，同年9 月，小容量的h l r 版本在北京通过了 m o t o r o l a 公司的组织的m a p 功能测试，同年年底在广州金鹏公司通过了百万 用户级的话务量仿真测试测试，2 0 0 1 年6 月在广州通过了m o t o r o l a 公司和金鹏 公司联合组织的大容量h l r 话务量测试和功能测试，同年年底向广州金鹏公司 提交了大容量h l r 系统的最终版本。目前，该系统正和金鹏公司的j p m i i 交 换机在一起进行 1 4 本文的研究内容和意义 本文首先讲述了g s m 数据业务的发展演变历程，然后结合j p g g s m g p r s h l r 数据库系统和j p gg m s c i w f 功能单元对数据业务的实现进行研究。在 谈论数据业务的发展演变时，结合移动通信网的发展，讲述了数据业务的发展 变化。在其实现的研究中，主要是关于电路交换型数据业务，重点是讲述网络 3 i 、潮函豳豁弱磊霜鬣瓣蘸弧溺蕊瓢曩j 华中科技大学硕士学位论文 承载和业务实现方式；对分组交换型数据业务，则主要是从无线信道上比较其 与电路交换型数据业务的不同。最后是作者结合自己的研究开发心得，对下一 代移动数据业务提出一些自己的看法。 t 嘉囊霾匿疆溺蠹滋滋懑毳髓疆蠹爵吾。了 华中科技大学硕士学位论文 2 g s m 数据业务的发展 g s m 移动通信系统3 1 最初提供的业务主要是话音业务，数据业务只是作 为话音业务的补充，一直没有得到重视。但是随着个人移动通信的日新月异， 以i n t e r n e t 为代表的信息化社会的来临，人们迫切希望得到更多、更好的移动 数据业务服务，这迫使g s m 不断向前发展和改进，以期为用户提供业务种类 多样具有不同业务质量的功能强大的服务。 g s m 数据业务的发展大致经历了以下几个阶段5 印：第一阶段，低速电 路交换数据业务；第二阶段，高速电路交换数据业务h s c s d ；第三阶段，通用 无线分组交换业务g p r s ；第四阶段，增强数据速率业务e d g e ；第五阶段是 3 g 业务。本章讲述了从2 g 到3 g 不同发展时期的g s m 数据业务，并进行了 比较说明。 2 1 电信业务及其分类 在讲述数据业务之前，让我们先了解一下电信业务及其分类。电信业务通 常分为电信基本业务和补充业务两 ，而基本业务又分为承载业务( b e a r e r s e r v i c e ) 和用户终端业务( t e l e s e r v i c e ) ，如图2 1 。一般来说，数据业务是指 承载业务和用户终端业务中的非话音业务( 比如传真) 。 承载业务”“”提供在用户之间实时传递信息( 语言、数据、图象等) 的手 段，不改变信息本身的内容。它定义的是对网络功能的要求，并且由网络功能 来提供这类业务，而这种网络功能又由网络承载能力来定义。承载业务只在乎 传输信息所需的承载能力，并不在乎端到端传输的是何种电信业务，网络可根 据用户需求定义新的承载业务。 卜二二二彳一| 1 3| 4p o s s i b l e h 弛 图- 2 1 承载业务和用户终端业务 售酒瞄激菇溪萌隧露瀛强 繇繇甄： 华中科技大学硕士学位论文 用户终端业务n 0 1 既包含了网络承载能力，又包括了终端能力，它把传输 功能和信息处理功能相结合起来，通过应用承载业务来输送数据。终端能力定 义的是终端的属性，包括高层兼容性( h l c ) 和低层兼容性( l l c ) 。用户终端 业务主要有话音、传真和短消息等。 2 2 电路交换型数据业务 g s m 第一阶段提供的数据传输速率最高为9 6 k b f f s ，属于低速电路交换无 线数据业务，它包括透明和非透明两种传输方式“”。其中透明方式传输精 确度较差，但速度快，适合要求速度较快但精确度不高的需求。非透明方式传 输精度高，数据传输过程中除了前向纠错编码外，还要通过无线链路协议( 砌p ) 进行控制，不合格的帧需要重传，故而传输速度较慢。 为了数据传输速率的瓶颈限制，g s m 的第二阶段，在低速电路数据交换的 基础上，提出了高速电路交换数据业务h s c s d ，通过改进编码调制方式使得一 个时隙的传输速度从9 6 k b i t s 提高到1 4 4 k b i t s ，并且它还允许几个时隙同时传 送一路数据，理论上可达1 1 5 k b i f f s 。h s c s d 仍是基于电路交换，但它更适合 实时性高的应用，如高速传真，缺点是信道利用率低。 由于数据业务的种类繁多，因此为了实现不论开展何种数据业务，在g s m 网内传输数据的方式是一致的目标，g s m 在网络的两端分别设置了终端适配功 能4 1 ( t a f ) 和互联功能( i w f ) 两个功能单元。 其它网络 愆西 g s m 网络 图一2 2i w f 业务平面 端端传输平面 g s 内部t a f - i w f 平面 通用的g s m 传输平面 越溉湖鹾谶隧i 滋谣蘸瑟 华中科技大学硕士学位论文 如图2 2 ：位于g s m 和外部网络边界的适配功能叫“网络交互工作功能” m t e r w o r k i n gf u n c t i o n ，简称i w f ；g s m 用户侧，完成终端与通用g s m 无 线传输单元之间适配的功能单元，称为终端适配功能t e m i n a la d a p t a t i o n f u n c t i o n ，简称t a f 。 t a f 、i w f 是p l m n 的两端的接人点，整个数据传输的结构可分为3 个层 次来分析。端到端的业务，分为一般的数据业务和传真业务，一般不在g s m 的规范中；t a f i w f ，担负着p l m n 和其它网络之间的网络适配，为端到端 的业务服务；通用的g s m 传输层，负责g s m 内部的传输。其中t a f 的功能。 已经在移动台和终端一侧得以实现，对于m s c v l r 来说，任务是实现1 w f 功 能，与t a f 一起完成网络间的适配。 i w f 既可以设置在m s c 之外，也可以和m s c 集成在一起，作为m s c 的 内置功能模块。i w f 对外的连接，根据外部网络如p s t n 、i s d n 、p s p d n 等的 不同特点，有不同的处理方式。这一点类似于后面h l r 的呼叫处理模块设计， 来自不同网络的数据业务呼叫，g s m 网络要提供不同的网络承载能力。 2 2 1 电路型数据业务的承载业务和用户终端业务 承载业务为数据业务的实现提供了网络承载保证，它主要有以下几类”“” ”，具体业务情况见表2 一l 。 u n r e s t r i c t e dd i g i t a li n f o r m a t i o n ( 提供非限制数字信息的传送) ； 3 1 k h z 音频业务( e x t e r n a lt ot h ep l m n ) ； p a d 业务( 分组数据装配拆卸业务，提供异步的连接) ； 分组数据业务( 提供同步的连接) ； 语音数据交替业务： 数据跟随语音业务。 表2 1 承载业务列表 承载业务承载业务类型传输属性 ，码 b s 2 1 异步双工3 0 0 b p s 电路型，3 1 k h z 音频或u d i t ，n t b s2 2异步双5 - i2 k b p s 电路型3l k h z 音频或u d it ，n t 旦曼旦一l 塑生墨兰! ! 殳型! i ! 坠皇墅型，! 1 堕! 童塑 j ! 型! b s2 4 异步双f 2 4 k b p s 电路型，3i k h z 音频或u d i lt i n t b s2 5 异步双i 一4 s k b p s 电路型，3 1 k h z 爵频或u d ijt i n t 蠹潼i i 奁菇g 叠l 滋ii 鎏蠹。、lj 彝兹纛j j ，j 2 3 4 5 6 - 华中科技大学博- - 2 - 学位论文 lb s2 6异步双工9 6 k b p s 电路型，3 1 k h z 音频或u d i t n t b s3 1同步双工1 2 k b p s 电路型，3 1 k h z 音频或u d i t 【b s3 2同步双工2 4 k b p s 电路型，3 1 k h z 音频或u d i t n t b s3 3同步双工4 8 k b p s 电路型，3 ，l k h z 音频或u d i t ，n t b s3 4同步双工9 6 k b p s 电路型，3 1 k h z 音频或u d i t n t j b s4 1异步p a d 接入3 0 0 b p s 电路型 n t i b s4 2 异步p a d 接入1 2 k b p s 电路型 t n t b s4 3异步p a d 接入1 2 0 0 7 5 b p s 电路型 t ，n t b s4 4 异步p a d 接入2 4 k b p s 电路型 t ，n t b s4 5 异步p a d 接入4 8 k b p s 电路型 t ，n t b s4 6 异步p a d 接入9 6 k b p s 电路型 t ，n t b s5 1 同步双工分组2 4 k b p s n t b s5 2 同步双工分组4 8 k b p s n t b s5 3 同步双工分组9 6 k b p s n t b s6 1话音数据交替业务 b s8 l 话音后跟数据业务 交替话音三类传真业务t s 6 t自动三类传真业务t s 6 2 用户信息类型话音传真传真 信息传送能力话音传真交替传送 传真 信息传送模式电路、双工、同步、对称 电路、双工、同步、对称 信息传送速率 1 4 4 0 0 b p s ( 最大) 1 4 4 0 0 b p s ( 最大) l 通信方式点到点 点到点 接入信令i 4 4 0 4 5 0 i 4 4 0 4 5 0 2 2 2g s m 的业务功能 前面我们谈到，g s m 电信基卒业务可以分为髻载m e 务和，户终焉妊努1 走 种、但是我们更常见的分法是将它分为话音业务和效据业务- j 活；，等乓 输的信息是音频范围的逼言信号：对数埚业务，则传输除话置以外的其它各爷： 囊蔷瓣添礅囊囊隧；蕊嚣谢鳞瓢巍 华中科技大学博士学位论文 信号，包括文字、图像、传真、各种消息和电子文件等a 一般来说，电信业务的类型不仅仅取决于传递的信息，还涉及到通信的其 它特性。例如，传输结构的不同：点对点还是点对多点，半双- r i 5 是全双工等； 通信双方的参与程度；资费上的不同处理等许多方面。实际为用户提供的业务 取决于三个因素1 7 “”： 1 用户实际注册签约的业务：不同的电信网运营商对其提供的各种业务可以 有自认为合理的收费政策。用户将按照自己的需要，在注册登记时选择全部 或一部分业务。对没有选择的业务用户不用交费，而网络运营商也只会为用 户提供其注册登记的业务； 2 网络的能力：不是所有的电信网都能提供同样的业务，当用户漫游到一个 新的地点，使用的业务可能会在当地受到某种限制； 3 用户设备的能力：有些业务需要用户设备的配合，如传真业务。 电信网要为用户提供基本业务，常会涉及到两个方面的工作：一是传输媒介， 二是建立接续，网络能力和用户设备的能力正是为实现用户的签约业务( 尤其 是数据业务) 提供可靠的传输和接续保证。在下一章，我们将就网络的能力和 用户的能力与数据业务的传输、实现之间的关系进行较为深入的研究。 2 3 分组交换型数据业务g p r s g s m 数据业务的第三阶段是通用无线分组交换业务g p r s “”唧3 ，它为 g s m 引入了分组交换传输技术，具有无线资源利用率高、接入速魔陕的优点， 最高速率可达1 7 1 k b i t s ，并且有多种服务质量，可以灵活支持多种数据应用。 它的一大优点是可以灵活配置网络资源，用户只在有数据传送和接受时才使用 无线资源。因此，使用g p r s 技术，在一个小区内的上百个用户可以分享带宽， 多个用户可以共享一条无线信道。用户还可以一直连接在网络上，享受到永远 在线( a l w a y so n l i n e ) 的服务，只按实际传送的数据量计费，而不是按在线时 间计费。 华中科技大学硕士学位论文 2 3 。lg p r s 网络结构 _ _ _ _ 。+ 。_ s i g n a l l i n gi n t e r f a c e - - 。一s i g n a l l i n ga n d d a t at r a n s f e ri n t e r f a c e 图2 - 3g s m g p r s 网络结构图 为了实现分组交换，g s m 网络引入了两个新的节点：s g s n ( s u p p o r t i n g g p r ss e r v i c en o d e ) - g p r s 业务支持节点和g g s n ( g a t e w a yg p r ss e r v i c e n o d e ) 吨p r s 网关节点，如上图一2 3 ，同时对h l r 、b t s 和b s c 进行升级。 其中， s g s n 为服务区内的所有用户在其管辖区内提供双向的分组路由，并负责 跟踪单个m s 的位置和实现安全功能、接入控制； g g s n 充当g p r s 网络与公用分组数据网( 例如口网和x 2 5 网) 之间的 网关； b s c 中增加控制分组信道的分组控制单元p c u ，处理b s c 与s g s n 之间 的新型业务及信令接口；b t s 采用新型协议，支持空中接口中的分组数据， 并分配时隙和信道等资源； h l r 需要增加对g p r s 用户业务数据和路由信息的支持，增加与s g s n 、 g g s n ( 可选) 的接口。 。薹潮函潮豳黼凋豳隧蔽蕊 华中科技大学硕士学位论文 2 3 2g p r s 传输与控制平面 2 3 2 1 传输平面 传输平面由分层的协议结构组成娃”心扎，它能提供用户信息数据传输，采 用信息传输挎制过程，比如，流量控制、差错检测、差错纠正和错误恢复等t 2 3 1 。 传输平面独立于网络子系统平台，在g p r s 中使用如下图所示的传输平面。 , , n j p t k z l i c r p妒 r e l z a y 研旺盱n 眦，l l j lg r p - u( 矗p u u cu c 唧u o p r l c溢繇b s s i pp m a c眦n 由加l j (n e n , x l k【21 2 s 日啪睨s l v i o e c 8 m r f( 矾r fl l b i s l i b i sl 1u 图- 2 - 4g p r s 的传输平面 g g t p ：g p r s 隧道协议，该协议在g p r s 骨干网络内部的g p r s 支持节点之 间采用隧道方式传输用户数据和信令。所有点对点的、采用p d p 的分组数据单 元都将通过g p r s 隧道协议进行封装打包。 t c p ：传输g p r s 骨干网络内部的g t p 分组数据单元，适合于需要可靠数 据链路的协议，例如x 2 5 ，t c p 提供流量控制、对损失和被破坏的g t p 分组 数据单元的保护。u d p 传送g t p 分组数据单元，适合于不需要可靠数据链路 的协议例如i p ，u d p 只提供对被破坏的g t p 分组数据单元的保护。 i p ：g p r s 骨f ：网络协议，用于用户数锯和控制信令的路由选择。g p r s 网 络仞期采j l ji n v 4 ，后期采，hi p v 6 。 s n d c p ：f 网会聚协议，该传输功能将网络层特陛映射成低层网络特性， l l c ：逻i 琏路控制协议，该层提供更可靠的加密逻辑链路。为r 允许引进 其它的g p p j 厄线解决方案，艘小的改动网络子系统，l l c 独立于底层无线接 口防 义 拜萄隧巍积莲罐鬣i 墓蕊弘毳囊蒙文” 华中科技大学博士学位论文 r e l a v ：中继，在基站子系统中，该功能在u m 和g b 接口之间中继l l c 分 组数据单元：在s g s n 中，该功能在g b 和g n 接口之间中继符合p d p 的分组 数据单元。 b s s g p ：基站子系统g p r s 协议，这一层在b s s 和s g s n 之间传递与路由 和q o s 有关的信息，b s s g p 并不执行差错纠正。 n s ：网络业务，这一层传输b s s g p 协议数据单元。它建立在b s s 和s g s n 之间帧中继连接的基础之上，可以是多跳的，并且可以穿越帧中继交换节点网 络。 r l c m a c ：这一层包含两个功能，一是无线链路控制功能，提供与无线解 决方案有关的可靠的链路；二是媒质接入控制功能，控制无线信道的接入信令 过程( 请求和允许) 以及将l l c 帧映射成g s m 物理信道。 g s m r f ：空中无线接口。 2 3 2 2 控制平面 控制平面也称作信令平面，负责对信令信息的控制，它包含控制和支待传 输平面功能的协议。下面以h l r 的两个接j 的控制平面为例进行说明 1 s g s n 和h l r 之间的控制平面 s 1 9 na l l i n g be a r e r gr sgsn hl r 图2 - 5 s g s n 与h l r 问的控制平面 2 g g s n 和h l r 之间的控制平面 g g s n 与h l r 之间的信令通道是可芝i ；，耋j 二0 3 1 、：th l2 ：_ 佶，宫、，有两种可选的方法，实现陔信令通道： 如果g g s n 内安装有s s 7 接l j ，则可以在g g s n 和h l r 之 ：可文 协议 i 囊辫 薰瓣 釜 华中科技大学硕士学位论文 如果g g s n 内没有安装s s 7 接日，那么在p l m n 内，安装了s s 7 接口的任 何g s n 都可以作为g t p 到m a p 之商的协议转换器，完成g g s n 与h l r 之间 的信令交换。 前者与图一2 5 相同，后者如图一2 6 。 、匙：! ：兰辈怎一 m a p g t p c g t p c t c a pt c a p u d pu d ps c c ps c c p i pi p s i g n a l l i n gs i g n a l f i n g l 2l 2 b e a r e rb e a r e r l ll l g n g g s ng s n g c h l r 图2 6g g s n 和h l r 之间采用g t p 和m a p 的信令平面 2 3 3g p r s 业务 g p r s 是一组新的g s m 承载业务，利用在公用陆地通信网与外部网络互通 的内部网提供分组模式传输，它不妨碍用户的其他g s m 业务。g p r s 网路提供 了多个业务接人点供用户选择使用e 2 1 ：, 如图2 7 。 在接入点l 、3 、5 和6 ( 用户到终端接口) 接入用户终端业务。用户终端业 务的概念包括终端能力。 在接入点2 ( r 参考点) ，非i s d n 承载业务可以被接人，见r r u t 和v 系 列建议。 在接入点4 ( s 参考点) ，i s d n 兼容承载业务可以被接人。 在接入点7 ，外部数据网络承载业务可以被接入。 在接入点8 ( g i 参考点，直接接入和外部数据网接入可能是不同的) 为一个 数据终端提供直接接人和，或为外部数据网络提供承载业务接入，例如x 2 5 。 溺隧蠹躲蕊蠢陵。滋，i 一! ；i 耍蕊滋 华中科技大学硕- i - - 学位论文 2 3 3 1g p r s 业务的分类及特点 g i 图一2 7g p r s 业务接入图 在有g p r s 承载业务支持的标准化网络协议的基础上1 2 1 1k 2 3 ，其网络管理 可以提供或支持一系列的交互式电信业务，主要包括承载业务和用户终端业务 t 2 4 1 2 5 1 1 承载业务：包括点到点( p t p ) 业务和点到多点( p t m ) 业务。 点到点业务，它在两个用户之间提供一个或多个分组传输，分为两类： 令 点到点无连接型网络业务( p t p c l n s ) p t p c l n s 属于数据报业务类型，它从单个业务用户发送到单一目 标用户特点是前后分组互相独立，用户之间的信息传送没有端到端的 呼叫建立过程，分组的传送没有逻辑连接，分组的交付没有确认保护。 p t p r c l n s 主要支持突发非交互式应用业务，如基于伊的网络应用。 夺 点到点面向连接的网络业务( p t p c o n s ) 华中科技大学硕士学位论文 p t p c o n s 属于虚电路型业务，它为两个用户之间传送多路数据分 组量芏，? 逻辑虚电路( p v c 或v c ) ，要求有建立连接、数据传送和连接 释放的过程，这类业务是由面向连接的网绎协议c o n p 支持的业务，即 x2 5 咖议支持的业务。x 2 5 协议是数据终端设备分组协议。p t p c o n s 支持毽于面向连接网络协议的突发事件处理和交互应用业务。 点到多点业务，它将一个用户的数据传送给具有同一业务需求的多个用户。 g p r s 提供的点到多点业务可根据某个业务请求者请求，把信息送给多 个用户或一组用户，由p t m 业务请求者定义用户组成员。 p t m 业务又分为三种： 夺点到多点广播( p t m m ) 业务 这类业务是分布在一个或多个地理区域内的一组用户的多信道广播 业务。它是单向的，没有确认，不能保证用户正确接收；没有加密，但 用户- 可以自己进行数据加密，这种加密属于应用层的数据加密。 p t m m 与小区广播短消息业务很相似，其不同之处在于p t m m 只 有合法组用户才能接收，而小区广播短消息对用户没有任何限制。 夺点到多点群呼( p t m g ) 业务 这类业务为分布在一个或多个地理区域内( 可以不在同一地区) 的 一组朋户提供比较安全可靠的服务。用户细可以是经过授权的闭合用户 群也可以是开放用户群( 用户可以自由加入或脱离用户群) 。 p t m g 业务特别适合移动数据通信中的纵向应用，即面向集团的数 据用户提供双向或多向通信服务。主要网络应用业务包括：集团用户调 度管理，出租车调度，集团( 公司) 保密信息和特殊的新闻业务等。 夺p 多点广播( i p m ) 业务 这是r p 协议定义业务的一部分。在口m 中，信息是在口，m 组的参与者 之间进行传送的。 以上介绍了点对多点业务，其主要特性的比较见表一2 3 。 表2 - 3 点到多点业务特性表 ， p t m m”m g口一m 确定协商规定地理确定协商规定一组确